活性污泥法预处理微污染水
1.微污染水的特性及处理现状
微污染水主要是指被有机物污染的源水，其中一部分来自于生活排放的有机污染，主要污染指标是高锰酸盐指数和氨氮。另一部分来自工业有机污染，主要污染指标为合成有机物(SOC)，其污染物种类多，成分复杂，易生物累积，对人体危害大。可能对人体产生直接或间接的毒性作用，包括致癌、致畸和致突变作用。此外，微污染水中有机污染物浓度不高，但难降解物质相对含量不低。
根据微污染水的特点，常规处理工艺已经不能去除水中的难降解物质，人们不得不探索新的处理方法。目前，常规的预处理方法主要包括三个方面:物理、化学和生物处理。
物理法主要是以活性炭为代表的吸附过程。活性炭具有巨大的比表面积，对COD、色度和大部分有机物都有很好的吸附效果。而普通活性炭要参加混凝沉淀，回收难度大，运行成本高，难以推广。化学法主要是化学氧化法，利用化学氧化剂的氧化作用，分解破坏水中污染物的结构，达到分解转化污染物的目的。目前使用的氧化剂主要有高锰酸钾、氯气、臭氧等。此外，氧化还能有效去除浮游生物、细菌等。，提高混凝沉淀效果。常规净水工艺前通常设置生物预处理，借助微生物代谢去除水中的氨氮、有机物等污染物。目前研究的生物处理方法很多，如生物接触氧化法、生物滤池、生物流化床等。然而，用活性污泥处理微污染水的研究很少，因此本研究尝试用间歇式活性污泥法去除微污染水中的污染物。
活性污泥法是一种广泛使用的处理常规污水的方法。污水的净化过程主要包括预吸附、微生物的氧化分解、絮体的形成和沉降三个阶段。由于污泥比表面积大，表面有含糖粘性层，当污水与活性污泥接触时，活性污泥能迅速吸附污水中的悬浮物。当水中的有机污染物被吸附后，微生物开始转化和分解被吸附的有机污染物。虽然这一阶段的效率相对较低，但水中有机污染物的含量相对较少，因此被吸附的有机污染物也能被快速降解。通过沉降，排出上清液和剩余污泥，最终污水得到净化，活性污泥也能恢复其吸附能力。
2.检测方法
2.1测试水源和水质
试验用活性污泥取自郑州五龙口污水处理厂一级曝气池末端，试验用水取自郑州五龙口污水处理厂高位井，带回稀释。测试进水的水质参数如表1所示。
2.2测试过程
实验装置采用有效容积为10L的圆柱形反应器，采用机械搅拌。实验用的活性污泥用纯水洗涤数次，然后与带试验水的污泥接触，泥水体积比为1∶2，匀速搅拌，使污泥和水混合均匀，溶解氧浓度控制在0.2 ~ 0.5 mg/L之间，维持微氧环境。实验采用间歇操作，连续搅拌6小时，然后静置沉降，排出上清液。重复试验三次后，开始正式试验，从反应开始计时，每1h取样一次，对水样进行检测分析。水样的主要检测指标为高锰酸盐指数CODmn和总有机碳TOC。
3.实验结果分析
3.1 CODmn去除效果的研究
CODmn通过还原性物质反映水体的污染程度，是表征水中有机物相对含量的重要指标。
从图1可以看出，用活性污泥处理低污染物浓度的废水，反应1小时后，高锰酸盐指数已降至2mg/L左右。这是因为活性污泥具有巨大的比表面积，其表面含有糖粘层，可以快速吸附污水中的有机污染物，因此可以在短时间内大幅降低污水中的有机污染物浓度。从图1中还可以发现，随着反应的进行，CODmn的值并没有继续降低，因为微生物开始利用吸附在活性污泥表面的有机污染物。一方面，微生物利用底物进行合成代谢，将有机物分解转化为新的细胞物质；另一方面，微生物通过氧化分解有机污染物产生稳定的物质如CO2和H2O，并获得生命活动所需的能量，从而可以完全去除水中的有机污染物。最后沉淀后，排出上清液和剩余污泥。在这个过程中，水中的有机污染物被去除，活性污泥的吸附性能得到恢复，水中的有机污染物被继续吸附，用于下一阶段的反应。从图2可以看出，经过多次实验，实验出水的CODmn平均值可以降低到2mg/L左右，水中有机污染物的去除率可以达到90%左右。说明活性污泥法处理微污染水也有一定的效果。
3.2 TOC去除效果研究
总有机碳TOC是水样中总有机物的综合指标，能氧化水样中的所有有机物，能直接代表总有机物。也是评价水质污染程度的常用指标。
如图3所示，到反应进行1小时时，出水中的TOC含量已经降低到3mg/L左右，并且随着反应的进行，出水中的TOC几乎不再降低，这与出水中CODmn的变化趋势和活性污泥吸附降解水中污染物的规律是一致的。另外TOC的去除率可以稳定在80%-90%之间，去除效果也比较理想。
实验重复10次。从图2和图4可以看出，每次实验最终出水的CODmn可以降低到2mg/L左右，去除率基本稳定在90%左右。最终出水TOC也可降至3mg/L左右，去除率可达80%以上。因此，活性污泥法在处理轻度污染的水时也是有效的。
5.结论
从实验结果分析可以看出，采用活性污泥法间歇处理微污染水，有机污染物的去除率可以达到80%以上，说明采用活性污泥法处理微污染水也可以得到理想的去除效果，而且反应时间也很短，整个反应可以在1小时内完成，说明效率很高。此外，与其他处理工艺相比，间歇式活性污泥法具有工艺简单、自动控制方便、占地面积小、运行费用低等一系列优点。因此，采用活性污泥法处理微污染水具有良好的前景，值得进一步研究。(来源:河南工业大学化学化工与环境学院、河南约克环境技术研究院有限公司)
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