微电解—活性污泥法用于船舶生活污水处理的试验研究

微电解—活性污泥法用于船舶生活污水处理的试验研究

卢廷武

（亳州市地方海事局，安徽亳州236800）

摘要：针对国际海事组织提出的船舶污水排放新标准MEPC．200(62)，结合船舶生活污水自身的特点，在活性污泥处理法的基础上，进行微电解—活性污泥法试验，探索及改进船舶生活污水处理新工艺

关键词：微电解法；活性污泥法；海绵铁

1概述

近年来，由于运输成本的增加，船舶运输业在国际商贸运输中占有的比重逐年增大。据统计，约90%～95%商品依靠船舶运输。船舶运输业发展给水体生态环境带来了巨大的挑战。联合国海事组织(InternationalMaritimeOrganization，IMO)近些年连续提高船舶生活污水排放标准，2016年1月1日起将执行MEPC.200(62)决议，相比现行标准更加严格。近日，交通运输部海事局《防治船舶水污染专项整治活动方案》已正式发布，将从3月15日起在沿海、长江、珠江等水域对航行、作业的中国籍船舶开展防治水污染设备配备与使用检查，以及船舶水污染排放、接收行为合规性检查。国际航行船舶的防污染监督检查结合港口国检查实施。

船舶生活污水危害主要表现为:船舶生活污水中有机物降解导致水体发生氧亏，海洋气候环境恶化;缩短水华或赤潮爆发周期;生活污水中的细菌、病毒等能够引起人类寄生性和传染性疾病。不同于城市生活污水，船舶生活污水处理受船舶环境限制。船舶生活污水的产生和排放受人类活动影响，波动性大，流量不稳定;卫生用具大多采用海水冲洗，其需处理指标浓度大，污染物负荷高。结合船舶本身的特点，船舶卫生系统应具备质量轻、体积小、耐腐蚀并能够适应船舶运动，能承受震动及摇晃等特点。从船舶生活污水处理发展来看，基本上沿用了改进的城市生活污水处理方法。

2活性污泥法

活性污泥法是一种废水生物处理技术，是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。该法是在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。

3微电解

活性污泥法是处理城市污水最常用的方法，但是，随着科技的进步和社会的发展，进水有机物浓度增大，单纯采用活性污泥法处理生活污水，很难达到预期的处理效果。近年来，活性污泥法与其他技术的联用成为研究的一个热点，而微电解工艺成为联用技术中发展的重要方向。微电解技术主要是利用金属腐蚀原理,构成微小原电池,发生氧化还原反应,从而去除水中有害物质。在强化活性污泥法处理有机废水时,这些作用主要体现在对废水可生化性的强化和活性污泥沉降性能的提高两方面。微电解，又称内电解、零价铁法等。常用铁碳作为填料，其中电位低的铁成为阳极，电位高的碳成为阴极，发生如下反应：

阳极（Ｆｅ）：Ｆｅ－２ｅ→Ｆｅ２＋

阴极（Ｃ）：２Ｈ＋＋２ｅ→２［Ｈ］→Ｈ2

从反应中看出，产生了初生态的Ｆｅ2＋和原子Ｈ，它们具有高化学活性，能改变废水中许多有机物的结构和特性，使有机物发生断链、开环等作用．作为预处理，提高废水的可生化性。此外，Ｆｅ2＋在有氧条件下，可进一步水解生成聚合度大的Ｆｅ（ＯＨ）3胶体絮凝剂，有效吸附、凝聚水中的污染物，增强净化效果。微电解作为预处理处理采油废水、中药废水、染料废水等难降解废水，取得了较好的效果。

海绵铁呈灰黑色，为疏松海绵状，其密度2.30～2.70g／cm3，堆积密度1.70～1.88g／cm3，粒径0.50～3.00mm。由精矿粉和氧化铁磷经过研磨磁选后经高温烧结，然后冷却冲洗破碎，再重新磁选和筛选得到的多孔性颗粒状物质，主要成分为铁氧化物，此外还有少量的碳。

4微电解-活性污泥法

铁炭活性污泥法是铁炭微电解法与活性污泥法的有机结合,可以认为是一种

浸没填料系统的复合生物反应器。该法直接将铁炭填料投加到曝气池中,有机物和微生物附着在填料表面,可形成生物膜。一方面铁炭原电池反应为微生物生长提供电子；另一方面电解的氧化还原作用可初步降解有机物,同时新生态的Fe(OH)2和Fe(OH)3还可以促进絮凝沉淀,加强活性污泥法的处理效果。可以说铁炭活性污泥法是一个集吸附、化学氧化、电子转移、微生物作用相互影响、相互制约的复杂系统。铁炭活性污泥法将活性污泥法,生物膜法及电化学法的优点融于一身,从而显著地提高了活性污泥的浓度,使相应的池容大大地缩小,减小停

留时间,使前面提到的传统污水处理技术缺点得到一定的克服。

5实验

将海绵铁投入活性污泥处理系统中，形成微电解－活性污泥处理系统，利用该系统处理CODCr浓度为600mg/L的生活污水，出水中CODCr平均浓度为30.1mg/L。远远高于MPEC.200(62)决议的要求。微电解强化活性污泥系统与传统活性污泥系统运行期间对COD的去除效果：投加海绵铁之后的活性污泥系统比传统活性污泥系统的出水COD浓度稳定。微电解强化活性污泥系统出水COD浓度范围为6.6～64.8mg/L，平均浓度是30.1mg/L，COD平均去除率为92.4%，达到了国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ１８９１８－２００２）二级排放标准。并且，除第15天出水为64.8mg/L以外，其他COD出水浓度都在60mg/L以下，均达一级排放标准．传统活性污泥系统出水COD浓度变化范围是8.9～154mg/L，平均浓度为48.3mg/L，COD平均去除率为88.3%，在进水COD增大时，传统活性污泥法不耐冲击负荷，出水水质恶化，不能达标排放。试验结果表明，低COD时，微电解强化活性污泥系统与传统活性污泥系统效果相当；高COD时，微电解强化技术表现出明显的优势，COD去除率可提高5.49%；当进水有机负荷发生改变时，微电解强化活性污泥系统出水COD变化不大，显示出较好的抗冲击负荷能力。

微电解－活性污泥是处理高有机物浓度生活污水的一种重要方法。在该系统中海绵铁可以为微生物提供附着生长的位点，其形成的微电流能够协同活性污泥处理高有机物浓度生活污水。

投加铁炭填料后形成的铁炭活性污泥系统相对于普通活性污泥系统,在进水水质相同的条件下,对污染物的去除均有大幅度的提高：COD去除率从71.45%提高到了92.40%,氨氮去除率从68.36%提高到93.87%,磷去除率从67.76%提高到90.01%。

通过实验得出了适宜的工艺参数,微电解时间为60min,pH值=8.5～9.0,常温。利用铁炭活性污泥处理模拟污水与普通SMBR进行平行对比试验,结果表明铁炭活性污泥在提高处理效果、减轻膜污染、改善污泥性能方面有着明显优势。在不排泥的条件下铁炭活性污泥稳定运行天数是后者的2.5倍。试验表明铁炭活性污泥系统污泥絮体疏松多孔、污泥颗粒大,平均粒径是活性污泥法的3.10倍,系统中存在大量原、后生动物,污泥比耗氧速率OUR是后者的1.23倍。

5结论

(1)通过模拟配水和实际废水的试验可知，与传统活性污泥处理系统相比，微电解强化活性污泥处理系统处理有机物效果更好。强化系统具有较高的抗冲击负荷能力，出水COD浓度低，COD去除速率快等优点应用微电解法不仅能去除污水中的COD、酚、氰、硫化物，而且能提高污水的可生化性、降低污水的毒性。

(2)）微电解强化活性污泥处理系统去除COD效果最佳工况为进水COD浓度600mg/L，氨氮浓度30mg/L，溶解性无机磷浓度6mg/L。此时，出水ＣＯＤ平均浓度为20.1mg/L，COD的平均去除率为96.6%。对于微电解强化活性污泥系统，随着COD、氨氮负荷增大，COD的去除率也会增大．随着磷负荷的增加，COD的出水浓度有一定的波动

(3)应用微电解?活性污泥法组合处理污水的连续运行实验表明，该工艺能使污水中各项污染物的去除率均在90%以上，达到了国家I级排放标准(GB13456?92)。