水解酸化+SBR工藝處理工業(yè)園區(qū)廢水
摘要：采用水解酸化+SBR 工藝處理以染料廢水為主的綜合工業(yè)廢水， 并通過模糊控制實現(xiàn)了SBR 法以處理水質(zhì)為目的的在線控制。該工藝處理此類廢水具有效果好， 運行費用低等特點。運行調(diào)試結(jié)果表明： 在進水CODCr平均650mg/L 條件下， 出水可達國家綜合排放二級標準。
關(guān)鍵詞：水解,酸化,SBR,廢水,處理
1 工程概況
某污水處理廠為內(nèi)蒙古某工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)廢水及部分生活污水處理工程。該工業(yè)園區(qū)內(nèi)建成的和在建企業(yè)有染料， 制鈉， 聚乙烯， 熱電廠等企業(yè)。該工業(yè)園區(qū)原僅采用自然蒸發(fā)的方式進行處理或未經(jīng)處理直接排放于天然溝渠， 不符合環(huán)保排放標準要求， 嚴重污染了環(huán)境。
2 各部分廢水水質(zhì)水量
目前， 該工業(yè)園區(qū)內(nèi)已建成的企業(yè)有染料廠，熱電廠， 制鈉工廠， 氯化聚乙烯廠， 氯化異氰尿酸， 氯酸鈉廠等， 產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中陸續(xù)建設(shè)的企業(yè)多以化工為主。生產(chǎn)廢水中含有焦油、酚類、氨氮等物質(zhì)， 屬難于處理的廢水。上述工業(yè)廢水中， 氯酸鈉廠產(chǎn)生的廢水含鹽量較大， 廢水中含有強氧化劑如游離氯、次氯酸鈣、次氯酸鈉等， 若該部分廢水直接排入污水處理廠， 會對污水處理工藝尤其是生化反應(yīng)階段影響較大， 因此在設(shè)計中采用清污分流和輕重分流的原則， 將上述廢水單獨排入蒸發(fā)池內(nèi)處理。其他企業(yè)產(chǎn)生的污水進行預(yù)處理后排入污水處理廠。污水處理廠接納的排污企業(yè)有染料廠， 熱電廠， 制鈉廠， 氯化聚乙烯廠及部分生活污水。各部分廢水水質(zhì)及水量見表1。出水要求符合國家污水綜合排放標準（GB 8978-1996） 二級排放標準。
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3 廢水處理工藝
3.1 預(yù)處理工藝
預(yù)處理工藝設(shè)計的基本原則為清污分流， 含鹽量高污染物和含鹽量低污染物分離， 對微生物有毒有害物質(zhì)和低毒物質(zhì)分離（主要是酞菁和靛藍兩種廢水中的銅離子）。對重污染、影響微生物的有毒有害物質(zhì)設(shè)置預(yù)處理工藝加以處理， 高含鹽污染物質(zhì)利用當?shù)刈匀徽舭l(fā)量大、荒蕪土地范圍大的特點設(shè)置蒸發(fā)池進行污水處理。
預(yù)處理站處理廢水為酞菁和靛藍兩種高濃度廢水， 設(shè)計規(guī)模3600 m3/d。
預(yù)處理流程圖見圖1。
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預(yù)處理工藝調(diào)試主要是西北染料廠鐵炭反應(yīng)器的調(diào)試， 調(diào)節(jié)進水負荷， 鐵炭反應(yīng)時間。在設(shè)計鐵屑和焦炭比例為1： 3 的情況下， 一周的調(diào)試期內(nèi)，進水銅離子在50～110mg/L 的范圍， 出水銅離子小于0.5mg/L。鐵炭反應(yīng)器的調(diào)試和運行期間發(fā)現(xiàn)鐵屑的更換頻率比較大， 半年約更換反應(yīng)器容積1/3，而且反應(yīng)器利用效率逐漸降低， 鐵炭有結(jié)塊現(xiàn)象。
3.2 污水廠工藝流程
目前國內(nèi)工業(yè)廢水處理主要采用物化工藝、生化工藝和兩種工藝相結(jié)合。針對該園區(qū)生產(chǎn)廢水水質(zhì)水量特點以及將來便于運行管理， 確定主要生化工藝采用水解酸化+SBR 生物處理聯(lián)合工藝。
水解酸化是厭氧消化過程的第一、第二兩個階段， 利用兼性厭氧菌， 將水中非溶解態(tài)有機物截留并逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鈶B(tài)有機物， 將難生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子有機物質(zhì)， 提高廢水的可生化性， 以利于后續(xù)好氧生物處理單元能以較少的能耗和較短的停留時間而得到高效處理[1， 2]。
水解酸化+SBR 法廣泛用于工業(yè)廢水處理， 特別適用于間歇排放的工業(yè)廢水， 而許多廢水中的底物濃度隨時間變化很大， 如果處理這樣廢水的SBR 法以同一反應(yīng)時間運行， 那么當進水底物濃度很高時， 處理水質(zhì)可能達不到要求， 當進水底物濃度很低時， 則反應(yīng)時間可能過長， 這既浪費了能量， 又易于發(fā)生污泥膨脹。顯然， 在反應(yīng)階段根據(jù)反應(yīng)器內(nèi)底物濃度的變化來控制反應(yīng)時間將避免這一問題。本項工程中， 將氧化還原電位(ORP)、溶解氧濃度(DO)、pH 作為反應(yīng)器中底物降解程度的間接指標。通過模糊控制實現(xiàn)了SBR 法以處理水質(zhì)為目的的在線控制[3， 4]。具體工藝流程見圖2。
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3.3 主要構(gòu)筑物設(shè)備及設(shè)計參數(shù)
污水處理廠按20000m3/d 進行總體布局， 分期建設(shè)。一期污水廠平均日污水量8000m3， 其中粗格柵、提升泵站按遠期考慮， 其他設(shè)備及構(gòu)筑物按一期處理水量設(shè)計。
（1） 調(diào)節(jié)池
調(diào)節(jié)水質(zhì)水量酸堿度及溫度等。調(diào)節(jié)時間為8 小時， 為防止池底淤積， 在池內(nèi)設(shè)置2 臺潛水攪拌機。調(diào)節(jié)池出水采用三臺潛水泵提升進入水解酸化池。調(diào)節(jié)池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
（2） 水解酸化池
水解酸化池內(nèi)的水力停留時間為6h， 池內(nèi)安裝 2.0m 高半軟性填料。進水采用底部穿孔管進水， 通過進水的上升流速可將水解酸化池內(nèi)的污泥呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)， 以達到污泥與廢水充分接觸的目的。出水采用頂部配水管溢流出水。水解酸化池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
（3） 序批式反應(yīng)池
SBR 反應(yīng)池是SBR 法的核心， 在整個污水處理過程中， 它既充當曝氣池， 又擔當二沉池。此次工程中建設(shè)4 座SBR 反應(yīng)池。SBR 池工作周期為 12h， 其中進水3h， 曝氣最大5h， 進水2h 開始曝氣， 沉淀2h， 出水2h， 排泥1h， 待機1h。BOD 容積負荷0.25kg/m3·d， 曝氣時間比： 0.416， 氣水比： 10/1， 進水BOD 為180mg/L， 出水30mg/L， 總池容積為8448m3， 污泥指數(shù)SVI 為90， 混合液污泥濃度MLSS 為3000mg/L。每周期單池處理水量 1000m3。池體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
（4） 貯泥調(diào)節(jié)池
污泥處理系統(tǒng)設(shè)計考慮SBR 系統(tǒng)內(nèi)污泥沉降性能良好， 間歇運行方式不利于絲狀菌繁殖， 基本不存在污泥膨脹， 故污泥處理采用直接脫水， 貯泥調(diào)節(jié)池池濃縮貯泥于一池。對脫水機械起調(diào)蓄平衡作用。貯泥調(diào)節(jié)池總干污泥量1.28m3/d， 產(chǎn)泥系數(shù) 0.85， 進池污泥含水率99.5% 。出池污泥含水率 98.5%。貯泥調(diào)節(jié)池設(shè)計采用2 組池子， 單池有效容積為140 m3， 運行方式為單池間歇式運行。
4 工程調(diào)試及運行
4.1 污泥培養(yǎng)
污泥培養(yǎng)采用接種馴化法， 水解酸化池和SBR 池接種污泥均取自某污水處理廠的脫水污泥， 接種量為30 噸（水解酸化池10 噸， SBR 池20 噸）， 污泥含水率為79%。由于水解酸化內(nèi)污泥附著在填料上的時間比較長， 因此開始污泥馴化主要工作是進行SBR 池好氧污泥的培養(yǎng)。
馴化開始時， 在SBR 池中分別注入2/3 池低濃度的熱電廠廢水， 其余為其他廢水， 進行連續(xù)鼓風悶曝2d， 當反應(yīng)池內(nèi)出現(xiàn)少量活性污泥絮狀物時， 即進入下一個周期運行。投入廢水占設(shè)計進水水量的比例由30%逐漸提高到100%， 使微生物緩慢適應(yīng)處理的水質(zhì)。經(jīng)過一個月時間， SBR 池內(nèi)污泥濃度應(yīng)增加到3000mg/L， 完成了活性污泥的培養(yǎng)。水解酸化池內(nèi)微生物生長較慢， 大約經(jīng)歷兩個月的時間， 培養(yǎng)細菌階段結(jié)束， 經(jīng)過生物鏡檢， SBR 內(nèi)可以明顯觀察到存在大量的原生動物。水解池內(nèi)填料表面也形成良好生物膜， 整個工程投入正式運行。圖3 為調(diào)試期間進出水水質(zhì)變化曲線。
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4.2 運行效果
廢水處理工程經(jīng)過兩個多月的調(diào)試運行后， 各項出水指標均達到設(shè)計要求。各構(gòu)筑物運行處理效果見表4。
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5 工程總投資及技術(shù)經(jīng)濟指標
工程總占地面積2.75 萬m2， 工程總投資1475.95 萬元。由于該廢水中成分比較復雜， 該工程設(shè)備、安裝材料均考慮防腐， 造成工程投資增大。總投資構(gòu)成及運行成本見表5。
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6 結(jié)論
該工業(yè)園區(qū)產(chǎn)生的工業(yè)廢水具有成分復雜，水質(zhì)波動較大等特點， 采用一般的生物處理方法難于達到效果。采用水解酸化-SBR 法進行處理，結(jié)果表明該工藝是可行的， 且處理效果好， 出水水質(zhì)穩(wěn)定， 耐沖擊負荷能力強。該工程具有運行費用低， 占地面積小， 結(jié)構(gòu)緊湊的特點， 并且系統(tǒng)操作技術(shù)要求低， 自動程度高， 操作靈活， 便于管理。
水解酸化池作為整套處理系統(tǒng)的前處理部分， 主要利用水解酸化工藝的特點， 去除了大量的有機物和SS， 提高了廢水的可生化性， 降低了后續(xù)工藝的有機負荷， 同時起到調(diào)節(jié)水質(zhì)水量的作用， 因此水解酸化池在整個處理系統(tǒng)中是十分重要的。
SBR 池對水質(zhì)的波動具有很強的適應(yīng)能力，是整個工程中最重要的處理構(gòu)筑物， 大部分有機物是通過SBR 池從廢水中去除的。通過在線儀器控制SBR 池的鼓風曝氣量， 有效地節(jié)省了電能的消耗， 且SBR 工藝不會發(fā)生污泥膨脹， 污泥產(chǎn)量低， 降低了污泥的處理費用， 大大降低了處理成本。
參考文獻
1 孫美琴， 彭超英. 水解酸化-好氧生物法處理工業(yè)廢水[J]， 工業(yè)水處理， 2003， 5： 16-18.
2 胡紀萃.廢水厭氧生物處理理論與技術(shù)[M]， 北京， 中國建筑工業(yè)出版社， 2003.
3 彭永臻.SBR 法的五大優(yōu)點. 中國給水排水， 1993， 9 （ 2） ： 29-31.
4 王淑瑩， 彭永臻.利用溶解氧濃度作為SBR 法過程控制和反應(yīng)時間控制參數(shù)， 中國環(huán)境科學， 1998， 18 （5）： 415-418.
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