SMBBR工藝與A2O工藝處理苯嗪廢水的對(duì)比研究

敬雙怡,楊宇杰,朱浩君,2,郝夢(mèng)影 ,李衛(wèi)平

(1.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 能源與環(huán)境學(xué)院,內(nèi)蒙古 包頭 014010;2.中丹康靈(北京)生物技術(shù)有限公司,北京 100085)

隨著近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，環(huán)境污染也愈發(fā)嚴(yán)重，而環(huán)境污染源中的嚴(yán)重污染源就有農(nóng)藥化工廢水，農(nóng)藥化工廢水又有著高毒性、高鹽分、高氨氮、高COD的特點(diǎn)[1-3]，因此尋找一種適合處理農(nóng)藥廢水的處理工藝顯得非常重要。

A2O工藝是一種常用的污水處理工藝，有同步脫氮除磷的功能，工藝簡(jiǎn)單，投資少，運(yùn)行成本低[4]。因此，在我國(guó)污水處理中占比最大[5]。但A2O工藝也存在脫氮與除磷過(guò)程中的功能菌污泥齡不同的矛盾，脫氮與除磷過(guò)程中的功能菌對(duì)碳源的競(jìng)爭(zhēng)、回流液中的硝酸鹽對(duì)釋磷和反硝化過(guò)程的干擾等缺點(diǎn)[6-7]；SMBBR工藝是基于移動(dòng)床生物膜法(MBBR)的改進(jìn)工藝，是由特殊的SDC-03生物載體作為填料和特定的反硝化細(xì)菌DNF409組成，有著傳統(tǒng)流化床與生物接觸氧化的優(yōu)點(diǎn)[8]，具有處理負(fù)荷高、耐沖擊性強(qiáng)、節(jié)約空間、無(wú)需污泥回流、剩余污泥少等優(yōu)點(diǎn)[9-10]。

本文使用A2O工藝和SMBBR工藝處理含苯嗪草酮的農(nóng)藥廢水，對(duì)比分析兩種工藝對(duì)廢水中的各個(gè)指標(biāo)的處理能力，找出對(duì)含苯嗪草酮的農(nóng)藥廢水處理效果更好的工藝，為該工廠的污水處理系統(tǒng)的提標(biāo)改造提供技術(shù)支持。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

農(nóng)藥廢水，取自某農(nóng)藥化工工廠的調(diào)節(jié)池[11]，水質(zhì)見(jiàn)表1；接種污泥，取自該農(nóng)藥廠污水處理站經(jīng)絮凝脫水的活性污泥(含水量為80%)；特效菌種DNF409。

表1 廢水進(jìn)水水質(zhì)Table 1 Wastewater influent water quality

UV-6000PC型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì);JPB-607A便攜式溶氧儀;x75便攜式水質(zhì)測(cè)定儀。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

A2O工藝和SMBBR工藝流程分別見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 A2O工藝流程圖Fig.1 A2O process flow chart

圖2 SMBBR工藝流程圖Fig.2 SMBBR process flow chart

在實(shí)驗(yàn)裝置中加入活性污泥和特效菌種DNF409，用自來(lái)水加滿，打開(kāi)曝氣裝置和攪拌裝置,使填料、水、活性污泥三相充分接觸，然后關(guān)閉曝氣和停止攪拌，悶曝24 h。排掉1/3的混合液后，開(kāi)始連續(xù)進(jìn)水，調(diào)節(jié)曝氣裝置，將SMBBR的DO濃度控制在3 mg/L左右，水力停留時(shí)間暫定為10 d，同時(shí)每天向AMBBR反應(yīng)器中投加50 mg特效菌種DNF409，通過(guò)一段時(shí)間對(duì)微生物的培養(yǎng)，待系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行且處理效果良好，說(shuō)明進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行期，開(kāi)始進(jìn)行取水檢測(cè)。本實(shí)驗(yàn)為平行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，每3 d對(duì)兩個(gè)工藝的沉淀池出水的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，對(duì)比分析兩個(gè)工藝對(duì)各污染物的去除效果。

1.3 分析方法

COD、NH3-N、TP均按照《水和廢水監(jiān)測(cè)方法》中規(guī)定的方法進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與討論

2.1 COD的去除對(duì)比

SMBBR工藝與A2O工藝對(duì)COD的去除效果的對(duì)比見(jiàn)圖3。

圖3 SMBBR與A2O對(duì)COD的去除效果Fig.3 SMBBR and A2O removal of COD

由圖3可知,在穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中，兩個(gè)工藝的進(jìn)水COD都處于900～1 100 mg/L，此時(shí)SMBBR工藝的出水COD濃度處于200 mg/L以下，最低達(dá)到140 mg/L，去除率一直穩(wěn)定在80%以上，最高達(dá)到85.74%，而A2O工藝的出水COD濃度則處于350 mg/L左右，去除率處于65%左右，且A2O工藝的出水COD波動(dòng)較SMBBR工藝更大。分析原因：此時(shí)SMBBR工藝中的各級(jí)反應(yīng)器中生物膜已經(jīng)成熟，同時(shí)，SMBBR工藝中AMBBR池的水解酸化反應(yīng)比較徹底，使得大分子難降解有機(jī)物有效的分解，提高了B/C[12-13]，并由之后的SMBBR充分反應(yīng)去除，同時(shí)也因?yàn)?SMBBR工藝具有較高的COD負(fù)荷率和較高的空氣氧利用率[14]，使得SMBBR工藝對(duì)COD的去除效果較A2O工藝更好。

2.2 氨氮的去除對(duì)比

SMBBR工藝與A2O工藝對(duì)氨氮的去除效果對(duì)比見(jiàn)圖4。

圖4 SMBBR與A2O對(duì)氨氮的去除效果Fig.4 Removal effect of SMBBR and A2O on NH3-N

由圖4可知，在穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)水的氨氮在95～130 mg/L，A2O工藝和SMBBR工藝對(duì)氨氮的去除率分別為71.56%～76.86%和92.02%～96.97%，平均去除率分別為73.88%和94.36%，這表明SMBBR工藝的脫氮效果好于A2O工藝。分析原因：在處理系統(tǒng)中投加的填料是有利于高活性硝化菌和亞硝化菌的聚集，使得工藝系統(tǒng)有著充足的菌種進(jìn)行污水處理，同時(shí)系統(tǒng)的生態(tài)結(jié)構(gòu)在載體上保持著較穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)平衡，而且從穩(wěn)定運(yùn)行后，開(kāi)始在AF中外加一定量的乙醇，這使得AF中的反硝化菌所進(jìn)行的反硝化作用更加徹底[15-18]，保證了AF中的反硝化反應(yīng)可以高效、徹底的進(jìn)行。

2.3 總磷的去除對(duì)比

SMBBR工藝與A2O工藝對(duì)總磷的去除效果對(duì)比見(jiàn)圖5。

圖5 SMBBR與A2O對(duì)總磷的去除效果Fig.5 Removal effect of SMBBR and A2O on TP

由圖5可知，在穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中，進(jìn)水的總磷在5～6 mg/L，SMBBR工藝與A2O工藝對(duì)總磷的去除效果都較為理想，但 SMBBR工藝對(duì)總磷的去除效果略好于A2O工藝。分析原因：因?yàn)樯锬ぴ鲩L(zhǎng)到了一定厚度，導(dǎo)致擴(kuò)散到生物膜內(nèi)部擴(kuò)散的氧變得極其有限。使得生物膜的表面依然屬于有氧環(huán)境，但內(nèi)部則變成了缺氧甚至厭氧的環(huán)境，這樣形成了厭氧-好氧的有效處理機(jī)制,同時(shí)聚磷菌也有了厭氧釋磷到好氧吸磷的條件,磷會(huì)通過(guò)生物膜脫落形成污泥的過(guò)程減少[19-20]；而且推斷懸浮填料上可能附著著厭氧除磷功能菌(NA菌)，在AF的厭氧環(huán)境中發(fā)生了厭氧除磷，產(chǎn)生磷化氫氣體[21]，使總磷進(jìn)一步降低。

2.4 抗沖擊負(fù)荷對(duì)比

2.4.1 對(duì)提高氨氮濃度的對(duì)比 表2是向進(jìn)水中加入一定比例的氨氮含量高的廢水，使得進(jìn)水氨氮濃度變?yōu)樵瓉?lái)的1.5～2.5倍，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)Table 2 Inlet and water quality indicator

由表2可知，在高濃度氨氮的進(jìn)水沖擊中，A2O工藝的出水氨氮濃度在不斷變大，而氨氮的去除率在進(jìn)水氨氮為218.90 mg/L時(shí)達(dá)到最大，去除率在80%左右，SMBBR工藝的出水氨氮在氨氮濃度增大的過(guò)程中沒(méi)有太明顯的變化，且去除率一直保持在96%左右，可知SMBBR工藝抵抗高氨氮的沖擊能力強(qiáng)。分析原因：填料上附著的微生物多，同時(shí)填料也為微生物提供了在空間上相對(duì)獨(dú)立的生長(zhǎng)環(huán)境[22]，使其存活能力得到提升，進(jìn)而提高了系統(tǒng)的抗沖擊能力。

2.4.2 對(duì)減少水力停留時(shí)間的對(duì)比 在進(jìn)水水質(zhì)基本不變的情況下，即進(jìn)水氨氮、COD、總磷分別在110，1 100，5.5 mg/L左右，只改變兩個(gè)工藝的停留時(shí)間，結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 出水水質(zhì)指標(biāo)Table 3 Effluent water quality indicators

由表3可知，在水力停留時(shí)間6 d的時(shí)候，A2O工藝出水的各項(xiàng)指標(biāo)發(fā)生了變化，而SMBBR工藝出水的各項(xiàng)指標(biāo)沒(méi)有太大的變化，直到停留時(shí)間減到2 d時(shí)，SMBBR工藝出水的各項(xiàng)指標(biāo)也開(kāi)始發(fā)生變化，這表明SMBBR工藝的抗沖擊負(fù)荷的能力較A2O工藝更強(qiáng)。

3 結(jié)論

(1)SMBBR工藝在進(jìn)水COD濃度900～1 200 mg/L，氨氮濃度110～252 mg/L，pH為6～8，總磷濃度在5～6 mg/L，水力停留時(shí)間為10 d的情況下，系統(tǒng)出水COD始終低于200 mg/L，氨氮保持在8 mg/L左右，總磷濃度穩(wěn)定在0.2 mg/L以下，對(duì)氨氮、COD及總磷的去除率分別在96%,80%,90%以上，達(dá)到了污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

(2)SMBBR工藝具有抵抗惡劣環(huán)境的能力，在處理高鹽、高氨氮農(nóng)藥廢水時(shí)，具有穩(wěn)定性好和去除率高的優(yōu)點(diǎn)，有助于更好的處理我國(guó)的農(nóng)藥化工廢水。

(3)與A2O處理工藝對(duì)比，SMBBR工藝具有去除率高、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也證明了SMBBR工藝是優(yōu)于工廠現(xiàn)有的工藝，可以為工廠廢水處理系統(tǒng)的升級(jí)改造提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。