二級厭氧-好氧在高濃度有機廢水處理中的應(yīng)用

樊樹亮

（晉煤太鋼能源有限公司，山西 呂梁 033299）

引言

廢水厭氧-好氧生化處理技術(shù)在高濃度有機廢水處理中的應(yīng)用優(yōu)勢較為明顯，應(yīng)用較為廣泛。厭氧-好氧生化處理技術(shù)的核心是利用微生物在厭氧或好氧的條件下對高濃度有機廢水中的COD 及其他污染物進(jìn)行降解，進(jìn)而實現(xiàn)對污水中COD 去除的目的[1-3]。晉煤太鋼公司某污水處理系統(tǒng)采用預(yù)處理-厭氧生化-好氧生化處理工藝處理焦化廢水時，因日處理量大，廢水進(jìn)水COD 值高，導(dǎo)致厭氧生化工序中單個厭氧塔負(fù)荷過大，造成厭氧出水和外排出水水質(zhì)COD 值超標(biāo)，無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，必須對厭氧-好氧生化處理技術(shù)的工序進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

1 工程概況

晉煤太鋼公司的煤泥水廢水主要來源于原煤干餾及煤氣冷卻污水，污水中的酚、苯、氨氮等毒性較大，必須對其進(jìn)行處理并環(huán)保達(dá)標(biāo)后才能進(jìn)行排放[4]。晉煤太鋼公司某污水處理系統(tǒng)原采用IC 厭氧塔+好氧生化處理工藝，設(shè)計的日處理量為300 m3，污水進(jìn)水COD 平均值約10 500 mg/L～11 500 mg/L。

2 原生化處理工藝及問題分析

2.1 原生化處理工藝分析

該污水處理系統(tǒng)原采用IC 厭氧塔+好氧生化處理工藝，如圖1 所示。從圖1 中可知，原生化處理系統(tǒng)主要由調(diào)節(jié)池、一沉池、IC 厭氧塔、集水池、曝氣池、二沉池、泥脫機、污泥脫水系統(tǒng)、危害處理系統(tǒng)等構(gòu)成[5-6]。

圖1 原厭氧-好氧生化處理工藝示意圖

將收集的廢水提升至調(diào)節(jié)池，在此調(diào)節(jié)水量，均衡水質(zhì)。調(diào)節(jié)池出水進(jìn)入一沉池進(jìn)行沉淀。一沉池出水進(jìn)入IC 厭氧塔，剩余污泥進(jìn)入脫泥機。在IC 厭氧塔中，在缺氧環(huán)境下，對廢水中的有機物進(jìn)行生化降解。IC 厭氧塔出水進(jìn)入集水池。集水池出水進(jìn)入曝氣池，廢水與活性污泥（微生物）混合攪拌并曝氣，使廢水中的有機污染物分解。曝氣池出水進(jìn)入二沉池，沉淀后的剩余污泥進(jìn)入脫泥機，回流污泥再次進(jìn)入曝氣池；經(jīng)脫泥機后的脫水污泥進(jìn)行危害處理。

2.2 厭氧-好氧生化處理技術(shù)工作原理

2.2.1 厭氧活性污泥生物處理原理

對高濃度有機物的厭氧降解過程如圖2 所示。

圖2 有機物的厭氧降解過程示意圖

水解階段：有機廢水中的有機物大分子被細(xì)菌胞外酶分解為溶解性的單體或二聚體，并進(jìn)一步水解并透過細(xì)胞膜被細(xì)菌利用。

發(fā)酵階段：水解階段產(chǎn)生的小分子化合物在發(fā)酵細(xì)菌的細(xì)胞膜內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡單的以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，并分泌到細(xì)胞外。

產(chǎn)乙酸階段：發(fā)酵階段末端產(chǎn)物在產(chǎn)乙酸階段轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細(xì)胞物質(zhì)。

產(chǎn)甲烷階段：產(chǎn)乙酸階段在產(chǎn)甲烷菌的作用下被轉(zhuǎn)化為甲烷、CO2等物質(zhì)。

2.2.2 好氧活性污泥法生物處理

活性污泥法的凈化過程一般包括絮凝吸附、生物代謝、泥水分離等階段。

絮凝吸附：微生物與廢水中呈懸浮狀或部分可溶性的有機物接觸，使后者失穩(wěn)、凝聚，并被其吸附在表面；活性污泥具有較大的表面積，在較短的時間內(nèi)通過吸附作用去除廢水中大量的有機污染物。

生物代謝：活性污泥將有機污染物攝入體內(nèi)后，經(jīng)生物代謝使污染物得以去除。

泥水分離：正常的活性污泥在靜置狀態(tài)下于30 min 內(nèi)即可完成絮凝沉淀和成層沉淀過程。

2.3 問題分析

當(dāng)前該污水處理系統(tǒng)IC 厭氧塔+好氧生化處理工藝處理的日廢水量約為350 m3～400 m3，超過污水處理系統(tǒng)原設(shè)計的日廢水量300 m3，處理系統(tǒng)長期處于超負(fù)荷運行狀態(tài)下。同時，廢水進(jìn)水水質(zhì)平均COD 達(dá)10 500 mg/L～11 500 mg/L，進(jìn)水水質(zhì)COD 最高時達(dá)14 000 mg/L。這導(dǎo)致厭氧生化處理工序中單個厭氧塔負(fù)荷過大，有機物及其他污染物的降解效果不佳，厭氧出水和外排出水水質(zhì)COD 去除率分別為61.3%、74.5%，無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，必須對原IC厭氧塔+好氧生化處理工藝進(jìn)行改造優(yōu)化，提高COD 的去除率。

3 二級厭氧-好氧生化處理工藝的改造優(yōu)化

3.1 改造優(yōu)化思路

在原IC 厭氧塔+好氧生化處理工藝中，COD去除率不高的主要原因為單個厭氧塔負(fù)荷過大，針對這一情況，采用增設(shè)厭氧塔，實行二級厭氧-好氧生化處理工藝。將閑置的UASB 厭氧塔改造后，將其與IC 塔采用先并聯(lián)后串聯(lián)模式，可以起到降低原IC 塔處理負(fù)荷的作用，從而實現(xiàn)厭氧生化處理和整個生化系統(tǒng)處理能力。

3.2 改造優(yōu)化設(shè)計

3.2.1 UASB 塔改造

以往閑置的UASB 厭氧塔的三相分離器為浮動氣柜形式，從之前的應(yīng)用情況來看，該三相分離器的密封難度大，工作過程中的異味容易泄露，對環(huán)境污染較大。為將其應(yīng)用在厭氧生化處理工藝當(dāng)中，必須將UASB 厭氧塔的三相分離器進(jìn)行整體更換，并將塔頂進(jìn)行整體密封，同時將其與除異味管道連接，排放異味。

將UASB 厭氧塔內(nèi)發(fā)生過腐蝕的管道全部進(jìn)行更換為316L 不銹鋼管道，并涂刷防腐蝕涂層，延長UASB 厭氧塔的適用壽命。

3.2.2 廢水處理流程

改造后的二級厭氧-好氧生化處理工藝流程如圖3 所示。對比改造前的IC 厭氧塔+好氧生化處理工藝，主要是增加了UASB 厭氧塔，并將其與IC 厭氧塔采用先并聯(lián)后串聯(lián)模式。一沉池出水則分別進(jìn)入到UASB 厭氧塔和IC 厭氧塔，UASB 厭氧塔出水可再次進(jìn)入到IC 厭氧塔進(jìn)行處理，IC 厭氧塔出水才進(jìn)入到集水池。廢水通過UASB 厭氧塔和IC 厭氧塔的共同厭氧處理，可有效減小IC 厭氧的處理負(fù)荷，增加廢水厭氧生化處理系統(tǒng)的緩沖能力。

圖3 改造后二級厭氧-好氧生化處理工藝流程示意圖

4 運行效果與分析

改造后的二級厭氧-好氧生化處理投入到實踐應(yīng)用后，整個生化處理系統(tǒng)運行正常，對厭氧出水和外排出水水質(zhì)中的COD 和去除率進(jìn)行監(jiān)測，結(jié)果如表1 所示。

表1 二級厭氧-好氧生化處理后出水COD 檢測結(jié)果情況

從表1 數(shù)據(jù)可知，改造后二級厭氧-好氧生化處理工藝處理后，厭氧出水和外排出水水質(zhì)COD 平均去除率分別達(dá)90.5%、99.2%，滿足污水排放要求。