摘　要　低濃度廢水由于碳源不足的特點(diǎn)，對(duì)處理中的脫氮除磷效果有著制約作用。綜述了低濃度廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了生物膜工藝、序批式活性污泥工藝（SBR）、改良A2/O工藝、人工濕地處理工藝、升流式厭氧污泥床（UASB工藝）、膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器（EGSB工藝）、厭氧折流板反應(yīng)器（ABR工藝）和組合式折流板厭氧反應(yīng)器（HABR工藝）。

關(guān)鍵詞　低濃度；廢水；碳源

低濃度廢水通常指COD濃度小于1000mg/L的廢水[1]，主要包括生活污水和各種稀釋的工業(yè)廢水。由于處理系統(tǒng)長(zhǎng)期在低有機(jī)負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，無法為微生物提供足夠的養(yǎng)分，因此易造成出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)和能源的浪費(fèi)[2]。目前，低濃度廢水的處理多采用活性污泥法、

接觸氧化法和滴濾池等好氧工藝。然而隨著能源的日益緊缺，厭氧工藝的不斷發(fā)展和完善，厭氧處理的優(yōu)點(diǎn)顯得更加突出。越來越多的研究者把目光轉(zhuǎn)向低濃度污水的厭氧處理，無論是實(shí)驗(yàn)室小試還是生產(chǎn)性處理都取得了很多成果。

本文綜述了低濃度廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了生物膜工藝、序批式活性污泥工藝、改良A2/O工藝、人工濕地處理工藝、升流式厭氧污泥床（UASB工藝）、膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器（EGSB工藝）、厭氧折流板反應(yīng)器（ABR工藝）和組合式折流板厭氧反應(yīng)器（HABR工藝）。

1低濃度廢水處理過程中存在的問題

低濃度廢水碳源通常不足，給處理中的脫氮除磷帶來許多問題。在生物脫氮除磷的結(jié)合系統(tǒng)中，厭氧釋磷、缺氧反硝化、好氧異養(yǎng)菌代謝要消耗碳源[3]。其中反硝化和釋磷對(duì)于揮發(fā)性脂肪酸的競(jìng)爭(zhēng)性矛盾尤為突出，通常為了充分釋磷，往往首先滿足厭氧釋磷對(duì)碳源的要求，這就會(huì)導(dǎo)致后續(xù)反硝化碳源的不足，進(jìn)而影響系統(tǒng)的脫氮效果；或者反之，影響除磷效果。

國(guó)內(nèi)新建的大部分具有脫氮除磷功能的城市污水處理廠，由于配套的城市排水系統(tǒng)通常滯后于城市污水廠的建設(shè)，造成進(jìn)入城市污水廠的污水量或污水水質(zhì)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值，在試運(yùn)行階段甚至投入生產(chǎn)后正常進(jìn)行的很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，使污水處理廠處于低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。這些污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，其總磷、總氮去除率低，尤其是總磷去除效果較差，通?？偭兹コ市∮?0%。因此，對(duì)低碳源條件下除磷脫氮工藝的適宜運(yùn)行條件進(jìn)行研究，尋求合理的解決方法，是目前城市污水處理領(lǐng)域所面臨的重要問題。

2用于低濃度廢水處理的主要工藝

一直以來，低濃度的城市生活污水處理技術(shù)都是以成熟的好氧處理為核心，包括采用活性污泥法、接觸氧化法和滴濾池等好氧工藝，能耗、投資、運(yùn)行費(fèi)用都比較昂貴，尤其是國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)，地方財(cái)政很難獨(dú)立支撐每年的污水處理運(yùn)行費(fèi)用。厭氧一直以來都被認(rèn)為受底物限制影響很大，在低濃度下厭氧氧化速率很慢，對(duì)廢水中的有機(jī)COD去除效果不大，厭氧處理低濃度廢水仍然能夠起到很大的作用。厭氧一直以來都被認(rèn)為受底物限制濃度影響很大，在低濃度下厭氧氧化速率很慢，對(duì)廢水中的有機(jī)COD去除效果不大，但最近的一些研究表明[4-5]，厭氧處理低濃度廢水仍然能夠起到很大的作用，甚至能夠獲得60－70％的處理效果，尤其在處理城鎮(zhèn)污水領(lǐng)域，有非常理想的效果。

2.1生物膜工藝

生物膜法具有對(duì)低濃度污水適應(yīng)性較好、耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)。向連城[6]等利用曝氣生物濾池處理低濃度廢水,以懸浮填料為生物載體,進(jìn)水CODCr濃度為50~150mg/L,實(shí)驗(yàn)規(guī)模為12~36m3/d。結(jié)果表明，采用生物膜法的曝氣生物濾池對(duì)低濃度廢水有較好的處理效果，CODCr的去除率為40%～70%，NH3-N的最大去除率為90%。李紅瑛[7]等利用好氧-厭氧膜生物反應(yīng)器（A/O-MBR）處理學(xué)校辦公樓的生活廢水,發(fā)現(xiàn)在污泥濃度為4000~6000mg/L、HRT為19.2h、好氧段溶解氧濃度為1.5～2.5mg/L、污泥回流比為200%～300%的條件下， A/O-MBR對(duì)COD和氨氮的去除率良好，平均去除率分別為92.2%和95.9%。

2.2序批式活性污泥工藝（SBR）

用序批式活性污泥法處理城市污水，已經(jīng)取得了廣泛的研究和關(guān)注，除了具有傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)外，SBR法的重要特點(diǎn)就是其工藝流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行過程本身就是從厭氧到好氧的交替過程，能夠在一個(gè)反應(yīng)裝置中實(shí)現(xiàn)脫氮除磷。李亞靜[8]等利用傳統(tǒng)活性污泥法污水處理廠的曝氣池，采用厭氧/好氧方式運(yùn)行的SBR反應(yīng)器每一周運(yùn)行5.5h，采用瞬間進(jìn)水，厭氧段2h，好氧段曝氣3h，之后沉淀排水0.5h。每一周期排一定量污泥，維持污泥質(zhì)量濃度為3500mg/L左右，污泥齡控制在15d。試驗(yàn)結(jié)果表明，磷的出水質(zhì)量低于0.8mg/L，去除率達(dá)到92%～98%。

2.3改良A2/O工藝處理低濃度廢水

楊殿海[9]等對(duì)傳統(tǒng)A2/O工藝進(jìn)行改進(jìn)，采用了后置反硝化系統(tǒng)以及厭氧池碳源分流技術(shù)和回流污泥預(yù)缺氧反硝化技術(shù)，以提高系統(tǒng)的脫氮除磷效果。研究結(jié)果表明：在進(jìn)水COD≥300mg/L，TN為40.3mg/L，TP為3.82mg/L時(shí)，對(duì)TN、TP及COD的去除率分別可達(dá)到70%、86%和88%；當(dāng)COD≤300mg/L時(shí)，對(duì)TP的去除效果較差，但對(duì)TN和COD的去除率仍分別可達(dá)60%和85%；而且試驗(yàn)期間，污泥沉淀性能良好。王琪[10]等提出以培養(yǎng)反硝化除磷菌(DPB)為優(yōu)勢(shì)菌種,對(duì)常規(guī)A2/O工藝進(jìn)行三方面的改進(jìn),增加中間沉淀池、改變?cè)亓髀肪€的始終段同時(shí)增加一條新的回流路線、在好氧段投加軟性填料。改良后的工藝對(duì)旅游區(qū)化糞池預(yù)處理后的污水進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：進(jìn)水流量Q為10L/h，污泥回流量為0.3Q時(shí)，TP去除率為94.2%，氨氮去除率為93.6%，硝酸鹽氮去除率為91.3%。在不投放外加碳源的同時(shí)，使氨氮的去除率同步達(dá)到90%以上的高效水平。

2.4人工濕地處理工藝

作為一種低投資、低能耗、低成本的污水處理系統(tǒng)，人工濕地已廣泛應(yīng)用于處理各種性質(zhì)的廢水。章鈮[11]等利用粗砂、粉煤灰、細(xì)煤渣、活性炭和空心磚磚塊作為基質(zhì)，再按適當(dāng)?shù)谋壤涑商盍咸幚碇?，進(jìn)行處理低濃度生活污水的研究。經(jīng)過兩個(gè)階段的試驗(yàn)研究表明：粉煤灰和細(xì)煤渣配合使用去除COD的效果最好，達(dá)到了70%。粉煤灰和空心磚塊配合使用去除NH3-N和TP的綜合效果最好，分別達(dá)到了89%和81%。

2.5升流式厭氧污泥床（UASB工藝）

李平[12]等利用UASB-好氧工藝處理低濃度城市污水，對(duì)UASB的實(shí)際處理效能進(jìn)行了考察。結(jié)果表明，在試驗(yàn)的進(jìn)水水質(zhì)條件下，當(dāng)UASB的水力停留時(shí)間為6h時(shí)，系統(tǒng)對(duì)COD和BOD5的平均率分別為50%和60%，對(duì)TP的去除率為15%～38%。當(dāng)HRT由5.67h延長(zhǎng)到10h時(shí)，出水VFA濃度會(huì)隨之降低，而pH值則始終穩(wěn)定在6.5～7.5，系統(tǒng)對(duì)COD和BOD5的去除率分別增加9%和19%，對(duì)溶解性COD和BOD5的去除率分別增加25%和24%。

2.6膨脹顆粒污泥床反應(yīng)器（EGSB工藝）

和UASB相比，EGSB反應(yīng)器的高徑比要大的多，因此微生物厭氧代謝產(chǎn)生的氣體能夠以較大的表觀流速通過反應(yīng)器，保證了顆粒污泥能夠以高濃度均勻存在于反應(yīng)器的絕大部分位置，大大提高傳質(zhì)速率和微生物濃度，減少抑制劑的抑制作用。王凱軍[13]等以水解反應(yīng)器對(duì)城市污水進(jìn)行預(yù)處理，去除SS并提高COD的溶解性和可生化性后，出水進(jìn)入EGSB反應(yīng)器。在溫度8-12℃時(shí)，HRT僅2小時(shí)，EGSB可以獲得60%的COD去除率。Mario T.Kato[14]等在溫度30℃時(shí)用EGSB處理進(jìn)水濃度為100-200mg/L的污水,容積負(fù)荷達(dá)到12gCOD/L·d,去除率為80%。Salih[15]等配置COD為500-800mg/L的污水，在10-12℃的溫度下用EGSB進(jìn)行處理，HRT為1.6h，COD去除率可以達(dá)到90%。

2.7厭氧折流板反應(yīng)器（ABR工藝）和組合式折流板厭氧反應(yīng)器（HABR工藝）

ABR反應(yīng)器是20世紀(jì)80年代以來發(fā)展的一種高效厭氧處理工藝，其實(shí)質(zhì)是一系列升流式污泥懸浮反應(yīng)器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生物截留能力強(qiáng)，處理效果好，運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)。

Alette A. M.Langenhoff[16]等研究指出，在進(jìn)水濃度低（COD為500mg/L）時(shí)，發(fā)酵菌、產(chǎn)酸菌、產(chǎn)甲烷菌在不同隔室中的選擇性累積不會(huì)發(fā)生。在相同的HRT（10h）下，溫度35℃下，HRT縮短到2.85h，進(jìn)水COD為500mg/L，去除率可達(dá)到80%。陳琰等[17]對(duì)厭氧折流板反應(yīng)器在中溫條件下處理低濃度廢水的是試驗(yàn)結(jié)果表明：在進(jìn)水COD濃度為500mg/L、水力停留時(shí)間為3～12h時(shí)，COD的平均去除率可達(dá)84%，出水COD濃度可降至75mg/L。沈耀良[18]等利用ABR反應(yīng)器對(duì)COD濃度為500mg/L的低濃度廢水，將水力停留時(shí)間分別控制在12h、9h、6h及3h時(shí)，出水濃度均能達(dá)到50～70mg/L以下，COD去除率在80%～90%之間；COD濃度為700mg/L和1000mg/L時(shí)，水力停留時(shí)間為12h、9h、6h時(shí)，出水也可以達(dá)到100mg/L以下，COD在85%～95%之間，即使HRT降為3h，去除率仍可達(dá)到70%以上。

組合式折流板厭氧反應(yīng)器是在折流板厭氧反應(yīng)器的下部增設(shè)污泥床，用增加生物量的辦法來提高系統(tǒng)的凈化能力。傅嘉媛[19]等利用組合式折流板厭氧池處理城鎮(zhèn)污水，中試結(jié)果表明，以HABR處理城鎮(zhèn)污水，若容積負(fù)荷控制在1～2KgCOD/（m3·d），COD去除率可達(dá)70%～80%，出水COD和SS的濃度可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3結(jié)語

目前，我國(guó)的城市污水處理廠進(jìn)水濃度普遍偏低，碳源不足，脫氮效率難以保證。以好氧活性污泥法為主的城市污水處理技術(shù)雖然對(duì)污染物的去除率高,但占地面積大、基建投資及運(yùn)行費(fèi)用高。然而隨著能源的日益緊缺，厭氧工藝的不斷發(fā)展和完善，低濃度廢水的厭氧處理具有能耗低，占地少，管理簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在生活污水的處理方面有著廣闊的應(yīng)用前景。在國(guó)內(nèi)實(shí)際上也已經(jīng)有眾多運(yùn)用業(yè)績(jī)，包括傳統(tǒng)的化糞池實(shí)際上就是一個(gè)厭氧消化工藝。由于低濃度廢水的排放量比較大，對(duì)其進(jìn)行加熱和保溫能耗也較高，所以目前對(duì)低濃廢水厭氧處理的研究，大多注重中低溫下厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行性能。同時(shí)，因?yàn)閱为?dú)的厭氧處理對(duì)氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素基本上沒有什么去除能力，也不能很好地除去病菌，所以厭氧處理系統(tǒng)后面還應(yīng)該增設(shè)好氧處理。

參考文獻(xiàn)

[1]王凱軍.低濃度污水厭氧—水解處理工藝. 北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1991:1,23.

[2]馬建勇,楊鳳林,張興文,楊衛(wèi)身. 低濃度廢水厭氧處理的研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2002,8(3):63-66.

[3]嚴(yán)世煦.水和廢水技術(shù)研究.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1992:529-532

[4]付小平,何暉,李國(guó)榮,林紹葵.超低進(jìn)水有機(jī)物濃度、高SS污水廠運(yùn)行控制[J].水處理技術(shù),2008,4(34):77-79.

[5]Merio T.Kato, A.Diaz, G.Colina. The anaerobic treatment of low strength wastewaters in UASB and EGSB reactor. Water science and Technology , 1997, 36(6): 375-382

[6]向連城,龍飛,鄭炳輝,劉佑華,邱向陽(yáng),蘇一兵,宋永會(huì).采用生物膜工藝處理低濃度有機(jī)污水的中試研究[J]. 環(huán)境科學(xué)研究,2007,2(20):46-50

[7]李紅瑛,陳衛(wèi),孫敏.A/O—MBR處理低濃度生活污水的試驗(yàn)研究[J].中國(guó)給水排水,2007,3(23):96-98

[8]李亞靜,孫力平,李計(jì)元.SBR法處理低碳源城市污水除磷脫氮效果及規(guī)律研究[J]. 天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào), 2006,12(2): 112-114

[9]楊殿海,宋擁好,譚巧國(guó),楊企星. 低碳源、低能耗型改良A2/O工藝的脫氮除磷研究[J]. 中國(guó)給水排水,2006,12(23):18-21

[10]王琪,劉年豐,張杰,周國(guó)勝.改進(jìn)A2/O工藝處理生活污水試驗(yàn)研究[J].環(huán)境污染與防治,2006,13(1):13-15

[11]魯鈮,章北平,劉真,劉禮祥,陸謝娟,洪永福.人工濕地處理低濃度生活污水的填料優(yōu)化級(jí)配[J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006,1(28):81-84

[12]李平,張永利,呂先林,溫青.UASB處理低濃度城市污水的生產(chǎn)性研究[J].中國(guó)給水排水,2007,6(23):66-68

[13]王凱軍,Last A.R.M.Vander, G,lettinga.水解與顆粒污泥膨脹床串聯(lián)工藝處理城市污水. 中國(guó)給水排水,1999,15(8):19-22

[14]Kato, Mario T, Field, Jim A , Lettinga , Gatze .Treatment of low strength soluble wastewaters in UASB reactors. Journal of Fermentation and Bioengineering , 1994, 77(6):679~686

[15]Salih, Rebac , Jules B. Vanlier, Piet Lens. Psychrophilic anaerobic treatment of low wastewater . Water Science and Technology, 1997,36(6):375-382

[16]Alette A. M . Langenhoff, David C.stuckey .Treatment of dilute wastewater using an anaerobic baffled reactor: effect of low temperature. Water Research ,2000,34(15):3867-3875

[17]陳琰,沈耀良.厭氧折流板反應(yīng)器處理低濃度廢水運(yùn)行特性試驗(yàn)[J].蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào),2006,12(19):35-38

[18] 沈耀良,孫力柱,管聞,葉飛.ABR反應(yīng)器處理低濃度廢水[J].污染防治技術(shù),2004,17(3):1-3

[19]傅嘉媛,董發(fā)開.組合式折流板厭氧池處理城鎮(zhèn)污水[J].中國(guó)給水排水,2003,19(13):1-4
 

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