混凝生化集成反應(yīng)器處理日化廢水的工程應(yīng)用

黃天岳，張欣琪，劉麗琴

（汕頭市景源環(huán)保科技有限公司，廣東 汕頭 515000）

中小型企業(yè)工業(yè)廢水的日排放量一般在5～100 t，廢水普遍具有成分復(fù)雜、水質(zhì)波動(dòng)性大、排水周期不規(guī)律等特點(diǎn)，加之企業(yè)可用于廢水治理的土地往往受限，整體治理難度較大。以某企業(yè)日化廢水為例，其廢水主要來(lái)自生產(chǎn)線設(shè)備及反應(yīng)釜的清洗廢水等，主要成分為烷基苯磺酸鈉、油類(lèi)、脂肪酸、醇類(lèi)等[1]。該企業(yè)廢水日產(chǎn)生量?jī)H20 t，屬高濃度有機(jī)廢水，廢水中的長(zhǎng)鏈脂肪酸對(duì)微生物有一定的抑制作用，水質(zhì)可生化性差[2]。混凝生化集成反應(yīng)器是將混凝物化反應(yīng)和生化處理反應(yīng)有機(jī)結(jié)合的一體化反應(yīng)器，適用于小水量、高濃度的工業(yè)廢水治理，對(duì)本研究案例的日化廢水具有實(shí)用意義。

1　混凝生化集成反應(yīng)器的原理

1.1　混凝生化集成反應(yīng)器的工藝簡(jiǎn)介

混凝生化集成反應(yīng)器的內(nèi)部工藝由“混凝物化反應(yīng)沉淀區(qū)+配水區(qū)+水解酸化區(qū)+好氧區(qū)”組合而成，其中，配水區(qū)用于收集預(yù)處理廢水和硝化回流液，水解酸化區(qū)用于水質(zhì)緩沖及調(diào)節(jié)，好氧區(qū)由流化床、接觸氧化及MBR（膜生物反應(yīng)器）三種工藝組合而成，是活性污泥法和生物膜法的集成運(yùn)用。其中，流化床屬于活性污泥法，對(duì)高濃度有機(jī)廢水的治理效率高，接觸氧化及MBR屬于生物膜法，對(duì)穩(wěn)定水質(zhì)和處理效果起重要作用。

圖1　混凝生化集成反應(yīng)器的應(yīng)用工藝流程

1.2　混凝生化集成反應(yīng)器的處理能力

混凝生化集成反應(yīng)器的混凝物化反應(yīng)沉淀區(qū)最大處理能力為2 t/h。水解酸化區(qū)有效容積為10 m3，結(jié)合升流式厭氧池反應(yīng)原理對(duì)該反應(yīng)區(qū)進(jìn)行工藝實(shí)現(xiàn)。流化床反應(yīng)區(qū)有效容積為5.5 m3，該工藝段是在活性污泥法的原理基礎(chǔ)上與MBBR（移動(dòng)床生物膜反應(yīng)器）填料進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，在MBBR填料的輔助作用下可提高微生物的數(shù)量及其與有機(jī)污染物的接觸面積。MBBR工藝的技術(shù)核心是使用具有高比表面積的懸浮填料，通過(guò)機(jī)械攪拌、曝氣等方式實(shí)現(xiàn)填料的翻轉(zhuǎn)和旋流，以流化態(tài)頻繁地與污水接觸，通過(guò)填料上附著的好氧及厭氧微生物的作用對(duì)污水進(jìn)行凈化，它是一種流化床活性污泥法與生物膜法相結(jié)合的新型污水處理工藝[3-4]。接觸氧化區(qū)有效容積為5.5 m3，是利用生物填料作為微生物生長(zhǎng)的載體的好氧微生物處理法；MBR膜反應(yīng)器最大通量為24 t/d，是利用好氧微生物分解有機(jī)污染物，并通過(guò)膜反應(yīng)器濾出反應(yīng)出水，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)和沉淀兩個(gè)功能合二為一的處理工藝。

2　日化廢水治理案例應(yīng)用研究

2.1　案例企業(yè)日化廢水水質(zhì)及治理目標(biāo)

本案例企業(yè)日化廢水水體呈乳白色，濁度高，伴有大量泡沫，廢水排放時(shí)間集中在中午及傍晚，水質(zhì)波動(dòng)劇烈。參照地方環(huán)保要求，該廢水經(jīng)治理后應(yīng)達(dá)到廣東省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）的第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)污染物排放限值。廢水主要控制指標(biāo)包括化學(xué)需氧量（CODCr）、生化需氧量（BOD5）、懸浮物（SS）、陰離子表面活性劑（LAS），經(jīng)監(jiān)測(cè)，其具體情況如表1所示。

表1　案例企業(yè)日化廢水主要控制指標(biāo)

2.2　案例企業(yè)日化廢水水量

本案例企業(yè)日產(chǎn)生生產(chǎn)廢水約20 t，系統(tǒng)按每天20 h運(yùn)行計(jì)算，則處理系統(tǒng)單位時(shí)間處理量為1 t/h。

2.3　案例企業(yè)日化廢水治理工藝

由于污水處理站建設(shè)地方有限，而案例企業(yè)的生產(chǎn)廢水水質(zhì)復(fù)雜、污染物濃度高，混凝生化集成反應(yīng)器因其工藝集成度高、污染物處理能力強(qiáng)且占地面積小的優(yōu)勢(shì)，適用于本案例廢水的治理。在混凝生化集成反應(yīng)器應(yīng)用的基礎(chǔ)上，人們?yōu)榘咐幚硐到y(tǒng)配套廢水調(diào)節(jié)和污泥處理功能，確保系統(tǒng)工藝和功能的完整。

2.4　工藝適用性分析

在廢水調(diào)節(jié)上，本案例生產(chǎn)廢水屬于間歇集中性排放，為調(diào)節(jié)均質(zhì)廢水水質(zhì)，系統(tǒng)前端需設(shè)置一個(gè)有效容積約20 m3的地下調(diào)節(jié)池。工藝方面，依據(jù)混凝生化集成反應(yīng)器的工藝參數(shù)，以本案例日化廢水的水質(zhì)及水量情況，核算該反應(yīng)器在本案例上的適用性。

經(jīng)核算，混凝生化集成反應(yīng)器應(yīng)用于本案例日化廢水的處理，其混凝物化反應(yīng)沉淀區(qū)處理能力≥1 t/h，MBR膜反應(yīng)器最大通量≥1 t/h，可以滿足需求。水解酸化區(qū)HRT（水力停留時(shí)間）為10 h，流化床反應(yīng)區(qū)及接觸氧化區(qū)的HRT為5.5 h，其中，水解酸化區(qū)和接觸氧化區(qū)填料裝填比為70%，流化床反應(yīng)區(qū)填料裝填比為12%，以《生物接觸氧化法污水處理工程技術(shù)規(guī)范》為計(jì)算參考依據(jù)（計(jì)算過(guò)程不贅述），在本案例日化廢水的處理應(yīng)用上，混凝生化集成反應(yīng)器工藝可行且處理能力基本滿足，具有實(shí)用意義。

3　運(yùn)行效果

3.1　各工藝段運(yùn)行效果

本研究混凝生化集成反應(yīng)器應(yīng)用于20 t/d的日化廢水治理案例中，經(jīng)工藝調(diào)試后，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行為期6個(gè)月的連續(xù)性監(jiān)測(cè)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析處理，其統(tǒng)計(jì)結(jié)果通過(guò)折線圖表現(xiàn)，各工藝段主要污染物濃度（mg/L）變化情況和去除率如圖1、圖2所示。

圖1　項(xiàng)目各工藝段污染物濃度變化情況

圖2　項(xiàng)目各工藝段污染物去除率

3.2　結(jié)果分析與討論

混凝生化集成反應(yīng)器在本案例日化廢水的治理上運(yùn)行穩(wěn)定，主要污染物去除率高達(dá)95%，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。其間，SS濃度在流化床反應(yīng)區(qū)、接觸氧化區(qū)和MBR膜反應(yīng)區(qū)工藝段突然飆升、CODCr和BOD5濃度大幅度下降，其原因是這兩個(gè)工藝段在運(yùn)行過(guò)程中以提高M(jìn)LSS濃度來(lái)提高微生物數(shù)量的方式，實(shí)現(xiàn)大幅度消耗和降解有機(jī)污染物的目的。該工藝從MBR膜反應(yīng)區(qū)到膜出水實(shí)現(xiàn)了SS濃度的驟降，其主要?dú)w功于MBR膜反應(yīng)器對(duì)微生物和懸浮物的截留作用。

4　結(jié)論

混凝生化集成反應(yīng)器可應(yīng)用于小水量日化工業(yè)廢水的處理，工程實(shí)踐證明，該工藝成熟穩(wěn)定，處理出水穩(wěn)定達(dá)到地方環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。混凝生化集成反應(yīng)器以設(shè)備占地小、處理負(fù)荷高和耐沖擊性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，適合在小水量工業(yè)廢水的治理上推廣應(yīng)用。