硝化強化劑在污水處理系統硝化功能快速啟動中的應用

□文/倪泳泉 孫曉瑩 馬明媚

山東某顏料化工廠主要產品為有機顏料A和無機顏料B，無機顏料B生產過程中產生大量酸性廢水。該廢水有機物含量較低，氨氮含量高且含有大量表面活性劑和助劑等物質，可生化性較差。該廠廢水處理站采用簡單的絮凝沉淀處理，未設生化處理系統，因此出水氨氮濃度高，增加了下游污水處理廠進水氨氮負荷，造成其出水氨氮不能穩定達標。針對該廠廢水處理站原處理工藝存在的問題，采用天津創業環保集團科研院生產的污水處理系統硝化強化劑對生化系統進行硝化功能快速啟動，在最短時間內使出水氨氮濃度達到排放標準。

1 廢水處理站現狀分析

1.1 處理工藝

現有廢水處理站處理工藝流程見圖1。

圖1 現有廢水處理站處理工藝流程

廢水首先經過板框壓濾回收部分顏料，濾出液進入中和調節池，該池分為調節池及中和池兩部分：調節池有效容積1 000 m3，用于收集生產廢水；中和池有效容積100 m3，用于將廢液pH調節至堿性，該過程中產生大量黃色沉淀物。

此后，廢水通過提升泵泵入混凝罐，該罐有效容積20 m3，在混凝罐中投加聚丙烯酰胺，對廢水中的沉淀物進行絮凝處理。

絮凝處理后的廢水流入斜板沉淀池。斜板沉淀池有效容積300 m3，用于將廢水中的懸浮物、膠凝物沉淀去除，達到固液分離的目的。出水進入清水池，外排至污水收集管網。

1.2 存在問題

該廢水處理站各工段水質情況見表1。

表1 現廢水處理站各工段水質

由表1可知，該廠生產廢水具有氨氮較高但COD較低的特點；而現有廢水處理工藝為簡單的物化處理，對色度的去除較明顯，但對氨氮的去除率較低，因此最終出水氨氮濃度較高。

2 工藝整改方案制定與實施

2.1 進出水指標

整改后，該廠廢水處理站生化段進出水需達到的指標見表2。由表2可知，該系統生化段的主要功能為去除氨氮。

表2 廢水處理站生化處理段進出水設計水質

2.2 工藝整改方案比選

制定了3套整改方案，見表3。

表3 廢水處理站工藝整改方案

方案1優點是投資低，但后期運行維護因需要外投碳源會產生一定的費用；方案2后期運行費用低，但該硝化強化劑沉降性能一般，采用二沉池難以實現有效的固液分離，因此需在好氧池中增加膜組件用于固液分離，盡管采用硝化強化劑可進行快速硝化功能啟動，但膜組件的選型、采購、安裝及調試需一定周期，因此需4～6周才能實現氨氮達標排放，同時前期投資費用較高；方案3前期需購買硝化強化劑，投資費用中等，后期運行維護因需要外投碳源也會產生一定的費用，優點是可在1周內實現氨氮達標排放，使工廠盡快恢復生產，將經濟損失降至最低。

綜合考慮各方面因素后，選擇方案3作為最終整改方案。

2.3 整改后的處理工藝

該廢水處理站整改后工藝流程見圖2。

圖2 整改后處理工藝流程

在原絮凝池后增加好氧曝氣池和二沉池，好氧池有效容積1 400 m3，停留時間33.6 h，在好氧池中同時投加活性污泥和硝化強化劑進行硝化功能啟動；二沉池有效容積300 m3，停留時間7.3 h；二次沉淀池產生的污泥一部分回流至生物處理段，另一部分經壓濾脫水、焚燒等處理后運到下游污泥廠妥善處理，二沉池出水進入清水池排放。

3 系統調試與維護運行

3.1 硝化強化劑投加

向好氧池投加含水率為80%的活性污泥10 t，同時投加硝化強化劑0.5 t，停止進水和回流，悶曝處理。控制好氧池中pH為8，溶解氧濃度＞2 mg/L。

3.2 進水調試

待好氧池中廢水氨氮濃度降至45 mg/L以下后，以500 m3/d的流量進水，根據出水氨氮的濃度逐漸加大進水流量至1 000 m3/d，控制好氧池中pH在7～8，溶解氧＞2 mg/L。

3.3 運行維護

每天向生化池中補加750 kg乙酸鈉并持續監測進出水氨氮濃度，以確定硝化系統是否能穩定運行。

4 運行效果分析

調試運行期間系統進出水氨氮濃度見表4和圖3。

表4 調試運行期間進出水氨氮濃度

圖3 調試運行期間進出水氨氮濃度變化

由表4和圖3可知，自3月25日開始投加活性污泥和硝化強化劑，2 d后生化池中硝化功能已基本建立，氨氮濃度由158 mg/L降至3 mg/L，去除率達到98%，3月27日開始連續進出水后，廢水處理量穩定在1 000 m3/d，系統進水氨氮濃度為150～185 mg/L，出水氨氮均維持在6.5 mg/L以下，遠遠低于45 mg/L的排放標準。

取系統活性污泥進行鏡檢，發現污泥絮團較小、較松散，呈黑綠色，測得SVI為29.4 mL/g，污泥濃度2 500 mg/L，而良好的活性污泥SVI常在100 mL/g左右，可見本系統內活性污泥處于貧營養狀態，這是由于進水COD較低，外加碳源量不足造成的。但由于該系統的主要功能為去除氨氮，而使用的硝化強化劑所含的亞硝化菌為自養菌，無需碳源，維持一定量的活性污泥為硝化菌提供可依附的場所即可，因此即使在較低的污泥濃度下，也能實現完全硝化。只投加活性污泥進行硝化功能啟動，需要約1月的時間，投加普通硝化菌劑進行硝化快速啟動也需要1～2周的時間，而本硝化強化劑僅用2 d即完成硝化功能啟動，這表明本硝化強化劑較同類產品而言，具有見效時間短、降解能力旺盛等優勢。

5 結果與討論

通過在較低污泥濃度情況下投加硝化強化劑，該廠廢水處理站快速建立硝化功能，出水氨氮遠低于排放指標，這表明本硝化強化劑可實現污水處理系統硝化功能快速啟動，氨氮去除率達到98%以上，相比同類產品，啟動時間更短，降解能力更高，具有運行穩定、易于維護等優勢，可用于市政污水處理系統在低溫及惡劣工況下的硝化效果強化及受沖擊后的快速恢復，垃圾填埋場、煤化工、焦化廠、煉油廠、石油化工廠、化肥廠、畜禽養殖廠等各種高氨氮廢水的處理，推廣價值較高。