廢水生化處理工段降解效能分析

王 玲

（晉能控股煤業(yè)集團有限公司環(huán)境督查大隊，山西 大同 037003）

1 工程條件

某工廠廢水排水量在169～215 m3/h，平均排水量為192 m3/h，排出的廢水有生活污水、低溫甲醇洗廢水、地面沖洗水、酚氨回收廢水等。設(shè)計污水處理站時考慮到工廠未來發(fā)展需求，并且分析了全廠排水量、不可預(yù)見的水量以及生產(chǎn)污水波動性等，最終選用360 m3/h 儲量的污水處理站。污水處理站對廢水進行物化預(yù)處理，處理掉大量酚類物質(zhì)及其副產(chǎn)物，使廢水中COD 比例快速降低，在2 000～5 000 mg/L，總酚質(zhì)量濃度通常不超過300 mg/L。因為工業(yè)廢水中的氨氮濃度較高，且含有大量可生物降解的污染物，所以生化處理工藝是處理廢水最高效且性價比最高的方式[1]。

2 生化處理工段的COD 降解效能

2.1 生化處理工藝啟動階段的COD 去除效果

2.1.1 生物增濃同步脫氮池啟動階段COD 去除效果

廢水中總酚和COD 的大小是判斷COD 去除效果的重要依據(jù)。進出水中含量最高的有毒有害物質(zhì)為總酚[2]。進水COD 在初始啟動階段約為600 mg/L，經(jīng)過處理后，出水處COD 值不斷降低，直至100 mg/L時保持穩(wěn)定狀態(tài)。COD 去除率超過70%，出水水質(zhì)能保持穩(wěn)定狀態(tài)。說明接種的含水量超過80%污泥經(jīng)過處理后，污泥生物活性喪失，可以為下一步活性污泥的培養(yǎng)打好基礎(chǔ)?？偡犹幚硇Ч妶D1。

圖1 生物增濃同步脫氮池啟動階段總酚處理效果

圖1 顯示，進水ρ（總酚）在初始階段平均為240mg/L，最低150 mg/L，最高350 mg/L。出水ρ（總酚）平均在50 mg/L?？偡尤コ驶静▌釉?0%～90%，平均為80%。含酚廢水的接種污泥經(jīng)過處理后，恢復(fù)了生物活性，說明生物增濃工藝對降解含酚廢水有一定作用[3]。

2.1.2 改良A/O 池啟動階段的效果

廢水經(jīng)過生物增濃工藝后，出水大部分有毒有害物質(zhì)被降解或去除，此時的出水就是改良A/O 處理工藝的進水，進水波動較大。改良A/O 處理工藝進一步的提高COD 去除率，利用硝化和反硝化作用將廢水中的氨氮分解成硝酸鹽氮，然后將其去除，COD 的去除效果見圖2。

圖2 改良A/O 池啟動階段COD 處理效果

從圖2 可知，改良A/O 處理工藝時間為100 d，進水COD 在初始階段為160 mg/L，最高240 mg/L，平均為200 mg/L。這是因為，廢水經(jīng)過生物增濃工藝后，出水大部分有毒有害物質(zhì)被降解或去除。改良A/O 工藝的COD 去除效果隨著操作時間的增加而增加。改良A/O 處理工藝進行到80～90 d 時，COD 波動變小基本保持在110～120 mg/L，COD 去除率基本波動在15%～55%，平均為25%，測試結(jié)果證明改良A/O 工藝對COD去除率有進一步提高作用。

2.2 生化處理工藝穩(wěn)定運行階段的COD 去除效果

廢水經(jīng)過生物增濃和改良A/O 工藝后進入穩(wěn)定運行階段，經(jīng)過生物增濃工藝后池內(nèi)污泥沉降比在20%～30%之間，污泥質(zhì)量濃度在3 000～4 000 mg/L 左右；經(jīng)過改良A/O 工藝后池內(nèi)污泥沉降比降低到10%～20%，污泥質(zhì)量濃度降低到2 000～3 000 mg/L，COD 處理效果如圖3 所示。

圖3 生物增濃同步脫氮池+改良A/O 池穩(wěn)定運行階段COD 處理效果

根據(jù)圖3 顯示，進水COD 在1 000～1 300 mg/L，出水則基本保持在100 mg/L，對應(yīng)的COD 去除率平均維持在90%。進水總酚質(zhì)量濃度在250 mg/L，出水為20 mg/L，總酚去除率也達到90%。因為接種污泥本身具有較好的去除酚的能力，所以隨著處理單元生物量的增加，啟動階段的馴化培養(yǎng)提高了現(xiàn)場廢水處理能力。

3 生化處理工段的脫氮效果

3.1 生化處理工藝啟動階段的脫氮效果

由于脫氮池啟動階段時進水大部分為生活污水和人工配水，其毒害物質(zhì)成分較小，對硝化細菌抑制作用不大，所以在廢水經(jīng)過生物增濃工藝時，氨氮去除率達到60%～70%。同時，因為處理廢水前期生物量的大幅度增加，對氮的需求量也隨之增加。所以導致在廢水經(jīng)過生物增濃工藝時氨的去除效果較高[4]。

圖4 為進行改良A/O 工藝時的去除氨氮的效果數(shù)據(jù)。進水初始階段的氨氮質(zhì)量濃度為70 mg/L，最高為180 mg/L，平均保持在120 mg/L。其脫氮效果會隨著氨氮質(zhì)量濃度的增加而提升。

圖4 改良A/O 池啟動階段氨氮處理效果

根據(jù)圖4 數(shù)據(jù)，生物增濃工藝結(jié)束后得到的出水就是改良A/O 工藝的進水，此時廢水中的氨氮成分還沒有得到較好地去除，經(jīng)過改良A/O 工藝后，進水時ρ（氨氮）為70 mg/L，出水時ρ（氨氮）為50 mg/L，氨氮去除率從30%增加到70%。這表明，隨著工藝的變化，改良A/O 工藝對廢水中的氨氮去除效果比生物增濃工藝更好。改良A/O 工藝在初始階段時，氨氮去除效果不明顯，因為硝化細菌的生長需要一段時間慢慢增長，要氨氮去除率得到大幅提升，A/O 池中的硝化細菌就要花費較多時間去生長。除此之外，硝化細菌還會隨著廢水一起排出，所以懸浮生長過程中，必須保證污泥回返率維持在足夠的量上，才能保持較高的硝化速率。為了實現(xiàn)最大的氨氮去除效果，現(xiàn)場調(diào)試中改良A/O 處理工藝時間設(shè)置為100 d。

3.2 生化處理工藝穩(wěn)定運行階段的脫氮效果

廢水經(jīng)過生物增濃工藝后逐漸進入穩(wěn)定運行階段，進水氨氮濃度主要有由高到低兩個階段。技術(shù)改造前是高進水氨氮濃度階段，技術(shù)改造后是低進水氨氮濃度階段。

污水處理站在處理廢水的初始階段時，沒有清晰表現(xiàn)出脫氮方面的效果。經(jīng)過生物增濃工藝后廢水中的氨氮去除率為30%。由于初始階段時進水氨氮質(zhì)量濃度平均在200 mg/L，對池內(nèi)反硝化菌有抑制作用，此外，廢水中的烷基吡啶、甲酚、苯酚、烷基萘胺等物質(zhì)在濃度處于一定水平時，對硝化細菌會產(chǎn)生抑制影響。但在處理的后期階段，脫氮效果明顯提高，對酚氨回收工段進行改善，進水氨氮質(zhì)量濃度由200 mg/L 降至70 mg/L，同時為了提高氨氮處理效果，在池內(nèi)投入適量堿度。所以，在處理的后期階段氨氮去除率提升至80%。廢水中絕大多數(shù)酚類物質(zhì)及其副產(chǎn)物在經(jīng)過生物增濃工藝后被降解或去除，生物增濃工藝結(jié)束后得到的出水就是改良A/O工藝開始前的進水，此時的進水中有毒有害成分較少，總酚質(zhì)量濃度在40～60 mg/L，在這樣的水質(zhì)條件下，可以為硝化細菌提供較好的生長環(huán)境，為接下來的A/O 工藝順利實施打下了基礎(chǔ)。在穩(wěn)定運行階段的改良A/O 池氨氮去除效果見圖5。

圖5 改良A/O 池穩(wěn)定運行階段氨氮去除效果

根據(jù)圖5 得知，改良A/O 工藝實施后到達的穩(wěn)定階段時，氨氮去除率最低70%，最高95%，平均保持在80%，出水氨氮質(zhì)量濃度維持在5～10 mg/L，說明氨氮去除效果不錯。一方面，因為污水處理系統(tǒng)在進行生物增濃工藝后有一定的氮效果，幫助A/O 池進水氨氮質(zhì)量濃度從70 mg/L 降至30 mg/L；另一方面，在進行改良A/O 工藝處理前，在池內(nèi)增加低溫甲醇洗滌廢水管道，為硝化細菌提供足量碳源使其更好生長，也為更好地去除廢水中的氨氮。

4 結(jié)論

1）廢水處理初期，經(jīng)過生物增濃工藝的實施，總酚去除率為80%，COD 去除率為70%，出水再經(jīng)過改良A/O 工藝的實施后，COD 去除率為30%；穩(wěn)定運行階段，廢水經(jīng)過生物增濃及A/O 工藝的聯(lián)合處理，出水總酚質(zhì)量濃度保持20 mg/L，COD 去除率為90%，總酚去除率基本維持在90%。

2）廢水處理初期，經(jīng)過生物增濃工藝的實施，氨氮去除率在60%～70%，出水再經(jīng)過改良A/O 工藝的實施后，脫氮效果有明顯提升，氨氮去除率為70%；穩(wěn)定運行階段，生物增濃工藝后的氨氮去除率為80%，改良A/O 工藝后的氨氮去除率為80%，出水氨氮質(zhì)量濃度在5～10 mg/L。