廢水生化處理工段降解效能分析

王 玲

（晉能控股煤業集團有限公司環境督查大隊，山西 大同 037003）

1 工程條件

某工廠廢水排水量在169～215 m3/h，平均排水量為192 m3/h，排出的廢水有生活污水、低溫甲醇洗廢水、地面沖洗水、酚氨回收廢水等。設計污水處理站時考慮到工廠未來發展需求，并且分析了全廠排水量、不可預見的水量以及生產污水波動性等，最終選用360 m3/h 儲量的污水處理站。污水處理站對廢水進行物化預處理，處理掉大量酚類物質及其副產物，使廢水中COD 比例快速降低，在2 000～5 000 mg/L，總酚質量濃度通常不超過300 mg/L。因為工業廢水中的氨氮濃度較高，且含有大量可生物降解的污染物，所以生化處理工藝是處理廢水最高效且性價比最高的方式[1]。

2 生化處理工段的COD 降解效能

2.1 生化處理工藝啟動階段的COD 去除效果

2.1.1 生物增濃同步脫氮池啟動階段COD 去除效果

廢水中總酚和COD 的大小是判斷COD 去除效果的重要依據。進出水中含量最高的有毒有害物質為總酚[2]。進水COD 在初始啟動階段約為600 mg/L，經過處理后，出水處COD 值不斷降低，直至100 mg/L時保持穩定狀態。COD 去除率超過70%，出水水質能保持穩定狀態。說明接種的含水量超過80%污泥經過處理后，污泥生物活性喪失，可以為下一步活性污泥的培養打好基礎。總酚處理效果見圖1。

圖1 生物增濃同步脫氮池啟動階段總酚處理效果

圖1 顯示，進水ρ（總酚）在初始階段平均為240mg/L，最低150 mg/L，最高350 mg/L。出水ρ（總酚）平均在50 mg/L。總酚去除率基本波動在70%～90%，平均為80%。含酚廢水的接種污泥經過處理后，恢復了生物活性，說明生物增濃工藝對降解含酚廢水有一定作用[3]。

2.1.2 改良A/O 池啟動階段的效果

廢水經過生物增濃工藝后，出水大部分有毒有害物質被降解或去除，此時的出水就是改良A/O 處理工藝的進水，進水波動較大。改良A/O 處理工藝進一步的提高COD 去除率，利用硝化和反硝化作用將廢水中的氨氮分解成硝酸鹽氮，然后將其去除，COD 的去除效果見圖2。

圖2 改良A/O 池啟動階段COD 處理效果

從圖2 可知，改良A/O 處理工藝時間為100 d，進水COD 在初始階段為160 mg/L，最高240 mg/L，平均為200 mg/L。這是因為，廢水經過生物增濃工藝后，出水大部分有毒有害物質被降解或去除。改良A/O 工藝的COD 去除效果隨著操作時間的增加而增加。改良A/O 處理工藝進行到80～90 d 時，COD 波動變小基本保持在110～120 mg/L，COD 去除率基本波動在15%～55%，平均為25%，測試結果證明改良A/O 工藝對COD去除率有進一步提高作用。

2.2 生化處理工藝穩定運行階段的COD 去除效果

廢水經過生物增濃和改良A/O 工藝后進入穩定運行階段，經過生物增濃工藝后池內污泥沉降比在20%～30%之間，污泥質量濃度在3 000～4 000 mg/L 左右；經過改良A/O 工藝后池內污泥沉降比降低到10%～20%，污泥質量濃度降低到2 000～3 000 mg/L，COD 處理效果如圖3 所示。

圖3 生物增濃同步脫氮池+改良A/O 池穩定運行階段COD 處理效果

根據圖3 顯示，進水COD 在1 000～1 300 mg/L，出水則基本保持在100 mg/L，對應的COD 去除率平均維持在90%。進水總酚質量濃度在250 mg/L，出水為20 mg/L，總酚去除率也達到90%。因為接種污泥本身具有較好的去除酚的能力，所以隨著處理單元生物量的增加，啟動階段的馴化培養提高了現場廢水處理能力。

3 生化處理工段的脫氮效果

3.1 生化處理工藝啟動階段的脫氮效果

由于脫氮池啟動階段時進水大部分為生活污水和人工配水，其毒害物質成分較小，對硝化細菌抑制作用不大，所以在廢水經過生物增濃工藝時，氨氮去除率達到60%～70%。同時，因為處理廢水前期生物量的大幅度增加，對氮的需求量也隨之增加。所以導致在廢水經過生物增濃工藝時氨的去除效果較高[4]。

圖4 為進行改良A/O 工藝時的去除氨氮的效果數據。進水初始階段的氨氮質量濃度為70 mg/L，最高為180 mg/L，平均保持在120 mg/L。其脫氮效果會隨著氨氮質量濃度的增加而提升。

圖4 改良A/O 池啟動階段氨氮處理效果

根據圖4 數據，生物增濃工藝結束后得到的出水就是改良A/O 工藝的進水，此時廢水中的氨氮成分還沒有得到較好地去除，經過改良A/O 工藝后，進水時ρ（氨氮）為70 mg/L，出水時ρ（氨氮）為50 mg/L，氨氮去除率從30%增加到70%。這表明，隨著工藝的變化，改良A/O 工藝對廢水中的氨氮去除效果比生物增濃工藝更好。改良A/O 工藝在初始階段時，氨氮去除效果不明顯，因為硝化細菌的生長需要一段時間慢慢增長，要氨氮去除率得到大幅提升，A/O 池中的硝化細菌就要花費較多時間去生長。除此之外，硝化細菌還會隨著廢水一起排出，所以懸浮生長過程中，必須保證污泥回返率維持在足夠的量上，才能保持較高的硝化速率。為了實現最大的氨氮去除效果，現場調試中改良A/O 處理工藝時間設置為100 d。

3.2 生化處理工藝穩定運行階段的脫氮效果

廢水經過生物增濃工藝后逐漸進入穩定運行階段，進水氨氮濃度主要有由高到低兩個階段。技術改造前是高進水氨氮濃度階段，技術改造后是低進水氨氮濃度階段。

污水處理站在處理廢水的初始階段時，沒有清晰表現出脫氮方面的效果。經過生物增濃工藝后廢水中的氨氮去除率為30%。由于初始階段時進水氨氮質量濃度平均在200 mg/L，對池內反硝化菌有抑制作用，此外，廢水中的烷基吡啶、甲酚、苯酚、烷基萘胺等物質在濃度處于一定水平時，對硝化細菌會產生抑制影響。但在處理的后期階段，脫氮效果明顯提高，對酚氨回收工段進行改善，進水氨氮質量濃度由200 mg/L 降至70 mg/L，同時為了提高氨氮處理效果，在池內投入適量堿度。所以，在處理的后期階段氨氮去除率提升至80%。廢水中絕大多數酚類物質及其副產物在經過生物增濃工藝后被降解或去除，生物增濃工藝結束后得到的出水就是改良A/O工藝開始前的進水，此時的進水中有毒有害成分較少，總酚質量濃度在40～60 mg/L，在這樣的水質條件下，可以為硝化細菌提供較好的生長環境，為接下來的A/O 工藝順利實施打下了基礎。在穩定運行階段的改良A/O 池氨氮去除效果見圖5。

圖5 改良A/O 池穩定運行階段氨氮去除效果

根據圖5 得知，改良A/O 工藝實施后到達的穩定階段時，氨氮去除率最低70%，最高95%，平均保持在80%，出水氨氮質量濃度維持在5～10 mg/L，說明氨氮去除效果不錯。一方面，因為污水處理系統在進行生物增濃工藝后有一定的氮效果，幫助A/O 池進水氨氮質量濃度從70 mg/L 降至30 mg/L；另一方面，在進行改良A/O 工藝處理前，在池內增加低溫甲醇洗滌廢水管道，為硝化細菌提供足量碳源使其更好生長，也為更好地去除廢水中的氨氮。

4 結論

1）廢水處理初期，經過生物增濃工藝的實施，總酚去除率為80%，COD 去除率為70%，出水再經過改良A/O 工藝的實施后，COD 去除率為30%；穩定運行階段，廢水經過生物增濃及A/O 工藝的聯合處理，出水總酚質量濃度保持20 mg/L，COD 去除率為90%，總酚去除率基本維持在90%。

2）廢水處理初期，經過生物增濃工藝的實施，氨氮去除率在60%～70%，出水再經過改良A/O 工藝的實施后，脫氮效果有明顯提升，氨氮去除率為70%；穩定運行階段，生物增濃工藝后的氨氮去除率為80%，改良A/O 工藝后的氨氮去除率為80%，出水氨氮質量濃度在5～10 mg/L。