水污染质分离器：一种新型污水处理装置

2013-08-14高永宝沈爱萍毛红梅

化学与生物工程 2013年4期

张莉，吴鹏，高永宝，沈爱萍，毛红梅

（1．武汉工程大学环境与城市建设学院，湖北武汉430074；2．江苏梅兰化工有限公司，江苏泰州225300）

水是一种不可再生的资源，也是社会持续发展中必不可少的重要资源。近年来我国城市化、工业化和农业集约化的高速发展，给资源和环境带来了巨大的压力，其中水污染问题十分严重，水环境明显恶化，可利用的淡水资源日益减少［1］。为此，各地陆续建成污水处理厂并投入使用，但时至2011年，全国地表水总体为轻度污染，湖泊（水库）富营养化问题仍然突出。其重要原因在于污染物去除效率不高，污染负荷总量的消减还相当有限［2］。

迄今为止，生物处理工艺仍是最经济、最具环境效益、应用最为广泛的城市污水和工业废水处理方法［3］，水污染质分离器是一种新型污水处理装置，可有效去除污水中有机污染物。作者在此介绍了水污染质分离器的基本构造和工作原理，分析了其技术优势，并展望了其应用前景。

1 水污染质分离器的基本构造和工作原理

1．1 水污染质分离器的基本构造

水污染质分离器实际上是一个仿生物的污水处理串联系统，主要包括初分离室、调整室、生物滤室和后生物处理室，其基本构造如图1所示。

1．2 水污染质分离器的运行原理

图1 水污染质分离器基本构造Fig．1 The structure of Water Pollutant Separator

污水经由污水箱首先进入初分离室。由于初分离室特殊的气压条件，使污水中的油类得到很好的分离，同时污水中的溶解氧降低，在初分离室中形成缺氧环境，厌氧微生物得以生长，此外初分离室中部分污染物经过酸化水解、产氢气产乙酸和产甲烷后得到降解，初分离室中产生的油类和气体由上排污阀排出；接着污水进入调整室。在调整室中，一些对于好氧微生物有害的厌氧菌代谢产物，如丙酸、乙酸、丁酸和乙醇等［4］，得到降解；然后污水进入生物滤室。生物滤室中特殊填料颗粒中的微生物浓度较一般填料中的微生物浓度有较大的提高；最后污水进入后生物处理室。部分污水排放，部分污水由动力泵提升至高位水箱，高位水箱中的水定期冲入生物滤室，保证生物滤室中的填料保持悬浮的状态。

2 水污染质分离器的技术优势

2．1 较高的微生物浓度

众所周知，活性污泥法的原理是利用微生物将污水中的有机污染物作为碳源吸收、消化。在其它条件不变的情况下，增加微生物的浓度就可以处理更多的有机污染物，为此，可以向曝气池中增加填料。填料的比表面积越大，可以附着的微生物越多，有机污染物的处理能力就越大［5］。水污染质分离器中的填料采用活性炭，比表面积相比于一般的填料大很多，可以极大提高微生物的浓度。

2．2 特殊的曝气方式

在利用比表面积大的填料提高微生物浓度的同时也会带来缺陷。填料的比表面积过大会使其局部出现缺氧环境，从而使厌氧菌生长。厌氧菌的部分代谢产物对于好氧菌有毒性，会影响好氧菌代谢，降低生物滤室的处理效率。

水污染质分离器以空气射流曝气方式替代传统的鼓风曝气方式。利用液气水射器向水中充氧，再利用高位水箱中的“富氧水”冲洗生物滤室，这种供氧形式不仅解决了大比表面积填料产生缺氧死角的问题，同时也避免了曝气过程中不必要的能耗。

2．3 合理的微生物分布

水污染质分离器为不同类型的微生物提供了不同的生长环境，使得厌氧生物群落和好氧生物群落分别在各自的水污染质分离器构件中生长。初分离室中的负压环境使氧气溶解量减少，有利于厌氧微生物的生长；调整室中的微氧水环境使得对于好氧微生物有害的厌氧代谢产物降解；生物滤室由于有富氧水不断冲洗，在保证有氧水环境的前提下提高了微生物浓度。