專利名稱：一種削減城市污水綜合毒性的生物處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用生物處理方法降低城市污水中的毒性的工藝。
背景技術(shù)：
城市污水是由生活污水、工業(yè)廢水以及初期雨水組成的混合污水(因為許多城市的排水體系采用合流制排水系統(tǒng))。其中工業(yè)廢水中雖經(jīng)處理卻仍含有各種難降解的有毒有害有機合成化合物；而生活污水中隨著合成洗滌劑、化妝品、藥品等的大量使用，特別是洗車業(yè)的日益擴大，使其也存在多種有毒有害化合物；初期雨水中含有汽車輪胎磨損后產(chǎn)生的橡膠合成物質(zhì)、汽油、以及從空氣中帶入的硫酸根、硝酸根等污染物。因此城市污水中含有多種有毒有害的有機和無機污染物。城市污水綜合毒性就是指上述多種有毒有害的有機和無機污染物共同表現(xiàn)出來的毒性總和。隨著水資源短缺問題的日益嚴(yán)重，以及農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)、市政、地下水回灌等方面用水需要的增長，城市污水作為一種水資源回用于環(huán)境已為人們所接受。但是這種可回用的水資源直接關(guān)系到人民身體健康與生活質(zhì)量，因此國內(nèi)外都在采用各種方法進(jìn)行處理，企圖將它的綜合毒性降低到可安全使用的程度。但是至今為止經(jīng)過二級處理后，盡管出水中大部分有機物已被去除，但是仍然存在著許多微量難降解有機污染物，這些污染物中有些甚至是持久性有機污染物。我們課題組在用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)檢測上海某些城市污水處理廠的進(jìn)出水水質(zhì)時發(fā)現(xiàn)進(jìn)水中含有40-50種有機物，經(jīng)過二級處理后，在出水中仍含有20-30種有機物。其中甲苯、乙苯、對二甲苯、鄰二甲苯、長鏈烷烴是進(jìn)出水中都存在的主要物質(zhì)。這些物質(zhì)不論是存在于直接回用水中還是間接回用水中，都對水生生態(tài)甚至人類具有潛在的、長遠(yuǎn)的危害性。因此，城市污水作為水資源回用，必須去除其中的有毒有害有機物。
目前，采用生物處理降低城市污水有機物、氮、磷濃度的方法是采用經(jīng)過厭氧、缺氧、好氧連續(xù)三段生物處理，然后通過二沉池出水。其中厭氧、缺氧的停留時間1-2小時、好氧的停留時間3-4小時，污水和污泥組成的混合液的回流比100-300％，泥齡12-15天，如此就能使出水的化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氮(N)和磷(P)等常規(guī)污染指標(biāo)達(dá)標(biāo)。但是，實際上，COD達(dá)標(biāo)并不一定意味著廢水中的有毒有機物也同樣達(dá)標(biāo)，因為有些有毒難降解有機物(如甲苯、二甲苯等)在COD測定時并不能被氧化，從而不表現(xiàn)為COD的一部分，但其實際上仍然存在于水中。更嚴(yán)重的問題是，至今污水廠還沒有以削減污水的綜合毒性為目標(biāo)，對污水進(jìn)行處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種削減城市污水綜合毒性的生物處理方法，用該方法不但能脫氮除磷，使污水出水達(dá)到傳統(tǒng)污水排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的各項指標(biāo)要求，而且還可滿足污水綜合毒性這個新指標(biāo)的要求，并具備良好的抗毒物沖擊負(fù)荷能力。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明包括城市污水依次經(jīng)過厭氧、缺氧和好氧三個不同的生物處理單元，然后從二沉池出水達(dá)標(biāo)，其特點是首先選擇發(fā)光菌急性毒性測試法對依次經(jīng)過厭氧、缺氧和好氧三個不同的生物處理單元的城市污水的綜合毒性進(jìn)行檢測。
接著，在環(huán)境溫度為20-30℃下，控制污泥回流比維持在100％、混合液回流比為100％-200％，泥齡為15～20天，優(yōu)選厭氧單元停留時間為2.5～3.9小時，缺氧單元停留時間為2.5～3.5小時，好氧單元停留時間為6.0～7.5小時，然后經(jīng)二沉池出水。
最后用發(fā)光菌急性毒性測試法對連續(xù)經(jīng)過上述三個單元處理后的城市污水出水進(jìn)行綜合毒性測試，獲得對發(fā)光菌總毒性削減率達(dá)82.17％的效果。
本發(fā)明優(yōu)點如下1.由于采用了發(fā)光菌急性毒性測試法測試城市污水毒性，該測試方法與傳統(tǒng)的COD等理化指標(biāo)檢測方法比較，不需要氧化等步驟，因此具備快速、靈敏、準(zhǔn)確的特點，特別是能將污水中的有機、無機等全部污染物一并檢測，不會遺漏而達(dá)到可信的準(zhǔn)確度。
2.污水在三個單元停留時間的長短直接關(guān)系到污染物在各單元的吸附、分解和轉(zhuǎn)化，本發(fā)明適當(dāng)延長了污水在各處理單元的停留時間將厭氧、缺氧、好氧三個單元的停留時間分別優(yōu)選為2.5～3.9小時、2.5～3.5小時和6.0～7.5小時，并重新調(diào)整與之匹配的污泥回流比為100％，泥齡15～20天，混合液回流比100％-200％，使本發(fā)明對發(fā)光菌的毒性削減率為82.17％以上。這是首次用毒性削減率來評價一個生物處理工藝。我們采用發(fā)光菌急性毒性測試法對上海市一些實際運行的污水廠進(jìn)、出水進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)用現(xiàn)有的方法(常規(guī)的活性污泥法)處理后，廢水對發(fā)光菌的毒性削減率一般在30％-60％之間，因此采用本發(fā)明比現(xiàn)有方法廢水的毒性削減率提高了20～50％。
3.本發(fā)明對氨氮去除率為90.05％，BOD去除率為81.25％，SS去除率為77.17％，特別是82.17％的綜合毒性削減率分別由厭氧、缺氧、好氧及二沉池的16.29％、7.58％、52.01％、6.29％構(gòu)成，因此本發(fā)明不但能脫氮除磷，使污水出水達(dá)到各項常規(guī)指標(biāo)的要求，而且能使污水毒性在各個單元內(nèi)得到較大程度削減，可減少后續(xù)深度處理的負(fù)荷，工藝具備良好的抗毒物沖擊負(fù)荷能力，為城市污水資源化提供了經(jīng)濟(jì)有效的處理方式。
具體實施例方式
本發(fā)明的試驗裝置選用厭氧池、缺氧池、好氧池作為厭氧、缺氧、好氧三單元串聯(lián)裝置，并通過二沉池出水。首先采用發(fā)光菌急性毒性測試法對城市污水的綜合毒性進(jìn)行測試，這種測試方法目前各國仍舊只停留在測定新化學(xué)品和單一化合物的毒性，對污水的綜合毒性測定還較少涉及。傳統(tǒng)的理化分析方法能定量分析廢水中主要污染物的含量，但是不能直接和全面地反映各種有毒物質(zhì)對環(huán)境的綜合影響。生物測試能夠彌補理化檢測方法的不足，因此在水污染研究中，它應(yīng)該成為監(jiān)測和評價水體環(huán)境的重要手段之一。
接著，在環(huán)境溫度為20-30℃下，污泥回流比維持在100％，包括污水和污泥的混合液回流比為100％-200％，泥齡為15～20天，并控制污水在厭氧池停留時間為2.5～3.9小時，缺氧池停留時間為2.5～3.5小時，好氧池停留時間為6.0～7.5小時，然后出水。
最后用發(fā)光菌急性毒性測試法對經(jīng)過上述三段處理后的城市污水出水進(jìn)行綜合毒性測試，對發(fā)光菌抑光率削減達(dá)到82.17％。(其中厭氧、缺氧、好氧和二沉池的削減量占總削減量的百分率分別為16.29％、7.58％、52.01％和6.29％)。
污水在各池的停留時間的長短直接關(guān)系到污染物在各池的吸附、分解和轉(zhuǎn)化。為了優(yōu)選停留時間，我們在厭氧、缺氧二個單元的實驗中選擇1.2～5.8小時6個時段、好氧從4.8-17.4小時也是6個停留時段的發(fā)光菌抑制率削減量所占總的削減量的百分率進(jìn)行比較，從削減毒性效果、運行費用、基建費用以及相關(guān)條件考慮優(yōu)選厭氧池停留時間2.5～3.9小時，缺氧池停留時間為2.5～3.5小時，好氧池停留時間為6.0～7.5小時。請參閱表1厭氧池、缺氧池在不同停留時間下發(fā)光菌抑制率削減量占總削減量的百分率和表2好氧池在不同停留時間下發(fā)光菌抑制率削減量占總削減量的百分率(％)。
表1厭氧池和缺氧池在不同停留時間下發(fā)光菌抑制率削減量占總削減量百分率1.2 2.3 2.8 3.9 5.82小時項目小時小時 小時 小時 小時厭氧池發(fā)光菌抑制率削減量占百分率13.0413.2313.6036.7229.0827.82缺氧池發(fā)光菌抑制率削減量占百分率2.31 10.4911.3620.1011.9222.41表2好氧池在不同停留時間下發(fā)光菌抑制率削減量占總削減量的百分率4.8 66.9 8.4 11.7 17.4項目小時 小時 小時 小時小時 小時好氧池發(fā)光菌抑制率削減量占百 42.8059.1366.6441.67 48.7057.09分率由表1、2可知，相比其他時間段，厭氧池、缺氧池、好氧池停留時間雖然延長到5.8和17.4小時，出水效果都很好。但是那也增加了基建費用，所以尋找了本發(fā)明的這種平衡點。
請參閱表3各池在不同泥齡下發(fā)光菌抑制率削減量占總的削減量的百分率。
表3各池在不同總泥齡下發(fā)光菌抑制率削減量占總的削減量的百分率各池削減量占總的削減量 泥齡 泥齡 泥齡 泥齡 泥齡的百分率(％)26天 20天 15天 12天 8天厭氧池發(fā)光菌抑制率削減29.59 23.18 15.70 21.77 25.62量所占百分率缺氧池發(fā)光菌抑制率削減15.56 7.22 10.62 9.23 21.23量所占百分率好氧池發(fā)光菌抑制率削減42.13 50.22 50.05 49.02 43.61量除所占百分率由表3可知，泥齡的大小對污水生物處理中的各種影響如下如果泥齡和那些專門降解水中有毒污染物的細(xì)菌的世代時間相差過大，則該種污染物不能被去除或降低毒性，反之，會改善毒性削減效果；另一方面，剩余污泥排出系統(tǒng)，也帶走一部分有毒物質(zhì)，使污泥中毒物濃度發(fā)生了改變，也會使生物降解發(fā)生一定的改變。在泥齡參數(shù)選擇時應(yīng)充分考慮常規(guī)指標(biāo)如對氮磷的去除影響等。請參閱表4在不同泥齡條件下各指標(biāo)總的去除率。從而綜合考慮本發(fā)明選擇了合適的污泥泥齡15天～20天，有利于毒性削減到最大程度。
表4在不同總泥齡條件下各指標(biāo)總的去除率泥齡 泥齡 泥齡 泥齡 泥齡總的去除率(％)26天 20天 15天 12天 8天發(fā)光菌抑制率總削減率 77.56 84.43 81.64 71.68 65.66TN總?cè)コ?4.2 68.1 68.05 60.01 46.86TP總?cè)コ?2.71 47.25 74.58 78.88 80.54COD總?cè)コ? 87.00 89.85 88.22 86.56 85.73包括污水和污泥的混合液回流比選擇是從效果和費用綜合指標(biāo)確定的。請參閱表5各池在不同混合液回流比下發(fā)光菌抑制率削減量占總的削減量的百分率。當(dāng)選擇較小的值(100％)，常規(guī)指標(biāo)達(dá)標(biāo)，缺氧池和好氧池污水毒性削減效果變好，動力費用減少。
表5各池在不同混合液回流比下發(fā)光菌抑制率削減量占總的削減量的百分率各池去除量占總的去除量的百分回流比回流比回流比率(％) 300％ 200％ 100％厭氧池COD去除量所占百分率 42.52 42.79 44.27厭氧池發(fā)光菌抑制率削減量所占28.30 27.89 16.29百分率缺氧池COD去除量所占百分率 26.43 21.12 14.06缺氧池發(fā)光菌抑制率削減量所占7.64 5.34 7.58百分率好氧池COD去除量所占百分率20.84 30.34 34.90好氧池發(fā)光菌抑制率削減量所占34.78 48.12 52.01百分率
權(quán)利要求
1.一種削減城市污水綜合毒性的生物處理方法，包括城市污水依次經(jīng)過厭氧、缺氧和好氧三個不同的生物處理單元，然后從二沉池出水，其特征在于首先選擇發(fā)光菌急性毒性測試法對依次經(jīng)過厭氧、缺氧和好氧三個不同的生物處理單元的城市污水的綜合毒性進(jìn)行檢測；接著，在環(huán)境溫度為20-30℃下，控制污泥回流比維持在100％、混合液回流比為100％-200％，泥齡為15～20天，優(yōu)選厭氧單元停留時間為2.5～3.9小時，缺氧單元停留時間為2.5～3.5小時，好氧單元停留時間為6.0～7.5小時，然后出水；最后用發(fā)光菌急性毒性測試法對連續(xù)經(jīng)過上述三單元處理后的城市污水出水進(jìn)行綜合毒性測試，獲得毒性削減率達(dá)到82％以上的效果。
全文摘要
一種削減城市污水綜合毒性的生物處理方法，涉及一種采用生物處理方法降低城市污水中的毒性的工藝。污水依次經(jīng)過厭氧、缺氧和好氧三個不同的生物處理單元，控制上述三單元的停留時間分別為2.5～3.9小時、2.5～3.5小時和6.0～7.5小時；泥齡為15～20天；混合液回流比為100％－200％；污泥回流比100％。用發(fā)光菌急性毒性測試法對各個單元的進(jìn)、出水毒性進(jìn)行測定，獲得毒性削減率達(dá)到82％以上的效果，比現(xiàn)有的常規(guī)活性污泥法提高了20～50％。該工藝還能脫氮除磷，氨氮去除率90.05％，BOD去除率81.25％，SS去除率77.17％，使污水出水達(dá)到各項常規(guī)指標(biāo)，可減少后續(xù)深度處理的負(fù)荷。本發(fā)明首次用毒性削減率來評價一個生物處理工藝，為城市污水資源化提供了經(jīng)濟(jì)有效的處理方式。
文檔編號C02F3/30GK1583603SQ200410024808
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月1日
發(fā)明者李詠梅, 顧國維, 黃滿紅 申請人:同濟(jì)大學(xué)