兩種生物膜法提升農藥廢水生化處理的應用研究

莊嚴 王欲曉 張健 施帥帥 張帆 陸正祥

摘 要 為了提升農藥廢水A/O懸浮工藝生化處理能力，使用懸掛型和流化態兩種載體生物膜進行升級改造，水質考核指標為COD和氨氮，結果顯示：生物膜法改造后出水水質顯著好于A/O懸浮工藝，出水COD兩種載體都能達標，但是出水氨氮流化態載體比懸掛型載體更穩定達標。

關鍵詞 農藥廢水;生化處理;A/O懸浮工藝;懸掛型生物膜載體;流化態生物膜載體

中圖分類號：X786 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.32.072

農藥生產工藝復雜、副反應多、產品收率低，因此廢水排放量大，全國農藥工業每年排放廢水約3億立方米[1]，化學耗氧量COD超過10萬噸[2]。農藥廢水是一種難治理的高濃度有毒有機廢水，具有以下3個特點。1）COD濃度高，總氮、總磷濃度也很高。2）污染物成分復雜且毒性大，難進行生物降解。3）受市場需求的影響，生產廢水的水質和水量均不穩定[3]。

農藥廢水治理技術有物理法、化學法和生物法等，前兩者主要作為預處理技術或者生化后的深度處理技術，后者是主要的低成本處理技術[4-6]。生物法主要分為活性污泥法和生物膜法，前者改進的A/O或A/A/O工藝具有較好的除碳脫氮效果，但是負荷低、出水水質不穩定[7-8]，后者具有比表面結大、容積負荷高、生物量高、去除率高、抗沖擊性能好、污泥產率低、無污泥膨脹、運行管理方便和成本低等特點，非常適合懸浮生長活性污泥法的升級。胡志鵬[9]報道利用生物膜法處理菊酯類、雜環類綜合農藥廢水，進水COD為6 810 mg·L-1、3 130 mg·L-1、1 890 mg·L-1時，處理24 h后COD去除率分別達到24.8%、43.5%、53.4%。毛毓琴等[10]報道生物接觸氧化法處理甲胺磷生產廢水，循環曝氣工藝周期為24 h，其中曝氣22.5 h、澄清1 h、排水0.5 h，COD進水937～1 552 mg·L-1，出水61～304 mg·L-1，去除率80%～95%。王欲曉等[8]報道利用MBBR載體提升煉油廢水氨氮處理能力，氨氮進水11～20 mg·L-1，出水小于5 mg·L-1，平均去除率約75%。鄭永鑫等[11]報道利用改良的A2/O工藝處理農藥廢水，氨氮進水平均43 mg·L-1，出水平均4.7 mg·L-1，去除率88%。

利用懸掛型組合載體和流化態載體（如圖1所示）改造農藥廢水生化處理的A/O懸浮工藝，目的是提升預處理（蒸發除鹽+高級氧化+混凝）后生化曝氣池的容積負荷且穩定達標。

1 水樣和工藝

廢水來自農藥廠經水解酸化后的調節池，進水COD和氨氮范圍分別為2 500～3 500 mg·L-1、150～250 mg·L-1，平均為3 000 mg·L-1和200 mg·L-1，出水達到管網接納標準COD和氨氮分別為500 mg·L-1和35 mg·L-1。廢水生化處理厭氧為水解酸化+UASB，曝氣為三級AO，懸掛型組合載體和流化態載體填充到O段。水量起始階段小于800 m3·d-1，穩定后增加到1 200 m3·d-1。COD和氨氮的分析分別采用重鉻酸鉀法和納氏試劑分光光度法。

2 結果與討論

2.1 結果

如圖2所示，在改造第1階段生化進水COD在2 500～3 500 mg·L-1，平均3 000 mg·L-1，懸浮活性污泥法出水COD波動范圍較大，最高達701 mg·L-1，最低為323 mg·L-1，平均511 mg·L-1。兩種生物膜載體出水COD低于500 mg·L-1，與懸掛型載體出水相比，流化態載體的出水效果更好，30 d內穩定達標，而懸掛型載體在20～27 d時出水波動大，但是仍然達標。在改造第2階段，生化系統趨于穩定，懸浮活性污泥法出水基本達標，但是有時也會超標。兩種生物膜載體技術出水COD都低于500 mg·L-1，出水效果都很好，穩定達標。

如圖3所示，在改造第1階段，生化進水氨氮在150～250 mg·L-1，懸浮活性污泥法和懸掛型載體的出水氨氮都高于100 mg·L-1，不能達到35 mg·L-1的標準，而流化態載體生物膜的出水氨氮從第10天開始低于35 mg·L-1，但是22 d后受到沖擊。第2階段流化態載體的出水從第3天開始全部達到低于35 mg·L-1的標準，但是懸掛型載體的出水從第15天開始才接近35 mg·L-1的標準。

2.2 討論

兩階段COD平均去除率A/O懸浮分別為81.29%和86.32%，懸掛型載體分別為90.06%和91.42%，流化態載體分別為93.73%和93.68%。兩階段氨氮去除率A/O懸浮分別為22.87%和31.64%，懸掛型載體分別為23.59%和55.42%%，流化態載體分別為68.97%和90.21%。生物膜技術顯著優于懸浮活性污泥。唐婧艷等[12]報道物化和生物法組合工藝可用于處理農藥車間廢水，物化預處理廢水經水解酸化進入好氧，COD進水平均為4 900 mg·L-1，兩級好氧去除率分別為43%和86%，總去除率92%;氨氮進水平均25 mg·L-1，兩級曝氣工段出水分別20 mg·L-1和3 mg·L-1，去除率分別為20%和85%，總去除率88%。李舵等[13]報道采用蒸餾-Fenton氧化后的兩級接觸氧化-反硝化-硝化-絮凝沉淀組合工藝可用于處理高氨氮農藥廢水，設計COD進水5 000 mg·L-1，一級接觸氧化去除率70%;二級接觸氧化去除率67%;總去除率90%。硝態氮反硝化池進水1 100 mg·L-1，去除率超過90%;氨氮硝化池進水1 100 mg·L-1，去除率超過95%。結果生化出水COD低于500 mg·L-1，氨氮低于35 mg·L-1。

3 結論

生物膜法可以有效提升曝氣池懸浮活性污泥法的COD和氨氮去除能力。A/O懸浮工藝出水水質波動大，很難穩定達標。兩種生物膜工藝出水水質顯著好于懸浮工藝，COD都能達標，但是流化態載體的出水氨氮比懸掛型載體更穩定達標。

參考文獻：

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[8] 王欲曉，莊文昌，王菊.MBBR工藝提升煉油廢水生化處理能力的應用研究[J].井岡山大學學報：自然科學版，2011，32（6）：64-67.

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[10] 毛毓琴，王勛璋.生物接觸氧化法處理甲胺磷生產廢水[J].化工環保，1999（1）：51-53.

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[12] 唐婧艷，韓衛清，衷從強，等.物化和生物法組合工藝處理農藥車間廢水[J].工業水處理，2015，35（12）：100-102.

[13] 李舵，陳鵬鵬，魏卡佳，等.高鹽分高濃度和高氨氮農藥生產廢水處理[J].環境工程學報，2016，10（7）：3580-3584.