叠片展开式悬浮微生物载体在聚甲醛污水处理中的应用

陈 刚，韩元培，冷栋云

(开封龙宇化工有限公司 河南省聚甲醛基新材料工程技术中心，河南 开封 475200)

0 前言

开封龙宇污水处理采用的工艺为：调节池+预处理池+厌氧池+好氧池。其中，预处理池与厌氧池内悬挂叠片展开式悬浮微生物载体形成生物膜填料，为细菌提供生长场所并有效吸附污泥。

叠片展开式悬浮微生物载体展开前为折叠形式，展开前后的体积比为1/17～1/13。展开前为折叠形式，展开后即成型载体，具有体积小、占用空间小、便于运输的特点。叠片展开式生物载体表面有多个敞口，并在载体内部形成蜂窝状通道，载体的比表面积大，比表面积高于500 m2/m3，高于传统空心悬浮载体(堆积密度高达 92.5 kg/m3，而比表面积仅为 110 m2/m3)。叠片展开式生物载体构造独特，空隙率高达 44%，非常适宜作为微生物载体，对污水、氧气的传质效果好，生物膜的生长环境养料充分，微生物活性高，降解污染物质效果好。

叠片展开式悬浮微生物载体填料分别安装在预处理池和厌氧池中，每个池子尺寸为24 m×12 m×6 m，填料悬挂区域体积为800 m3，高度为3.0 m，距池底2.5 m，距池子液面0.5 m，生物池水深6.0 m。

叠片展开式悬浮微生物载体图见图1。叠片展开式悬浮微生物载体安装示意图见图2。

图1 叠片展开式悬浮微生物载体图

图2 叠片展开式悬浮微生物载体安装示意图

1 实验部分

1.1 原材料

生产污水：COD≤5 500 mg/L，甲醛≤1 000mg/L，pH值3.3～3.7。工业用硫酸铝：氧化铝(Al2O3)(固体)，≥15.6%，pH值(1%水溶液)≥3.0。工业用磷酸二氢钠：磷酸二氢钠(以NaH2PO4·2H2O计)，≥98.0%，pH值(10 g/L溶液)4.4±0.2。工业用尿素：外观，颗粒状，无机械杂质；总氮(N)(以干基计)≥46.0%；缩二脲含量≤1.0%；水分≤0.7%。

1.2 实验设备

工艺废水调节池1座，24 000 mm×12 000 mm×6 500 mm。甲醛预处理反应器1座，2 400 mm×7 800 mm×6 500 mm。AHCR厌氧池1座，2 400 mm×7 800 mm×6 500 mm。OHCR好氧反应器1座，60 000 mm×11 800 mm×6 500 mm。一级提升泵2台，Q=100 m3/h，H=20 m。二沉池1座，直径16 m。固液反应分离器1座，16 900 mm×7 400 mm×4 500 mm。活性炭处理器1座，1 690 mm×3 000 mm×5 000 mm。搅拌机2台，4 kW。球形蜂窝状叠片生物载体8 700个，直径108 mm。二级提升泵2台，Q=86.6 m3/h，H=38 m。

1.3 实验原理

本实验采用A/O工艺进行污水处理，采用活性污泥法来实现，活性污泥将污水中的有机物氧化分解成无机物，从而使污水得到净化[1]。处理后出水水质的好坏同组成活性污泥的细菌种类、数量有关。污水处理主要目的是为活性污泥或微生物提供好的环境条件以发挥其最大的活力。活性污泥中的细菌主要由菌胶团细菌及丝状细菌组成，它们构成了活性污泥的主要成分，微型动物附着生长于其上。细菌、微型动物与其他微生物加上废水中的悬浮物等杂质混杂在一起，形成了具有很强的吸附、分解有机物能力的活性污泥。

①厌氧反应原理：利用厌氧菌的作用，通过厌氧条件下消化去除水中高浓度有机物，提高COD的去除率，将难降解的大分子有机物转变为小分子难降解有机物，再次转变为低分子易被降解的有机物，提高BOD与COD的比值。厌氧过程可分为水解阶段、酸化阶段和产甲烷阶段。水解阶段是指细菌将在污水中都以胶体或固体存在的大分子有机物水解成可吸收的物质，如将蛋白质水解为便于吸收的氨基酸和脂肪酸。酸化阶段是指水解后的物质吸入细菌细胞内继续分解为挥发性脂肪酸、挥发醇以及一些醛酮类物质。产甲烷阶段是指将酸化阶段产生的物质吸入细菌细胞内进行代谢从而产生甲烷以气体形式挥发出去。

②好氧反应原理：活性污泥在曝气条件下进行有氧呼吸，对污泥进行长时间的曝气，进一步把有机物分解成无机物，使污泥中的可生物降解部分被氧化去除变成二氧化碳、水等物质，氨氮随着消化作用的进行而逐步被氧化为硝酸盐。在曝气的作用下，混合液得到足够的溶解氧，并使活性污泥与污水充分接触。污水中的胶体状和溶解性有机物被活性污泥吸附，并被活性污泥中的微生物氧化分解，使污水得到净化。

1.4 实验过程

生产污水COD及HCHO经过调配后直接进入调节池中，调节池的作用是为后工序提供水质指标稳定的污水，解决污水不均匀性，使生物池的进水量及进水指标均匀，降低对后续工段生物池的冲击。可通过在调节池内加片碱或硫酸调节其pH值，保证水质稳定。生产污水pH值在3.2左右，根据预处理池和厌氧池内的pH值及时调整调节池pH值保持在3.3～3.6，使污水更适合生物段微生物。调节池水温通过调节池上部两座凉水塔进行调节，根据四季变化确定凉水塔投运台数，水温一般控制在25～35 ℃。

经过调节池调整合格后的污水进入甲醛预处理反应池，池中挂有叠片展开式悬浮微生物载体填料用于吸附污泥，形成生物膜反应器。预处理池活性污泥中含有大量驯化培养的抗甲醛微生物，对甲醛毒性耐受性较好，处理甲醛的效果与其他微生物相比效果优异，能抵抗较高浓度甲醛的冲击。预处理反应池的作用是降低高浓度甲醛含量，抵抗高浓度甲醛冲击，为后续生物段处理提供较好的环境。预处理池南北两端各有一台推进器，保持使污水在池中循环流动，确保与微生物充分接触，使处理效果更好，90%以上的甲醛、70%以上的COD从预处理池除去。

预处理池处理后的污水由手动控制铸铁镶铜，规格为400 mm×400 mm的调节堰门控制进入东、西两个厌氧池中的水量。厌氧池中也挂有叠片展开式悬浮微生物载体填料用于吸附污泥，形成生物膜反应器，一方面有利于微生物的生长，另一方面也可使微生物与污水充分接触。另外分别设有两台高效推进器，使污水在厌氧池中循环流动，并与微生物充分接触反应。厌氧池溶解氧DO控制在0.4 mg/L左右，SS控制在3 000～4 000 mg/L。

厌氧池处理后的污水通过溢流堰分别自流进入两个好氧反应池，好氧反应池内设有填料，采用旋流曝气器，均匀设置旋流曝气头360个，曝气量160 m3/min，曝气压力68 kPa左右，溶解氧从好氧池前端到末端依次升高，控制在1～7 mg/L，SS控制在4 000 mg/L，污泥沉降比控制在70%～90%。好氧池前端添加磷酸二氢钠和尿素补充氮磷元素，保证微生物营养需求。气浮池添加硫酸铝进一步降低出水悬浮物，保证达标排放。

2 结果与分析

表1为生产污水经过安装有叠片展开式悬浮微生物载体的各生物池处理后得到的实验数据汇总。

从表1可以看出，叠片展开式悬浮微生物载体生物池对聚甲醛生产废水具有较强的去除能力，能有效提高聚甲醛污水的BOD与COD比值，提升污水处理的可生化性能。预处理池内生物膜对甲醛去除率在90%以上，对COD的去除率在70%以上，再经过厌氧池和好氧池进一步微生物处理，出水指标达到预期目标。特别是该生物膜对甲醛的处理效果尤其突出，预处理池和厌氧池的降解率均在90%以上[2]。

表1 实验前后数据汇总对照表

3 结论

叠片展开式悬浮微生物载体在聚甲醛生物池中应用后，经过实验证明，其对微生物的吸附能力强，有利于生物膜的形成，有利于提高活性污泥浓度，提升废水中污染物与微生物的接触面积，提高污水中甲醛、COD的处理效率和效果，非常适合聚甲醛污水的处理。而且PE材质的叠片展开式悬浮微生物载体在水中具有较长的使用寿命，实践证明其应用时间可达10年以上仍保持较好的应用性能，对聚甲醛污水的耐受性较强。