生化處理進(jìn)水關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)控制工藝

胡長(zhǎng)江，王振宇，郭鵬飛，洪駿，朱海杰

（安徽浩悅環(huán)境科技有限責(zé)任公司，安徽合肥231145）

某化工企業(yè)生產(chǎn)廢水經(jīng)酸堿中和、絮凝沉淀、板框壓濾后，進(jìn)行蒸發(fā)脫鹽處理，處理后餾分水成分復(fù)雜，可生化性較低，無法直接進(jìn)入生化系統(tǒng)進(jìn)行深度處理。常見的廢水深度處理工藝有SBR 法、氧化溝技術(shù)和AO技術(shù)等。各處理工藝特點(diǎn)如表1所示。

表1 廢水深度處理工藝特點(diǎn)

本文通過鐵碳微電解技術(shù)降低廢水中COD（化學(xué)需氧量）含量，提高B/C 值（B/C 比值表征廢水可生化性），從而提高餾分水的可生化性。同時(shí)優(yōu)化工藝，重點(diǎn)研究鐵碳微電解技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水脫鹽處理后餾分水的有效處置。

1 概述

1.1 餾分水水質(zhì)情況及生化進(jìn)水限值

安徽某化工企業(yè)廢水經(jīng)蒸發(fā)脫鹽產(chǎn)生的餾分水，其水質(zhì)和工藝進(jìn)水限值如表2。

1.2 工藝流程

表2 餾分水水質(zhì)情況及限值

蒸發(fā)脫鹽后的餾分水利用鐵碳微電解工藝降解COD，處理后廢水同生活污水混合后，經(jīng)AO 工藝進(jìn)一步處理后廢水達(dá)標(biāo)回用。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1實(shí)驗(yàn)流程和裝置

2.1.1鐵碳微電解工藝流程圖（圖1）

圖1 鐵碳微電解工藝流程圖

2.1.2 AO處理工藝流程圖（圖2）及實(shí)驗(yàn)裝置示意圖（圖3）

圖2 A2O工藝流程圖

圖3 A2O實(shí)驗(yàn)裝置示意圖

2.2 主要設(shè)備和儀器（表3）

表3 主要設(shè)備和儀器

2.3 主要實(shí)驗(yàn)試劑（表4）

表4 主要實(shí)驗(yàn)試劑

2.4 實(shí)驗(yàn)步驟

取一定量餾分水加入鐵碳微電解裝置內(nèi)，用硫酸調(diào)節(jié)pH至相應(yīng)范圍內(nèi)后，開啟曝氣反應(yīng)，將反應(yīng)后餾分水加入到調(diào)節(jié)裝置中，使用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH=7.0～8.0，分別考查進(jìn)水pH 值、鐵碳使用量、停留時(shí)間和氣液比對(duì)COD 降解效率的影響，然后同生活污水混合進(jìn)入調(diào)節(jié)池后進(jìn)入AO裝置中進(jìn)行深度處理。

3 結(jié)果與討論

3.1 鐵碳微電解實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1.1 進(jìn)水pH對(duì)COD降解效率的影響

各取5 組餾分水，COD 含量740.2 mg/L，每組600 mL 置于1 000 mL 的燒杯中，分別標(biāo)記為實(shí)驗(yàn)①、實(shí)驗(yàn)②、實(shí)驗(yàn)③、實(shí)驗(yàn)④、實(shí)驗(yàn)⑤，分別調(diào)節(jié)pH 至1.0、3.0、5.0、7.0、9.0后，開啟曝氣泵，控制氣量為3.0 L/min，氣液比600∶1，曝氣2 h，取樣檢測(cè)處置后廢水中COD 和BOD含量。

圖4 進(jìn)水pH對(duì)COD降解效率的影響

圖5 進(jìn)水pH對(duì)BOD5/COD的影響

從圖4 中可以看出，在pH＜3.0 時(shí)，COD 降解率隨著pH的升高而升高，當(dāng)pH＞3.0后，COD降解率隨著pH值的升高而降低，原因是在酸性條件下，H的存在有助于鐵碳Fe的產(chǎn)生以及·OH 的生成，提高氧的電極電位，加大微電解的電位差，促進(jìn)電極反應(yīng)，從而使反應(yīng)快速進(jìn)行。另外，pH值的降低會(huì)改變降解產(chǎn)物的存在形式，如破壞反應(yīng)后生成的絮凝體，導(dǎo)致鐵的消耗量大，產(chǎn)生大量鐵泥。

從圖5 中看出，pH 值3.0～5.0，BOD/COD 均可達(dá)到0.5以上，表現(xiàn)出較高可生化性，故選擇進(jìn)水pH值為3.0。

3.1.2 鐵碳使用量對(duì)COD降解效率的影響

各取5 組餾分水，COD 含量740.2 mg/L，每組600 mL置于1 000 mL的燒杯中，分別添加鐵碳石6 g、30 g、60 g、90 g、120 g，調(diào)節(jié)pH值至3.0后，開啟曝氣泵，控制氣量為3.0 L/min，氣液比600∶1，曝氣2 h，取樣檢測(cè)處置后廢水中COD和BOD含量。

圖6 鐵碳使用量對(duì)COD降解率的影響

圖7 鐵碳使用量對(duì)BOD5/COD的影響

從圖6 可以看出，在一定范圍內(nèi)，隨著鐵碳使用量的增加，廢水中COD去除率逐漸升高，當(dāng)鐵碳使用量超過150 g/L 時(shí)，COD 降解效率逐漸下降。原因是鐵碳在微電解過程中，需要保持一定的孔隙率和良好的水力條件。當(dāng)鐵碳過量時(shí)，會(huì)導(dǎo)致孔隙率降低，容易出現(xiàn)鐵碳板結(jié)，從而降低處置效率。

從圖7 可以看出，當(dāng)鐵碳使用量達(dá)到100 g/L 時(shí)，BOD/COD值最高，故選擇鐵碳使用量為100 g/L。

3.1.3 水力停留時(shí)間對(duì)COD降解效率的影響

各取5 組餾分水，COD 含量740.2 mg/L，每組600 mL 置于1 000 mL 的燒杯中，添加鐵碳石60 g，調(diào)節(jié)pH值至3.0后，開啟曝氣泵，調(diào)整曝氣量，控制氣液比600∶1，分別曝氣30 min、60 min、90 min、120 min、150 min，取樣檢測(cè)處置后廢水中COD和BOD含量。

圖8 水力停留時(shí)間對(duì)COD降解率的影響

圖9 水力停留時(shí)間對(duì)BOD5/COD的影響

從圖8 可以看出，在一定范圍內(nèi)，隨著水力停留時(shí)間延長(zhǎng)，廢水COD降解效率逐漸升高，當(dāng)超過一定時(shí)間后，降解效率趨于平緩。

通過圖9 可知，當(dāng)水力停留時(shí)間為90 min 時(shí)，可得到較高的COD降解率和BOD/COD值，表明此時(shí)廢水可生化性較高，故選擇水力停留時(shí)間為90 min。

3.1.4 氣液比對(duì)COD降解效率的影響

各取5 組餾分水，COD 含量740.2 mg/L，每組600 mL 置于1 000 mL 的燒杯中，添加鐵碳石60 g，調(diào)節(jié)pH值至3.0 后，開啟曝氣泵，曝氣90 min，分別調(diào)整氣液比為300∶1，600∶1，900∶1，1 200∶1，1 500∶1，取樣檢測(cè)處置后廢水中COD和BOD含量。

圖10 氣液比對(duì)COD降解效率的影響

圖11 氣液比對(duì)BOD5/COD的影響

從圖10可以看出，隨著氣液比的增加，廢水中COD降解率逐漸升高，當(dāng)氣液比達(dá)到600∶1 時(shí)，廢水中COD降解率可達(dá)到86.4%，當(dāng)氣液比超過600∶1時(shí)，COD降解率趨于平緩。

根據(jù)圖11 所示，當(dāng)氣液比達(dá)到600∶1 時(shí)，廢水可生化性BOD/COD 值達(dá)到0.5 以上，表明廢水中可生化性較強(qiáng)。當(dāng)氣液比大于600∶1 時(shí)，隨著氣液比的增加，廢水可生化性（BOD/COD）呈下降趨勢(shì)。因?yàn)殍F碳本身含鐵量比較大，隨著曝氣量的增加，鐵碳容易出現(xiàn)鈍化，進(jìn)而導(dǎo)致廢水中COD降解效率降低。

3.1.5 優(yōu)化條件下COD的降解效率

各取5 組餾分水，每組600 mL 置于1 000 mL 的燒杯中，添加鐵碳石60 g，調(diào)節(jié)pH 至3.0 后，開啟曝氣泵，曝氣90 min，調(diào)整曝氣量控制氣液比為600∶1，取樣檢測(cè)處置后廢水中COD和BOD含量。

據(jù)表5 所示，廢水在處理后，COD 降解率達(dá)到87.1%，同時(shí)可生化性（BOD/COD）得到較大提高。

3.2 結(jié)果與討論

3.2.1 餾分水與生活污水混合進(jìn)入AO系統(tǒng)

表5 優(yōu)化條件下COD降解效率及可生化性

取優(yōu)化條件下處理后的餾分水同生活污水混合均勻后，泵入AO 模擬裝置，通過便攜式溶氧儀檢測(cè)厭氧池溶解氧為0.16 mg/L，缺氧池溶解氧為0.34 mg/L，好氧池溶解氧為2.78 mg/L，污泥負(fù)荷（Kg BOD/Kg MLVSS·d）為0.18，取二沉池上清液，檢測(cè)水質(zhì)指標(biāo)，同《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)比，結(jié)果如表6所示。

從表6 可以看出，餾分水經(jīng)鐵碳微電解處理后，同生活污水混合進(jìn)入AO裝置，出水指標(biāo)中pH：7.5，COD：34.3 mg/L，BOD：15.5 mg/L，氨氮＜10 mg/L，SS＜20 mg/L，明顯低于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

表6 A2O設(shè)備模擬實(shí)驗(yàn)出水

3.2.2 AO反應(yīng)裝置運(yùn)行情況

取生活污水及經(jīng)鐵碳微電解處理后的餾分水混合后放入調(diào)節(jié)池，控制厭氧池溶解氧在0.2 mg/L 以下，缺氧池溶解氧在0.2～0.5 mg/L，好氧池溶解氧在2.0～4.0 mg/L，污泥負(fù)荷（Kg BOD/Kg MLVSS·d）在0.15～0.25。AO反應(yīng)裝置運(yùn)行情況見圖12。

圖12 A2O裝置進(jìn)出水COD及去除率

由圖12可知，當(dāng)AO進(jìn)水COD在300 mg/L左右時(shí)，出水COD在45 mg/L以下，出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，且運(yùn)行穩(wěn)定。

4 結(jié)論

（1）通過鐵碳微電解工藝研究，得出某化工企業(yè)產(chǎn)生的廢水COD 的降解優(yōu)化條件，處理后廢水中COD 的去除效率達(dá)到87.1%，可生化性（BOD/COD）為0.69，滿足進(jìn)入AO系統(tǒng)要求。

（2）處理后餾分水同生活污水混合后進(jìn)入AO 系統(tǒng)，污泥負(fù)荷（Kg BOD/Kg MLVSS·d）在0.15～0.25 和好氧池溶解氧在2.0～4.0 mg/L條件下，AO裝置COD去除率可達(dá)89.2%。

（3）經(jīng)多批次運(yùn)行，出水穩(wěn)定，水質(zhì)指標(biāo)優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。