A2O工藝應用于化學制藥廢水脫氮效果研究

任相浩，古麗皮耶·圖爾蓀，梁明杰

(1.北京建筑大學 環境與能源工程學院，北京 202616；2.新華制藥(壽光)有限公司，山東 壽光 262700)

1 引言

制藥廢水含有成分復雜，有機物濃度高，氨氮濃度高，鹽度高的特點，對微生物有抑制作用，可在相當長的時間內留于環境中[1～3]。其中，氮源是引起水體富營養化的主要污染物之一，造成諸多環境危害問題，這便使實施的污水綜合排放標準對脫氮處理提出了更高的要求[4～6]。

針對此類高氨氮有機制藥廢水，本工藝采用水解酸化—缺氧—三級好氧(A2O)，通過硝化和反硝化作用有效的去除化學制藥廢水中的氨氮和總氮。通過分析鹽分、氨氮、總氮、堿度和pH值的變化，了解本工藝對化學制藥廢水中脫氮處理效果。

2 廢水水質及工藝處理

2.1 進水水質

本研究對象是某化學制藥廠制藥廢水，是化學反應生產中間體類型藥物過程中產生的廢水。如表1所示，廢水(進水)COD平均濃度為5432.79 mg/L，BOD5平均濃度為1239.70 mg/L，TP平均濃度為21.42 mg/L，pH值平均為8.37，水溫為31～37 ℃。

表1 廢水(進水)100 d平均水質情況

2.2 處理工藝

該制藥廠采用生物(水解酸化—缺氧—三級好氧(A2O))和物化(絮凝沉淀)組合工藝來處理廢水，而此研究的范圍為組合工藝中的A2O段。本生物處理工藝的廢水設計流量為360 m3/d，但實際流量為120 m3/d。本工藝中水解酸化池、缺氧池和三級好氧池的水力停留時間分別為36 h、18 h、90 h(圖1)。

(A)水解酸化池；(B)缺氧池；(C)三級好氧池；(D)沉淀池；(E)清水池

圖1 A2O工藝流程

3 結果與討論

3.1 A2O工藝中鹽分濃度的變化特性

圖2分析了三個反應池中TDS濃度變化。水解酸化池TDS濃度為7030～10900 mg/L(平均濃度為8753.84 mg/L)，缺氧池TDS濃度為6250～10500 mg/L(平均濃度為7836.76 mg/L)，好氧池TDS濃度為6090～9330 mg/L(平均濃度為7498.24 mg/L)。有研究發現在高鹽(0～15000 mg/L)環境下不影響硝化細菌生長繁殖，但鹽的濃度從0～5000 mg/L，從5000～10000 mg/L，從10000～15000 mg/L變化過程中對反硝化菌都有抑制作用[7]。

圖2 A2O各反應池中TDS濃度變化

3.2 脫氮效果與分析

3.2.1 硝化以及反硝化效果與分析

由圖3(a)可看出進水NH3-N濃度變化較大，最低濃度為78 mg/L，最高濃度為750 mg/L，平均濃度為263.40 mg/L。出水濃度變化較小，最小值為8 mg/L，最大值為15 mg/L，平均濃度為10.88 mg/L，平均去除率為95.51%。王鈺楷[8]對一體式anammox工藝處理經厭氧和好氧預處理后的制藥廢水的效果進行了研究，并且試驗結果表明,廢水中氨氮的去除率均可達80%。

如圖3(b)所示，隨時間的變化，進水TN濃度變化也較大。在第1～36 d TN進水平均濃度為544 mg/L，在第40 d降低為300 mg/L，在41～60 d升高到為650 mg/L，在第69 d降低為550 mg/L，之后呈現增長趨勢。相比水質變化較大的進水，出水水質比較穩定，最低濃度為35 mg/L，最高濃度為60 mg/L，平均濃度為46.62 mg/L，平均去除率為91.76%。溫慧凱[7]研究了高鹽廢水反硝化效果，其結果表明亞硝酸去除率最低為63.29%，最高為99.84%。

圖3 A2O生物處理工藝的脫氮效果

3.2.2 脫氮過程中堿度和pH值變化分析

如圖4(a)所示，100 d的進水pH值中大部分都在7.2～8.9范圍內，個別在9.0以上，但最高值為9.3，綜合pH值平均值為8.4。出水pH值在100 d運行中大部分都在8.0?8.9范圍內，一小部分在9.0～9.3范圍內，只有兩天分別顯示為9.4和9.5，綜合pH值平均值為8.7。雷寧表示pH值在8.0～8.4時硝化反應最佳，pH值小于6或大于9.6時將停止硝化過程，而且pH值在7.0～8.0時反硝化反應最佳[9，10]。

如圖4(b)所示，進水的最低堿度為0.89 mg/L，最高濃度為7.88 mg/L，平均濃度為3.12 mg/L。出水最低濃度為2.55 mg/L，最高濃度為7.25 mg/L，平均濃度為4.62 mg/L。本工藝中沒有加堿情況下出水也能保持在正數，因此pH值能保持在堿性，但堿度接近零，緩沖能力相對小。

圖4 A2O工藝pH值和堿度結果

4 結論

(1)A2O工藝反應池的TDS濃度范圍在5300～10900 mg/L，可能影響反硝化菌的繁殖。

(2)氨氮和總氮去除效果好，平均去除率分別為95.26%和91.76%。

(3)在硝化與反硝化過程中，進水和出水pH值大部分在正常范圍內，平均值分別為8.4和8.7。堿度出水平均值為4.62 mg/L，pH緩沖能力相對小。