生化處理冷軋廢水運(yùn)行方式的研究與應(yīng)用

霍俊梅

(河鋼股份有限公司唐山分公司，河北唐山 063000）

引言

冷軋廢水是鋼鐵企業(yè)較難處理的廢水之一。由于冷軋包含酸軋、連退、鍍鋅等過(guò)程，生產(chǎn)線多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，工藝產(chǎn)生廢水排放量大，排放點(diǎn)多，廢水中含有大量的酸、堿、油等雜質(zhì)，排放的廢水具有分子量較小、COD 含量非常高、可生化性非常差的特點(diǎn)，對(duì)廢水生化處理帶來(lái)了很大的困難[1]。由于利用這兩項(xiàng)技術(shù)共同處理的案例很少，對(duì)于運(yùn)行操作、參數(shù)設(shè)置等方面可參考的經(jīng)驗(yàn)非常少，在運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)了污泥老化，降解有機(jī)物效果降低等問(wèn)題，這使得系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定[2]。如果污泥持續(xù)老化，為了保證外排水質(zhì)達(dá)標(biāo)，必須進(jìn)行活性污泥的重新馴化，馴化期間只能單池運(yùn)行，含堿廢水處理系統(tǒng)產(chǎn)水量將較少，相應(yīng)的能夠處理的水量也會(huì)減少，影響生產(chǎn)。

采用對(duì)比試驗(yàn)法，探索唐山高強(qiáng)汽車(chē)板公司生化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的方法，保證外排水質(zhì)達(dá)標(biāo)，不再重新馴化污泥，使生化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行[3，4]。對(duì)間歇性曝氣方法進(jìn)行試驗(yàn)。生化處理系統(tǒng)有機(jī)物去除率達(dá)到90%以上。

1 工藝概況

唐山高強(qiáng)汽車(chē)板公司生化系統(tǒng)工藝見(jiàn)圖1。由缺氧池+好氧池+MBR 膜組件組成，系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理水量為100 m3/h，處理水包含經(jīng)過(guò)預(yù)處理的濃油/乳化液（10 m3/h）、平整液（6 m3/h）、和稀堿（84 m3/h）。主要用于去除溶解性COD及氨氮。

2 試驗(yàn)

2.1 設(shè)計(jì)方案

缺氧池由池體、填料、曝氣攪拌系統(tǒng)三部分組成。分為二池，每池尺寸為（13×11.1×6.0）m3，有效水深5.5 m?？傆行莘e為1600m3，停留時(shí)間為10 h。

圖1 唐山高強(qiáng)汽車(chē)板公司生化系統(tǒng)工藝圖

好氧池利用膜組件進(jìn)行固液分離，將全部微生物截留在反應(yīng)池內(nèi)，與廢水中殘留的有機(jī)物進(jìn)行生化反應(yīng)，分為二池，每池尺寸為(23.0×11.1×6.0)m3，有效水深5.5 m，總有效容積為2800 m3，停留時(shí)間為17.5 h。膜組件每池16組，每組200片，單張平板膜有效膜面積150 dm2，膜通量10～15 L/m2·h。

2.2 試驗(yàn)分析

統(tǒng)計(jì)2018 年1～12 月份COD 月平均去除率，去除率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，如圖2 所示，并出現(xiàn)以下情況：

（1）溶解氧居高不下；

（2）A/O池均出現(xiàn)黃白色泡沫；

（3）沉降比上層清液渾濁；

（4）在池壁出現(xiàn)厭氧泥掛壁現(xiàn)象。

圖2 2018年月平均COD去除率

由此分析，活性污泥正在呈現(xiàn)老化趨勢(shì)，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，尋找生化系統(tǒng)老化原因。2019年以來(lái)，生化進(jìn)水COD 值變化越來(lái)越大，不穩(wěn)定性越來(lái)越高，對(duì)于生化系統(tǒng)的沖擊負(fù)荷增加。圖3 為2018年及2019年的生化系統(tǒng)進(jìn)水COD值對(duì)比。

圖3 生化系統(tǒng)進(jìn)水COD對(duì)比（COD單位mg/L）

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量及來(lái)水流量分析，生化系統(tǒng)進(jìn)水流量小，COD 變化大，不間斷的曝氣會(huì)使活性污泥過(guò)氧化，發(fā)生污泥膨脹，失去活性[5]。對(duì)此，以兩池采用不同的運(yùn)行方式進(jìn)行試驗(yàn)，觀察COD 去除情況。

（1）保證試驗(yàn)環(huán)境一致，營(yíng)養(yǎng)物C:N:P=100:5:1，pH=6～9，DO=2～4 mg/L，T=25～30 ℃，A池采用間斷性曝氣方式，B 池一直保持曝氣狀態(tài)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，A池去除COD效果稍好于B池，現(xiàn)場(chǎng)觀察A 池出現(xiàn)泡沫現(xiàn)象已明顯好轉(zhuǎn)，觀察生化沉降比上清液，A池較B池更為清澈，但COD去除效果并沒(méi)有達(dá)到之前的最佳效果。

增加COD 去除率，相當(dāng)于使廢水中的有機(jī)物在生化系統(tǒng)中能夠充分分解，增加廢水停留在生化系統(tǒng)的時(shí)間，對(duì)此，再次進(jìn)行試驗(yàn)。

表1 A、B池曝氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)一覽表

（2）保證試驗(yàn)環(huán)境一致，營(yíng)養(yǎng)物C:N:P=100:5:1，pH=6～9，DO=2～4 mg/L，T=25～30 ℃，A 池、B 池均采用間斷性曝氣方式，A 池間斷性曝氣后，將O 段水回流至A段，增加水力停留時(shí)間。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表2。

表2 A、B池間斷性曝氣試驗(yàn)數(shù)據(jù)一覽表

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，增加廢水在生化系統(tǒng)中的水力停留時(shí)間有利于有機(jī)物充分氧化，提高了生化系統(tǒng)去除COD能力[6]。

3 實(shí)施效果

2019 年生化系統(tǒng)去除有機(jī)物能力變化，如表3所示。

表3 2019年生化系統(tǒng)去除率統(tǒng)計(jì)

采用間歇曝氣的方式，風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間減少，節(jié)省電費(fèi)：72×365×0.56=1.47萬(wàn)元/年；

若污泥老化現(xiàn)象持續(xù)，需要對(duì)活性污泥進(jìn)行重新馴化，馴化過(guò)程需用藥劑葡萄糖約1t，尿素0.2 t，磷鹽0.04 t，藥劑費(fèi)用總計(jì)：(1×5 200+0.2×5 900+0.04×6 200)/10 000=0.66萬(wàn)元；

在馴化期間，需要將老化的污泥大量排出，單池約排1 000 m3，需要10 天排泥，5 天壓泥，人工至少需10 人，兩池排泥工作量約30 天，費(fèi)用約為9 600×10/10 000=9.6萬(wàn)元；

污泥馴化期間，為了保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放，可處理水量相對(duì)減少，唐山高強(qiáng)汽車(chē)板相應(yīng)產(chǎn)生含堿廢水的產(chǎn)線至少有一條產(chǎn)線排產(chǎn)量要減少，按平均排產(chǎn)量最少的產(chǎn)線每月外售減少1/15 的產(chǎn)量計(jì)算，損失約為：10 000×1/15×4 500/10 000=300萬(wàn)元。

綜上所述，對(duì)廢水生化處理系統(tǒng)運(yùn)行方式的優(yōu)化，每年創(chuàng)效約為：1.47+0.66+9.6+300=311.73萬(wàn)元。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)本次課題研究，解決了 污泥老化問(wèn)題，正式投入使用后，使生化系統(tǒng)去除率穩(wěn)定在92%以上，避免了重新馴化污泥造成的成本費(fèi)、人工費(fèi)以及對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)水的影響，同時(shí)也避免了對(duì)高強(qiáng)汽車(chē)板公司產(chǎn)線的影響。提高了生化處理系統(tǒng)降解有機(jī)物能力，使生化處理系統(tǒng)更加穩(wěn)定運(yùn)行，節(jié)省了馴化污泥的費(fèi)用，避免了對(duì)生產(chǎn)的影響，保證出水達(dá)標(biāo)排放。