UASB+A/O工藝處理永固紫廢水冬季調試運行

楊 峰， 鄭 剛， 趙選英， 何尚衛， 周騰騰， 蔡國飛

（南京大學 鹽城環保技術與工程研究院， 江蘇 鹽城 224000）

0 引言

永固紫是含咔唑環三苯二噁嗪的高檔有機顏料，外觀為藍光的紫色粉末,不溶于水；幾乎不溶于任何有機溶劑，化學性質穩定；不與酸堿等發生作用，熱穩定性好，廣泛應用于涂料、塑料、有機玻璃、橡膠、紡織印花、溶劑量、水性墨、包裝印刷等領域[1]。永固紫生產過程中主要原料為難降解有機物，如：N-乙基咔唑、四氯苯醌、甲苯等，生產過程中產生的廢水呈現出量大、生物毒性強、色度高等特點，單一的處理方法很難對其進行有效的去除[2]。生化系統對此類廢水難以適應、馴化慢[3-5]。針對這類含有大量難直接生物降解的廢水，在實際廢水處理過程中常采用厭氧+好氧的組合工藝，以增強廢水對難降解物質的去除率。

某企業地處銀川，采用烷基化—硝化—還原—縮合閉環—球磨等工藝生產永固紫顏料，銀川冬天晝夜溫差大，運行過程中特別注意對整個系統的保溫效果。

1 廢水水質及接管標準

企業生產過程中產生不同種類的廢水，同時各種不同種類的廢水ρ(BOD）/ρ(COD）（可生化性）較低，可生化性差。調試期間，對各股廢水的水量初步統計，水質進行了一次隨機測定，可以看出，企業生產過程中廢水產生量波動較大，與企業生產現狀有關，且產品生產廢水的可生化性均較差，同時廢水中含有較高濃度的表面活性劑（LAS）。已有研究表明，較高濃度的LAS會抑制生化效果。企業還有一定量的生活污水，這部分生活污水量約為生產廢水產生量的50%，生化性較好，可以作為優質碳源來協同降解難降解污染物。調試期間，水質水量初步統計見表1。

表1 廢水水質水量表

企業廢水經處理后達到園區工業污水廠廢水接管標準后，接管進入工業污水廠進一步處理。污水廠廢水接管標準見表2。

表2 污水處理廠接管標準

2 污水處理工藝

預處理出水通過調節池調配之后進入生化系統[6]，UASB厭氧反應池中的厭氧微生物將大分子顆粒物分解為小分子類物質，然后通過隨后的水解和好氧階段將污水中有機物降解從而進一步去除廢水COD、氨氮、總磷等指標，二沉池進行泥水分離，混沉池用來對最終出水COD進行把關控制，達標廢水進入外排池[7]。

因地處北方，運行過程中特別注意對整個系統的保溫效果。采用蒸汽加熱，在生化調節池位置直接對廢水進行蒸汽加熱，相比較其它方式熱損更少，加熱更有效。

生化系統產生剩余污泥用污泥泵輸送至污泥池通過板框壓濾，干污泥送有資質單位處置。

廢水處理生化工藝流程見圖1。

圖1 污水處理生化工藝流程

3 主要構筑物及設計參數

3.1 生化調節池

生化調節池1座，有效容積400 m3，停留時間10 h，預處理出水自流至污水站生化調節池，同時廠區低濃度廢水、亦送至污水站生化調節池，通過曝氣調節廢水水質。

3.2 UASB厭氧池

均質后廢水泵送至UASB,通過厭氧微生物長時間的降解，降低COD。UASB厭氧池自身設有污泥回流系統，以保證厭氧池池內具有一定的上升流速形成污泥床，污泥質量濃度（MLVSS）為8 000 mg/L,污泥負荷為 0.03 kg/（kg·d）。 UASB 厭氧池 1 座 2 組，有效容積3 150 m3，停留時間約為3 d。

3.2 A/O池

廢水經厭氧處理后自流至A/O系統，廢水在A/O池兼性厭氧微生物及好氧微生物的作用下，得到有效處理。好氧池污泥質量濃度為4 000 mg/L,污泥負荷 0.036 kg/（kg·d）。A/O 池 1 座 2 組，有效容積 2 750 m3，停留時間 2.7 d。

3.4 二沉池

A/O池后續接二沉池，廢水自流至二沉池，二沉池的作用主要是將泥水分離，降低廢水濁度，設有污泥回流系統，將二沉池的污泥回流至A/O池始端，避免A/O池中的污泥濃度降低，微生物含量減少，影響廢水處理效果。二沉池1座，有效容積354 m3，停留時間 9 h，表面負荷 0.4 m3/（m2·h）.

3.5 混沉池

二沉池出水自流至混凝沉淀池，通過投加PAC，PAM，進一步降低廢水的色度和濁度，使得最終廢水能夠達標排放。沉淀池1座，有效容積354 m3，停留時間 14 h，表面負荷 0.4 m3/（m2·h）出水自流至排放池。

3.6 排放池

混凝沉淀池的出水自流至排放池，排放池主要用于處理出水的指標監測。排放池1座，有效容積600 m3，停留時間 14 h。

4 工程調試

4.1 調試各階段

（1）準備階段

該階段主要是調試所需各項條件的準備。主要包括設備及池體檢查；運行所需要的鐵粉、石灰、PAM、酸堿等藥劑準備；泵、管道、閥門等各運轉關鍵環節的保溫措施的檢查；污水站常規水質分析所需要的化驗試劑、儀器、藥品準備到位并對化驗人員進行COD、氨氮、總磷、全鹽、pH值等常規指標的分析培訓。

（2）初期階段

該階段主要進行清水試車及全過程廢水流通試驗，主要包括清水試車；生化系統投加菌種，接種的污泥來自某城市生活污水處理廠的生化壓濾污泥（含水率80%左右），投加UASB系統活性污泥質量濃度為10 000 mg/L，好氧系統為5 000 mg/L[8]。

（3）菌種培養階段

污泥接種后投加葡萄糖和淀粉，投加質量簡單計算為1 mg的葡萄糖提供1 mg的COD，在生化調節池開啟蒸汽加熱，對生化系統進水進行加熱，溫度控制在35℃左右。UASB系統葡萄糖投加量按照1 000 mg/L投加，好氧系統葡萄糖投加量按照500 mg/L投加，調節曝氣量，開啟混合液回流系統使池內污泥混合均勻，培養1周時間。

（4）菌種馴化階段

逐步通入工藝廢水進行污泥馴化，此階段進水控制ρ（COD）≤ 1 000 mg/L，ρ（氨氮）≤ 50 mg/L，ρ（總磷）≤5 mg/L，pH 值為=7~8，進水量≤50 t/d，水溫控制在35℃，回流24 h開啟，當COD去除率達50%左右時，提高進水濃度和進水量，每次增加不超過50%，重復上一操作。

4.2 調試中存在的問題及解決對策

（1）好氧池泡沫過多

調試初期，好氧池泡沫過多，分析原因可能是污泥馴化初期污泥微生物量少有機物量短時間內過高，微生物無法完全利用導致，粘度增加之后導致在曝氣作用下泡沫變多，調控曝氣量效果不明顯，同時進水中含有表面活性劑，也會造成好氧池產生泡沫過多，針對此問題在上方加裝噴頭，對泡沫進行有效的去除，效果明顯。

（2）加熱保溫

北方的氣候晝夜溫差較大，冬天寒冷，溫度對生化微生物生長和降解污染物效果的影響較大，較低的溫度環境會導致微生物活性降低進而影響COD等指標的去除率，有必要對泵區以及生化系統進行保溫，因此采取了一定保溫的措施，一是在泵區加蓋保溫房，二是對生化調節池內的水用蒸汽管道直接加熱。

5 調試結果

5.1 調試全過程COD變化

各單元COD變化見圖2。

圖2 各單元COD變化

由圖2可以看出生化系統各處理單元的進、出水變化，隨著污泥馴化的逐漸成熟生化系統的處理效果逐漸提升，培養初期，向系統內通入低濃廢水，2周之內系統內污水處于置換階段；3周左右時，生化出水COD濃度升高，此時系統內充滿低濃廢水，菌種處于馴化階段COD去除率不高；4~6周階段，去除率有明顯的波動，此時菌種處于指數增長階段，快速繁殖導致內源代謝加快，但同時菌種更新換代也加快，COD去除率出現波動；6周以后菌種數量達到一定值趨于穩定，COD去除率保持在較高水平，污泥馴化完畢，最終二沉出水COD質量濃度穩定在400 mg/L以下，生化系統總體處理效率達到70%。

5.2 生化微生物鏡檢結果

生化系統調試30~35 d左右時的微生物鏡檢見圖3。由圖3可以看出，生化系統經馴化后菌群種類豐富，各微生物繁殖旺盛，其中鐘蟲、太陽蟲等代表性微生物數量繁多，此類微生物只有在生化系統運行較好時才會出現，進一步說明生化系統調試成功。

圖3 微生物鏡檢結果

5.3 系統運行效果

系統運行效果見表3。

表3 系統運行效果

由表3可知，經生化調節池后，由于生活污水的混合使原先的收集池廢水的ρ（BOD）/ρ（COD）由 0.1提高到0.35以上，可生化性大大加強。COD、總磷等常規指標經過系統處理后均能滿足園區污水廠接管標準。

5.4 運行費用

系統運行費用包括動力費、藥劑費、人工費等。

生化處理規模600 t/d，總功率為154.75 kW,電價為0.6元/(kW·h)，動力費為3.7元/m3；

藥劑費主要包括PAC，PAM，Ca(OH)2等，PAC投加量為 100 kg/d，為 1 000元/t，PAM 投加量為15 kg/d，為 8000 元/t，Ca(OH)2投加量為 150 kg/d，為 500 元/t，則藥劑費用共計295元/d，即為0.49元/m3；

人工費按照二班運轉制度，每班3人，化驗室2人，負責人1人，共9人。工資按照3 000元/（月·人）計算，則人工費為900元/d，即為0.9元/m3。則總運行費用為5.09元/m3。

6 結論

（1）大生化模式使全過程處理成本降低，UASB+A/O工藝處理效果好，適用于處理永固紫此類水量大、水質波動大的廢水，是目前該類廢水處理的主要工藝。

（2）針對北方冬天溫度低的特點，采用在調節池直接蒸汽加熱的方式，減少熱損，降低了能耗，同時使加熱更有效。

（3）在冬季低溫時，對廢水進行加熱，階段性提高進水濃度可以使生化污泥馴化加快，系統啟動和運行時間可縮短至40 d。

[1]張 雷.好氧生化法處理印染廢水工程調試[J].水處理技術，2009，35(12)： 111-113.

[2]朱 虹,孫 杰,李劍超.印染廢水處理技術[M].北京:中國紡織出版社,2004.

[3]濮軍文，施雄博，孫朝金.對永固紫工業污水處理技術的探討[J].廣州化工，2014，42(14)： 192-194.

[4]林紅巖，王春財，楊鴻偉.芬頓試劑在廢水處理中的應用[J].化工科技市場，2009，32(10):39-41

[5]TEKIN H,BILKAY O,ATABERK S S,et al.Use of Fenton oxidation to improve the biodegradability of a pharmaceutical wastewater[J].Journal of hazardous materials,2006,136(2):258-265.

[6]姜 維，王小佳，賈仁勇，等.吹脫法預處理皮革廢水的實驗研究[J].環境工程學報，2010，4(4)： 790-794.

[7]王祥生，周騰騰.二氯吡啶和四氯吡啶廢水處理的研究[J].環境科技，2013，26(6)： 37-39.

[8]杜 虎，戴建軍，王文文，等 .UASB+A/O工藝處理制藥廢水的啟動與運行[J].中國給水排水，2014，30(18)：112-115.