1、厭氧處理工藝以其低能耗、建設(shè)和運行費用省、污泥產(chǎn)量低、占地面積少、能產(chǎn)生甲烷氣體為能源回收提供可能等特點而成為一種可持續(xù)的污水處理技術(shù)。在我國一些氣候適合的地區(qū)，利用厭氧工藝處理城鎮(zhèn)污水將是一項很有吸引力的技術(shù)。厭氧處理與合適的后續(xù)處理相結(jié)合，不僅可以削減有機污染負荷，還可進一步凈化城鎮(zhèn)污水并達到嚴格的排放標準。本課題立足于目前的現(xiàn)狀，研究了低能耗、易管理的厭氧膨脹床+接觸氧化及厭氧膨脹床+土地處理組合工藝。通過小試實驗研究了以顆粒污泥

2、和礦化垃圾分別作為厭氧膨脹床生物載體處理城鎮(zhèn)污水的效果，研究了進水COD波動、溫度突變、進水SS等對反應(yīng)器穩(wěn)定性的影響；以中試裝置及組合工藝研究了處理實際城鎮(zhèn)污水的效果及機理，分析了顆粒污泥的特性，并對厭氧膨脹床的水力學特征和組合工藝能耗進行了探索。 以顆粒污泥與礦化垃圾分別作為厭氧膨脹床的污泥載體，對比研究了低濃度高上升流速和高濃度低上升流速兩種啟動方式，出水COD、顆粒污泥的生成量及粒徑等表明，低濃度高上升流速啟動要比高濃

3、度低上升流速方式快10d使出水低于100mg/L。顆粒污泥床只需要45d順利啟動，礦化垃圾床需要55d才能成功啟動。評價城鎮(zhèn)污水厭氧可生化性的結(jié)果表明，厭氧處理可能達到的處理效率為81.5﹪；城鎮(zhèn)污水中的懸浮物能通過吸附、攔截及降解作用較好地去除懸浮物，CODss去除率穩(wěn)定在60﹪左右。停留時間增加，COD去除率提高，停留時間(X)與有機負荷去除量(Y)的關(guān)系為：對顆粒污泥床反應(yīng)器，Y=O．2619Ln(x)+2.1662：對礦化垃圾床

4、反應(yīng)器，Y=0．2715Ln(X)+1.9799。在系統(tǒng)長期運行時，厭氧膨脹床對進水COD變化有較好的適應(yīng)能力。當溫度發(fā)生變化，會對厭氧膨脹床系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來影響，但隨著系統(tǒng)的逐步適應(yīng)，會逐漸降低溫度變化帶來的影響。增加回流比、提高水流上升速度，可有效提高厭氧膨脹床降解效果。由于單位體積中顆粒污泥床比礦化垃圾床生物量要豐富，在面對溫度變化、有機負荷沖擊和水力負荷沖擊時，顆粒污泥膨脹床適應(yīng)能力較強；而由于在單位體積內(nèi)礦化垃圾的Ca2+、M

5、g2+等陽離子要比顆粒污泥床反應(yīng)器多，礦化垃圾膨脹床對磷的去除效果較好。 在現(xiàn)場建立了中試裝置，具體探討了低溫下厭氧膨脹床啟動和二次啟動特性，并進一步考察了上升流速、停留時間、溫度和堿度對厭氧膨脹床處理城鎮(zhèn)污水的效果。在處理低溫或常溫的城鎮(zhèn)污水時，當進水水力停留時間HRT為6hr，污泥膨脹床對進水中的COD-去除率可達80一90﹪，實現(xiàn)了僅用厭氧膨脹床工藝一次性處理就能使出水COD值達到城鎮(zhèn)污水二級排放標準的要求。在進行二次啟

6、動時，通過較大的進水量來滿足厭氧細菌對營養(yǎng)的需要，可以在一星期內(nèi)啟動成功，并且達到出水COD低于100mg/L的良好效果。隨著水溫上升，顆粒污泥的平均粒徑逐漸增大，但污泥總量有所下降。 探討了接觸氧化及土地法進一步去除厭氧膨脹床出水中的剩余污染物。HRT對接觸氧化去除氨氮的效果影響很大，當排放要求為二級標準時，HRT=3hr就可以達到；而當排放要求為一級標準時，HRT~_6hr時才能達到要求。在接觸氧化池中COD容積負荷與氨氮

7、去除率存在明顯的相關(guān)性，其關(guān)系式為Y=-817．32(X)+126.52。復合垂直流滲濾土地處理系統(tǒng)去除COD的一級反應(yīng)速率方程為-d[CODcr]/dt=1.014[CODcr]，其反應(yīng)速率常數(shù)K=1.014d-1。 對于厭氧膨脹床中的顆粒污泥，當進水水溫保持在25—30℃范圍內(nèi)，有利于污泥的顆?；?，即使進水基質(zhì)很低(COD<300mg/L)也不會影響污泥顆?；倪^程；上升流速對污泥量的保持至關(guān)重要，當出現(xiàn)跑泥現(xiàn)象時可以通過

8、減小回流水量來減緩或消除。在同一反應(yīng)器內(nèi)，輔酶F420的含量可以有效的指示甲烷菌產(chǎn)甲烷菌活性，從污泥接種到穩(wěn)定運行階段，污泥中胞外聚合物的量明顯增加。 厭氧膨脹床各上升流速的示蹤劑濃度歷時曲線呈偏正態(tài)分布，利用RTD模型可以準確地分析出厭氧膨脹床反應(yīng)器的水力特征。厭氧膨脹床可以看成N個CSTR反應(yīng)器的疊加，隨著上升流速的升高，N個數(shù)在增加。在Vup=0．71mm時，N為2；當Vup~1.89m／h時，N為3。提高水力上升流速可

9、以減小死水區(qū)容積率，當上升流速為1.89m／h時，死水區(qū)容積率可降至3.7﹪左右。綜合考慮污泥膨脹度、反應(yīng)區(qū)死區(qū)容積和動力消耗因素，厭氧膨脹床處理城鎮(zhèn)污水的最佳上升流速約為1.9mm。 在設(shè)定處理規(guī)模為1000m3／d時，厭氧膨脹床+接觸氧化組合工藝運行的噸水能耗為O．177元，為傳統(tǒng)城鎮(zhèn)污水處理噸水能耗的75﹪左右；厭氧膨脹床+復合垂直流土地處理系統(tǒng)組合工藝運行的噸水能耗為0．084元，約為傳統(tǒng)城鎮(zhèn)污水處理噸水能耗的36﹪左