兩種生物膜法提升農(nóng)藥廢水生化處理的應(yīng)用研究

莊嚴(yán) 王欲曉 張健 施帥帥 張帆 陸正祥

摘 要 為了提升農(nóng)藥廢水A/O懸浮工藝生化處理能力，使用懸掛型和流化態(tài)兩種載體生物膜進(jìn)行升級(jí)改造，水質(zhì)考核指標(biāo)為COD和氨氮，結(jié)果顯示：生物膜法改造后出水水質(zhì)顯著好于A/O懸浮工藝，出水COD兩種載體都能達(dá)標(biāo)，但是出水氨氮流化態(tài)載體比懸掛型載體更穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

關(guān)鍵詞 農(nóng)藥廢水;生化處理;A/O懸浮工藝;懸掛型生物膜載體;流化態(tài)生物膜載體

中圖分類號(hào)：X786 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.32.072

農(nóng)藥生產(chǎn)工藝復(fù)雜、副反應(yīng)多、產(chǎn)品收率低，因此廢水排放量大，全國農(nóng)藥工業(yè)每年排放廢水約3億立方米[1]，化學(xué)耗氧量COD超過10萬噸[2]。農(nóng)藥廢水是一種難治理的高濃度有毒有機(jī)廢水，具有以下3個(gè)特點(diǎn)。1）COD濃度高，總氮、總磷濃度也很高。2）污染物成分復(fù)雜且毒性大，難進(jìn)行生物降解。3）受市場(chǎng)需求的影響，生產(chǎn)廢水的水質(zhì)和水量均不穩(wěn)定[3]。

農(nóng)藥廢水治理技術(shù)有物理法、化學(xué)法和生物法等，前兩者主要作為預(yù)處理技術(shù)或者生化后的深度處理技術(shù)，后者是主要的低成本處理技術(shù)[4-6]。生物法主要分為活性污泥法和生物膜法，前者改進(jìn)的A/O或A/A/O工藝具有較好的除碳脫氮效果，但是負(fù)荷低、出水水質(zhì)不穩(wěn)定[7-8]，后者具有比表面結(jié)大、容積負(fù)荷高、生物量高、去除率高、抗沖擊性能好、污泥產(chǎn)率低、無污泥膨脹、運(yùn)行管理方便和成本低等特點(diǎn)，非常適合懸浮生長活性污泥法的升級(jí)。胡志鵬[9]報(bào)道利用生物膜法處理菊酯類、雜環(huán)類綜合農(nóng)藥廢水，進(jìn)水COD為6 810 mg·L-1、3 130 mg·L-1、1 890 mg·L-1時(shí)，處理24 h后COD去除率分別達(dá)到24.8%、43.5%、53.4%。毛毓琴等[10]報(bào)道生物接觸氧化法處理甲胺磷生產(chǎn)廢水，循環(huán)曝氣工藝周期為24 h，其中曝氣22.5 h、澄清1 h、排水0.5 h，COD進(jìn)水937～1 552 mg·L-1，出水61～304 mg·L-1，去除率80%～95%。王欲曉等[8]報(bào)道利用MBBR載體提升煉油廢水氨氮處理能力，氨氮進(jìn)水11～20 mg·L-1，出水小于5 mg·L-1，平均去除率約75%。鄭永鑫等[11]報(bào)道利用改良的A2/O工藝處理農(nóng)藥廢水，氨氮進(jìn)水平均43 mg·L-1，出水平均4.7 mg·L-1，去除率88%。

利用懸掛型組合載體和流化態(tài)載體（如圖1所示）改造農(nóng)藥廢水生化處理的A/O懸浮工藝，目的是提升預(yù)處理（蒸發(fā)除鹽+高級(jí)氧化+混凝）后生化曝氣池的容積負(fù)荷且穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

1 水樣和工藝

廢水來自農(nóng)藥廠經(jīng)水解酸化后的調(diào)節(jié)池，進(jìn)水COD和氨氮范圍分別為2 500～3 500 mg·L-1、150～250 mg·L-1，平均為3 000 mg·L-1和200 mg·L-1，出水達(dá)到管網(wǎng)接納標(biāo)準(zhǔn)COD和氨氮分別為500 mg·L-1和35 mg·L-1。廢水生化處理厭氧為水解酸化+UASB，曝氣為三級(jí)AO，懸掛型組合載體和流化態(tài)載體填充到O段。水量起始階段小于800 m3·d-1，穩(wěn)定后增加到1 200 m3·d-1。COD和氨氮的分析分別采用重鉻酸鉀法和納氏試劑分光光度法。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)果

如圖2所示，在改造第1階段生化進(jìn)水COD在2 500～3 500 mg·L-1，平均3 000 mg·L-1，懸浮活性污泥法出水COD波動(dòng)范圍較大，最高達(dá)701 mg·L-1，最低為323 mg·L-1，平均511 mg·L-1。兩種生物膜載體出水COD低于500 mg·L-1，與懸掛型載體出水相比，流化態(tài)載體的出水效果更好，30 d內(nèi)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，而懸掛型載體在20～27 d時(shí)出水波動(dòng)大，但是仍然達(dá)標(biāo)。在改造第2階段，生化系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，懸浮活性污泥法出水基本達(dá)標(biāo)，但是有時(shí)也會(huì)超標(biāo)。兩種生物膜載體技術(shù)出水COD都低于500 mg·L-1，出水效果都很好，穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

如圖3所示，在改造第1階段，生化進(jìn)水氨氮在150～250 mg·L-1，懸浮活性污泥法和懸掛型載體的出水氨氮都高于100 mg·L-1，不能達(dá)到35 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)，而流化態(tài)載體生物膜的出水氨氮從第10天開始低于35 mg·L-1，但是22 d后受到?jīng)_擊。第2階段流化態(tài)載體的出水從第3天開始全部達(dá)到低于35 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)，但是懸掛型載體的出水從第15天開始才接近35 mg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 討論

兩階段COD平均去除率A/O懸浮分別為81.29%和86.32%，懸掛型載體分別為90.06%和91.42%，流化態(tài)載體分別為93.73%和93.68%。兩階段氨氮去除率A/O懸浮分別為22.87%和31.64%，懸掛型載體分別為23.59%和55.42%%，流化態(tài)載體分別為68.97%和90.21%。生物膜技術(shù)顯著優(yōu)于懸浮活性污泥。唐婧艷等[12]報(bào)道物化和生物法組合工藝可用于處理農(nóng)藥車間廢水，物化預(yù)處理廢水經(jīng)水解酸化進(jìn)入好氧，COD進(jìn)水平均為4 900 mg·L-1，兩級(jí)好氧去除率分別為43%和86%，總?cè)コ?2%;氨氮進(jìn)水平均25 mg·L-1，兩級(jí)曝氣工段出水分別20 mg·L-1和3 mg·L-1，去除率分別為20%和85%，總?cè)コ?8%。李舵等[13]報(bào)道采用蒸餾-Fenton氧化后的兩級(jí)接觸氧化-反硝化-硝化-絮凝沉淀組合工藝可用于處理高氨氮農(nóng)藥廢水，設(shè)計(jì)COD進(jìn)水5 000 mg·L-1，一級(jí)接觸氧化去除率70%;二級(jí)接觸氧化去除率67%;總?cè)コ?0%。硝態(tài)氮反硝化池進(jìn)水1 100 mg·L-1，去除率超過90%;氨氮硝化池進(jìn)水1 100 mg·L-1，去除率超過95%。結(jié)果生化出水COD低于500 mg·L-1，氨氮低于35 mg·L-1。

3 結(jié)論

生物膜法可以有效提升曝氣池懸浮活性污泥法的COD和氨氮去除能力。A/O懸浮工藝出水水質(zhì)波動(dòng)大，很難穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。兩種生物膜工藝出水水質(zhì)顯著好于懸浮工藝，COD都能達(dá)標(biāo)，但是流化態(tài)載體的出水氨氮比懸掛型載體更穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

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