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1中試工藝選擇與工藝流程

1.1中試工藝選擇在廢水處理工程中，處理工藝的選擇直接關(guān)系到工程投資和運(yùn)行成本的高低，廢水出水水質(zhì)、運(yùn)行管理是否方便可靠等。該廠廢水處理工程生物脫氮改造工藝選擇的宗旨是：充分利用該廠現(xiàn)有污水處理設(shè)施，根據(jù)廢水水量、水質(zhì)情況、處理要求等，借鑒福建省環(huán)境科學(xué)研究院在發(fā)醇類制藥行業(yè)高氨氮有機(jī)廢水處理工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[1]，提出對(duì)現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)生化部分進(jìn)行工藝改造，主體采用具有脫氮能力強(qiáng)的“水解酸化+分段進(jìn)水2級(jí)A/O”處理工藝。分段進(jìn)水多級(jí)A/O工藝強(qiáng)化了反硝化，能獲得較高的脫氮效率。其對(duì)氮的總?cè)コ师荖包括兩部分：一是剩余污泥排放去除的氮量ηEX；二是硝化、反硝化去除的氮量ηDN[2]。對(duì)于分段等比例進(jìn)水，當(dāng)各池的反應(yīng)過程達(dá)到完全硝化和完全反硝化時(shí)。從上式可以看出，反應(yīng)器段數(shù)越多、回流比越大，脫氮效率越高。分段進(jìn)水多級(jí)A/O生物脫氮工藝可以在常規(guī)A/O回流比下獲得更高的脫氮效率[3]。

1.2中試工藝流程中試工藝流程為：抗生素廢水→綜合調(diào)節(jié)池→水解酸化→分段進(jìn)水2級(jí)A/O→生化沉淀→監(jiān)測(cè)排放。具體而言，從廠區(qū)污水處理站綜合調(diào)節(jié)池來的廢水，通過提升泵進(jìn)入水解酸化池，在厭氧條件下利用微生物對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行水解酸化，從而將大分子有機(jī)物分解成簡(jiǎn)單小分子，達(dá)到水解酸化的目的，提高可生化性，有利于后續(xù)反硝化碳源利用及好氧處理。水解酸化池出水分流進(jìn)入“分段進(jìn)水2級(jí)A/O”生化系統(tǒng)的A段，與O段來的硝化液和沉淀池來的活性污泥混合，利用進(jìn)水中的有機(jī)碳源在A段進(jìn)行前置缺氧反硝化脫氮，把NO2－、NO3－轉(zhuǎn)化成N2從水中除去，并降解去除部分有機(jī)物。經(jīng)A段反硝化后的混合液再進(jìn)入O段，進(jìn)一步除去廢水中剩余的有機(jī)物，并進(jìn)行硝化反應(yīng)，把NH3轉(zhuǎn)化成NO2－、NO3－。“分段進(jìn)水2級(jí)A/O”生化系統(tǒng)設(shè)內(nèi)循環(huán)。生化出水進(jìn)入生化沉淀池進(jìn)行泥水分離，污泥回流至A段，出水達(dá)標(biāo)排放。

2主要中試設(shè)備與設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1水解酸化池水解酸化池設(shè)1格，采用鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)安裝生物組合填料。尺寸1.15m×0.5m×1.9m，有效容積1.0m3，有效水力停留時(shí)間為12h。

2.2分段2級(jí)A/O組合池分段2級(jí)A/O組合池1座，尺寸4.0m×2.3m×1.7m，有效容積13.8m3，A/O容積比為1:2。組合池采用鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)分為缺氧區(qū)1、好氧區(qū)1、缺氧區(qū)2、好氧區(qū)2等4個(gè)分格，由隔離鋼板隔開。缺氧區(qū)設(shè)機(jī)械攪拌裝置，池中DO控制在0.05mg/L以下；好氧區(qū)池底設(shè)微孔曝氣盤，池中DO控制在1.5~2.0mg/L。混合液污泥濃度控制在4000mg/L，總污泥負(fù)荷為0.10~0.15kgBOD5/(kgMLSS•d)、0.02~0.03kgTN/(kgMLSS•d)，碳氮比BOD5/TN：3~5。混合液回流比為300%~400%、污泥回流比為100%，設(shè)計(jì)ηDN最高理論脫氮率為90%。

2.3生化沉淀池生化沉淀池設(shè)1格，尺寸0.5m×0.5m×1.7m，表面負(fù)荷1.0m3/(m2•h)。沉淀方式為豎流式，采用鋼結(jié)構(gòu)，與分段2級(jí)A/O組合池合建。中試主要設(shè)備“水解酸化+分段2級(jí)A/O+生化沉淀”組合池。

3結(jié)果與討論

3.1水解酸化+分段進(jìn)水2級(jí)A/O工藝處理效果為減少污泥馴化時(shí)間，水解酸化池和A/O生化池全部接種廠區(qū)現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)生化池的污泥，污泥質(zhì)量濃度約4000mg/L。系統(tǒng)采用連續(xù)進(jìn)水方式開始運(yùn)行，待達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)后轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行階段，并對(duì)一個(gè)月的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄分析。結(jié)果統(tǒng)計(jì)見圖1、圖2和圖3，以下測(cè)定結(jié)果均為水解酸化進(jìn)水及生化沉淀出水。從圖1可以看出，在連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行期間，進(jìn)水COD濃度在4051~5326mg/L之間，平均值為4526mg/L；生化沉淀出水COD濃度在296~396mg/L之間，平均值為346mg/L；COD平均去除率為92.3%。中試生化系統(tǒng)對(duì)COD有較好的去除效果，可保證處理出水滿足園區(qū)污水處理廠接管標(biāo)準(zhǔn)要求（即COD≤500mg/L）。但抗生素廢水經(jīng)生化系統(tǒng)處理出水還含有一定量較難降解的COD。從圖2可以看出，在連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行期間，進(jìn)水氨氮濃度在341~472mg/L之間，平均值為415mg/L；生化沉淀出水氨氮濃度在2.5~15mg/L之間，出水氨氮平均值為8.5mg/L；氨氮平均去除率為98.0%。中試生化系統(tǒng)對(duì)氨氮有很好的去除效果，可保證處理出水滿足園區(qū)污水處理廠接管標(biāo)準(zhǔn)要求（即氨氮≤45mg/L）。從圖3可以看出，在連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行期間，進(jìn)水總氮濃度在408~513mg/L之間，平均值為476mg/L；生化沉淀出水總氮濃度在41~60mg/L之間，平均值為48mg/L；總氮平均去除率為89.8%。中試生化系統(tǒng)對(duì)總氮有很好的去除效果，可保證處理出水滿足園區(qū)污水處理廠接管標(biāo)準(zhǔn)要求（即總氮≤70mg/L），出水總氮已達(dá)到中試試驗(yàn)預(yù)定目標(biāo)。

3.2“水解酸化+分段進(jìn)水2級(jí)A/O”工藝與原工藝比較

3.2.1污染物去除效果比較中試“水解酸化+分段進(jìn)水2級(jí)A/O”工藝與廠區(qū)現(xiàn)有“SBR+多級(jí)接觸生化”工藝對(duì)COD、氨氮和總氮的處理效果對(duì)比結(jié)果見圖4、圖5和圖6。觀察圖4、圖5和圖6，在這一階段內(nèi)，中試進(jìn)水與現(xiàn)有廠區(qū)污水處理系統(tǒng)相同，中試工藝系統(tǒng)出水COD濃度基本保持在400mg/L以下，氨氮濃度保持在15mg/L以下，總氮濃度保持在60mg/L以下，和廠區(qū)現(xiàn)有污水處理工藝系統(tǒng)相比，出水水質(zhì)較好且波動(dòng)小，特別是總氮指標(biāo)去除效果好。主要是由于中試系統(tǒng)采用了分段進(jìn)水2級(jí)A/O與內(nèi)循環(huán)完全混合處理技術(shù)，對(duì)進(jìn)水進(jìn)行了大量的稀釋，使得系統(tǒng)抗沖擊能力強(qiáng)，進(jìn)水COD、氨氮、總氮等波動(dòng)較大時(shí)仍能保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、出水指標(biāo)正常。此外，也說明分段進(jìn)水2級(jí)A/O工藝強(qiáng)化了反硝化效果，脫氮效率高。

3.2.2運(yùn)行費(fèi)用與管理比較結(jié)合廠區(qū)現(xiàn)有工藝的運(yùn)行情況，污水處理運(yùn)行費(fèi)用占主要部分的為堿費(fèi)和電費(fèi)。堿主要是用在氨氮硝化產(chǎn)酸，pH值下降所需堿度的補(bǔ)充。根據(jù)理論計(jì)算，每硝化1g氨氮需消耗堿度(以CaCO3計(jì)，下同)7.14g，反硝化1g硝酸鹽氮產(chǎn)生堿度3.57g。反硝化過程產(chǎn)生的堿可作為硝化過程堿度補(bǔ)充，減少堿消耗量。同時(shí)缺氧反硝化過程需要大量有機(jī)物碳源，大量COD被利用降解去除，減少好氧段降解COD需氧量。因此，中試“分段進(jìn)水2級(jí)A/O”工藝與現(xiàn)有污水處理工藝對(duì)比，總氮平均去除率從42.9%提高到89.8%，反硝化脫氮比例大大提高，可節(jié)省約40%以上的耗堿量及20%以上的耗氧量，大大降低處理運(yùn)行費(fèi)用。分段進(jìn)水2級(jí)A/O工藝采用連續(xù)進(jìn)水出水方式運(yùn)行，與現(xiàn)有SBR間歇工藝相比，無需控制進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水等復(fù)雜操作過程，降低了操作強(qiáng)度，運(yùn)行管理方便。

4結(jié)論

“水解酸化+分段進(jìn)水2級(jí)A/O”組合工藝對(duì)該抗生素廢水處理效果良好、抗沖擊能力強(qiáng)運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)進(jìn)出水COD平均濃度從4526mg/L降到346mg/L，氨氮平均濃度從415mg/L降到8.5mg/L，總氮平均濃度從476mg/L降到48mg/L，平均去除率分別為92.3%、98.0%和89.8%，出水水質(zhì)達(dá)到園區(qū)污水處理廠接管標(biāo)準(zhǔn)（COD≤500mg/L、氨氮≤45mg/L、總氮≤70mg/L）。水解酸化提高有機(jī)物可生化性，有利于后續(xù)分段進(jìn)水2級(jí)A/O缺氧段反硝化碳源利用。分段進(jìn)水2級(jí)A/O工藝強(qiáng)化了反硝化，與廠區(qū)現(xiàn)有“SBR+多級(jí)接觸生化”工藝相比較具有脫氮效率高、運(yùn)行費(fèi)用省和運(yùn)行管理方便等優(yōu)勢(shì)?！八馑峄?分段進(jìn)水2級(jí)A/O”組合工藝適用于該抗生素廠廢水處理生物脫氮改造。

作者：馮義彪單位：福建省環(huán)境科學(xué)研究院