基于氯堿弱化工藝的高強(qiáng)度生活廢水處理能力研究

祁新萍（新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830021）

高強(qiáng)度生活廢水處理能力發(fā)展緩慢，導(dǎo)致城市水環(huán)境持續(xù)惡化，嚴(yán)重制約了我國經(jīng)濟(jì)與社會的發(fā)展，因此進(jìn)行基于氯堿弱化工藝的高強(qiáng)度生活廢水處理能力研究。在高強(qiáng)度生活廢水處理進(jìn)程中，該廢水處理具有工藝投資少、能耗低、效率高的優(yōu)點(diǎn)?；诼葔A弱化工藝的絮凝沉降通過自然絮凝劑進(jìn)行懸浮固體脫穩(wěn)，形成活性污泥，達(dá)到較好的沉降效果。而傳統(tǒng)的廢水處理雖以沉淀為主，但對有機(jī)物的去除率較低，懸浮固體SS 去除率一般為40%～60%，BOD5去除率為20%～30%，COD 去除率僅為10%左右[1]。為緩解我國高強(qiáng)度生活廢水處理領(lǐng)域處理能力低下的狀況，應(yīng)選擇適用基于氯堿弱化工藝的高強(qiáng)度生活廢水處理。穩(wěn)，較大顆粒則按照一定的速度梯度進(jìn)行脫穩(wěn)。基于氯堿弱化工藝，加入少部分燒堿調(diào)整NaOH含量，Mg2+與NaOH發(fā)生反應(yīng)，生成Mg(OH)2，加入NaClO把藻類、腐殖酸等氧化分解成為小分子有機(jī)物。Mg(OH)2與Cl-經(jīng)絮凝后沉入底部形成下排泥。隨后在空氣攪拌以及生物絮凝吸附區(qū)內(nèi)，誘導(dǎo)原有菌膠團(tuán)與下排泥結(jié)合在一起，組成具有較強(qiáng)吸附能力和較好沉降性能的活性污泥[5]。高強(qiáng)度生活廢水流經(jīng)活性污泥，開始絮凝沉淀，通過活性污泥吸收水中懸浮物、膠體顆粒及游離性細(xì)菌，進(jìn)一步完善反應(yīng)過程，保證泥水充分分離。

1 基于氯堿弱化工藝的高強(qiáng)度生活廢水處理工藝設(shè)計(jì)

氯堿弱化工藝是指在廢水處理期間，電解高強(qiáng)度生活廢水，使其中的Cl-、OH-從廢水中分離出來，隨后加入反應(yīng)溶劑使其發(fā)生反應(yīng)生成一種新物質(zhì)，從而有效降低水中的氯堿濃度。

1.1 生物膜過濾

生物膜呈蓬松的絮狀結(jié)構(gòu)，微孔多，表面積大，具有很強(qiáng)的吸附能力[2]。生物膜過濾主要分為三步，首先進(jìn)行初步介質(zhì)過濾。這是一種簡單粗過濾的過程，利用生物膜的絮狀結(jié)構(gòu)篩慮高強(qiáng)度生活廢水中粒徑較大的微粒固體粒子，粒徑比生物膜孔徑大的物質(zhì)被生物膜截留，孔徑小則通過，此時，生物膜起了一種篩網(wǎng)的作用。其次進(jìn)行表面過濾，因?yàn)樯锬ぞ哂泻軓?qiáng)的吸附能力，因此很多直徑比生物膜的孔徑小的固體粒子依然會被截流在生物膜上。隨著過濾過程的進(jìn)行，會在過濾孔處形成架橋現(xiàn)象。

此時懸浮體中顆粒濃度很高，需要回收大量固體顆粒。因此進(jìn)行最后的深層過濾。固體顆粒在進(jìn)入生物膜內(nèi)部后，被過濾介質(zhì)內(nèi)部曲折而又細(xì)長的通道截留住，這些固體顆粒的粒徑比過濾介質(zhì)內(nèi)部的孔徑要小很多[3]。高強(qiáng)度生活廢水中的微小固體顆粒在通過生物膜的內(nèi)部通道時，受到靜電以及通道壁面的表面力的共同作用而被截留在生物膜內(nèi)，如圖1所示。

1.2 絮凝沉降

經(jīng)過生物膜過濾后，選取由細(xì)菌胞外酶作用產(chǎn)生的自然絮凝劑開始絮凝沉降過程。自然絮凝劑利用原污水中的懸浮固體作為絮核，使懸浮物質(zhì)和膠體物質(zhì)以及游離性細(xì)菌脫穩(wěn)，然后互相凝聚[4]。粒徑小于l 微米的顆粒，依靠布朗運(yùn)動進(jìn)行脫

圖1 深層過濾示意圖

1.3 活性炭吸附

絮凝沉降后的高強(qiáng)度生活廢水流經(jīng)活性炭外表面的水流滯流層，被吸附的物質(zhì)需要依靠濃度差穿過滯流層接觸活性炭，隨后，先擴(kuò)散進(jìn)入表面大孔中，再從活性炭的大孔中擴(kuò)散到中孔里，最后繼續(xù)擴(kuò)散到微孔完成一次吸附過程。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

為了驗(yàn)證氯堿弱化工藝對高強(qiáng)度生活廢水處理能力有效性，需要進(jìn)行一次仿真實(shí)驗(yàn)。設(shè)置基于氯堿弱化工藝的高強(qiáng)度生活廢水處理為實(shí)驗(yàn)組，傳統(tǒng)的高強(qiáng)度生活廢水處理為對照組，進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，比照所提出生活廢水處理方法與傳統(tǒng)生活廢水處理方法的污染物去除率差異。在實(shí)驗(yàn)中保持工作流量Q=1.0m3/d 不變，通過活性污泥排泥控制絮凝反應(yīng)區(qū)MLSS=2～3g/l，基于活性污泥（SVI）在絮凝反應(yīng)區(qū)的溶氧量（DO）變化，分別進(jìn)行5組污染物去除率的對比試驗(yàn)。

表1 絮凝反應(yīng)區(qū)活性污泥SVI值隨DO的變化（Q=1.0m3/d）

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論

根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果將兩組實(shí)驗(yàn)的污染物去除率繪制成變化曲線，如下圖2所示。

圖2 污染物去除率對比圖

如圖2所示，實(shí)驗(yàn)組的污染物去除率明顯高于對照組，這說明基于氯堿弱化工藝下的污泥沉降性能要優(yōu)于傳統(tǒng)條件下的污泥沉降性能。

3 結(jié)語

針對高強(qiáng)度生活廢水處理能力低下的問題，設(shè)計(jì)基于氯堿弱化工藝的高強(qiáng)度生活廢水處理工藝。通過生物膜過濾廢水中的固體顆粒，利用氯堿弱化工藝進(jìn)行絮凝沉降，將水與沉淀物分離，最后進(jìn)行活性炭吸附，完成高強(qiáng)度生活廢水的處理。高強(qiáng)度廢水處理仍面臨處理設(shè)備過于昂貴、處理范圍過小等問題，希望對基于氯堿弱化工藝的高強(qiáng)度生活廢水處理能力的研究能夠給未來帶來一定的幫助與指引。