物化+水解酸化+兩級A/O處理明膠廢水的試驗研究

鄧昕軼

（上海海洋大學海洋科學學院，上海201306）

物化+水解酸化+兩級A/O處理明膠廢水的試驗研究

鄧昕軼

（上海海洋大學海洋科學學院，上海201306）

針對某企業(yè)明膠生產(chǎn)廢水的水質特征，采用物化法+水解酸化+兩級A/O工藝對明膠廢水進行了處理試驗。結果表明，整個組合工藝對明膠廢水的處理效果良好，在高鹽度條件下，兩級A/O對廢水中COD的相對去除率分別為63%、85%，出水COD、SS、BOD、氨氮、總氮的去除率均達到90%以上，達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）一級標準。

明膠廢水；物化法；水解酸化；兩級A/O工藝

明膠和骨膠生產(chǎn)的工藝決定了產(chǎn)品生產(chǎn)既是用水大戶，也是污染大戶，尤其是單位產(chǎn)品的廢水排放量較大，再加上污染物成分較復雜和其中含有的高濃度的Ca2+、Cl-、S2-等，給生化法處理該廢水帶來了較大難度〔1〕。目前多數(shù)企業(yè)采用物化法與生化法的組合工藝處理此類廢水〔2〕，但由于設備配套不完善和管理不善等原因，多數(shù)處理效果不佳，擱置現(xiàn)象嚴重。有鑒于此，不少學者采用光合細菌以及超濾膜等處理明膠、骨膠和皮膠工業(yè)廢水，在實驗室階段都取得良好的處理效果〔3-4〕，但是由于成本和工藝的原因尚未實現(xiàn)工業(yè)應用。隨著新環(huán)保法的實施，如何進行廢水處理和提高處理效果成為許多明膠生產(chǎn)企業(yè)亟待解決的問題。為此，本研究以某企業(yè)明膠廢水的處理為例，采用物化法+水解酸化+兩級A/O工藝對明膠廢水處理進行了試驗研究，以期為明膠生產(chǎn)企業(yè)明膠廢水處理和工藝改造工程提供參考。

1　材料和方法

1.1試驗廢水

明膠生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)廢水由泛酸、磷鈣上清液、泛灰、中和、提膠車間、超濾排水等處排出，含有大量的油脂、骨中浸出物、可溶性蛋白等。試驗明膠廢水取自某明膠生產(chǎn)企業(yè)，根據(jù)對該明膠企業(yè)生產(chǎn)過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)，各個不同工段排水水質見表1。

表1　不同工段排水水質指標的監(jiān)測值mg/L

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，參考類似工程進水水質，確定本實驗用水水質指標：pH=11、COD 3 000 mg/L、BOD5650mg/L、SS 1 900mg/L、總氮300mg/L、全鹽量27 000mg/L、油類50mg/L。

1.2工藝流程及簡介

試驗工藝包括調節(jié)池、物化處理、水解酸化、好氧生化、循環(huán)澄清池這幾個單元。主要工藝流程如圖1所示。

圖1　明膠廢水處理工藝流程

明膠廢水（50 L/h）首先進入預沉調節(jié)池，停留時間8 h，為后續(xù)處理單元提供穩(wěn)定的水量；預沉池底部設置排泥裝置，以強化對大顆粒污染物去除。

初沉池表面負荷1.5m3/（m2·h），池前端設置反應區(qū)，投加硫酸調節(jié)pH至中性，去除污水中部分鈣離子；PAC、PAM投加質量濃度分別為50、0.5mg/L，反應時間10min。

氣浮池停留時間1 h，針對廢水中的乳化油成分，投加破乳劑20mg/L。

水解酸化池停留時間18 h，有效容積0.9m3，內置80%的彈性立體填料。通過水解酸化作用，使污水的可生化性提高，利于后續(xù)處理。

2套A/O裝置前后串聯(lián)，各自回流。A/O池1缺氧池停留時間3 h，好氧池停留時間為9 h，回流比為100%～200%。二沉池1表面負荷1.5m3/（m2·h），污泥回流至A/O池1起端，外回流比50%～100%。A/O池2缺氧池停留時間為7 h，好氧池停留時間為17 h，回流比為100%～200%。二沉池2表面負荷0.8 m3/（m2·h），污泥回流至A/O池2起端，外回流比50%～100%。

為保證出水水質，在兩級A/O后設置了反應沉淀池，表面負荷3.3m3/（m2·h），PAC、PAM投加質量濃度分別為50、0.5mg/L。

2　結果與討論

2.1試驗結果

2.1.1對COD的處理效果

主要處理單元對COD的去除效果見圖2。

明膠廢水中的COD經(jīng)過初沉、氣浮從2 864 mg/L分別降至2 413mg/L和1 934mg/L。在水解酸化中COD的變化不明顯，降至1 814mg/L；經(jīng)過水解酸化后，一級A/O出水COD降至672mg/L，二級A/O出水降至101mg/L，最終循環(huán)澄清單元出水COD為72mg/L，總去除率達97.5%，效果理想。經(jīng)過水解酸化池后廢水的BOD/COD從0.24上升至0.31，廢水的可生化性能提高。

圖2　主要處理單元對COD的去除效果

2.1.2對SS的處理效果

主要處理單元對SS的去除效果見圖3。

圖3　主要處理單元對SS的去除效果

從圖3可以看出，經(jīng)過預沉調節(jié)、初沉、氣浮后，SS從1 879mg/L分別降至1 520、607、243mg/L，在初沉和氣浮中去除了大多數(shù)的SS。經(jīng)過兩級A/O處理后SS降至47mg/L，最終出水SS為33mg/L，總去除率達98.2%，效果較好。

2.1.3對氮的處理效果

主要處理單元對氨氮和總氮的去除效果見圖4和圖5。

從圖4、圖5可以看出，經(jīng)過預沉調節(jié)、初沉、氣浮后，氨氮和總氮分別從93、274mg/L降至72、207 mg/L，總去除率分別為22.6%、24.5%。在之后的水解酸化單元，廢水中的有機氮氧化物在厭氧菌的作用下被分解成氨氮，使氨氮增至147mg/L，總氮基本沒有變化。經(jīng)過全流程的處理單元后，氨氮、總氮分別由93、274mg/L分別降至9、26mg/L，總去除率分別為90.3%、90.5%，BOD也從623mg/L降至9mg/L，總去除率98.6%，達到試驗預期的效果。

圖4　主要處理單元對氨氮的去除效果

圖5　主要處理單元對總氮的去除效果

2.2結果討論

（1）明膠廢水中鹽分、氯離子、鈣離子含量高，還含有少量的磷酸根。鈣離子易轉化成難降解的鈣鹽，附于污泥絮體上，對活性污泥性狀造成不利影響，并且會影響氨氮的硝化〔5-6〕。氯離子則直接會影響活性污泥的活性，降低生物代謝的速率。本試驗針對污水中含氯化鈣濃度較高的問題，在初沉池前投加濃硫酸，反應生成硫酸鈣，通過沉淀和氣浮進行去除。并設置了兩級A/O反應，第一級A/O的活性污泥同時也可對污水中鈣離子進行吸附去除。

在高鹽環(huán)境下，如果生化系統(tǒng)停留時間不足，則無法達到預期的處理效果，甚至會造成耐鹽菌無法在系統(tǒng)中穩(wěn)定保留的問題〔7〕。針對污水中氯離子濃度較高的特點，在試驗設計中降低生化池的有機負荷，提高生化池的停留時間，確保在高鹽低代謝速率的環(huán)境下，耐鹽類菌種可以存留，并實現(xiàn)去除目標。在正常培養(yǎng)的情況下，耐鹽菌種菌群系統(tǒng)的建立和培養(yǎng)難度很大，且需要較長的時間。本試驗調試時從某明膠生產(chǎn)公司內部現(xiàn)有生化系統(tǒng)內調配，投加到本系統(tǒng)內，加快了系統(tǒng)的啟動。調試完成后，菌種菌群建立，耐鹽菌菌群得以保留，系統(tǒng)實現(xiàn)了對污染物的去除。本試驗中，在高鹽度條件下，兩級A/O對廢水中COD的相對去除率分別為63%、85%，處理效果較好。這可能是由于微生物會通過自身的滲透壓調節(jié)機制來平衡細胞內的滲透壓，從而保護細胞內的原生質；同時嗜鹽菌也逐漸繁殖，對COD的去除也起到了一定的貢獻〔8〕。

（2）明膠廢水中總氮含量較高，且大多數(shù)以有機氮形式存在。針對這一特點，在對總氮出水無要求的情況下也對生化池采用A/O池設計，通過硝態(tài)氮的回流來實驗脫氮。

3　結論

（1）采用物化處理、水解酸化、好氧生化組合的方式，對某明膠企業(yè)生產(chǎn)廢水處理工藝進行試驗研究，各指標去除率均達到90%以上，整個組合工藝對明膠廢水的處理效果良好，達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）一級標準。

（2）初沉池、氣浮池和水解酸化池對明膠廢水中的大分子有機污染物進行了初步降解，為后續(xù)兩級A/O提供了高去除率的可能。

［1］劉燕林，王連山.明膠廢水處理系統(tǒng)的調試與運行［J］.環(huán)境工程，2012，30（增刊2）：64-67.

［2］許文鋒，殷峻，陳英旭.兼氧-好氧-混凝工藝在明膠廢水處理中的應用［J］.環(huán)境工程，2001，19（6）：11-12.

［3］孔秀琴，石小峰，任瑞芳，等.光合細菌及活性污泥法聯(lián)用工藝處理明膠廢水試驗［J］.環(huán)境工程，2010，28（3）：39-42.

［4］呂永鵬，趙煒，肖作義.TiO2膜預處理明膠廢水影響因數(shù)及效果［J］.工業(yè)水處理，2008，28（11）：53-55.

［5］樊艷麗.活性污泥法處理高鈣廢水中污泥特性的變化［J］.環(huán)境工程學報，2014，8（9）：3670-3674.

［6］樊艷麗.鈣離子濃度對活性污泥處理系統(tǒng)脫氮效果的影響［J］.石油學報：石油加工，2014，30（5）：921-927.

［7］楊健，杜文華.馴化活性污泥處理明膠有機廢水的實驗［J］.環(huán)境污染與防治，2000，22（1）：28-30.

［8］李華，孟昭慶，李振江.活性污泥法處理高氯高鈣高COD廢水的實驗研究［J］.工業(yè)水處理，2005，25（1）：64-65.

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Experimentalstudy on the treatment ofwastewater from gelatin production by physico-chem icalmethod+hydrolytic acidification+two stage A/O process

Deng Xinyi
（CollegeofMarine Sciences，ShanghaiOcean University，Shanghai201306，China）

Aiming at the characteristicsof thewastewater from gelatin production in a plant，the combined process，physico-chemical method+hydrolytic acidification process+two stage A/O，has been tested for the treatment of wastewater from gelatin production.The resultsshow that thewhole combined processhas very good treatmenteffect on gelatin wastewater.Under high salinity condition，the relative COD removing rate from wastewater by the two stage A/O process are 63%and 85%，respectively.The removing rates of effluent COD，SS，ammonia nitrogen，and total nitrogen are all above 90%，meeting the requirements specified in Level One of the Integrated Wastewater Discharge Standard（GB 8978—1996）.

gelatinwastewater；physico-chemicalmethod；hydrolytic acidification process；two stage A/O process

X703.1

A

1005-829X（2016）03-0081-03

鄧昕軼（1994—）。電話：15800572431，E-mail：dengxinyi 2015@126.com。

2016-01-15（修改稿）