HCR工藝處理有機(jī)磷農(nóng)藥廢水的試驗(yàn)研究
簡介：有機(jī)磷農(nóng)藥廢水中COD含量高達(dá)數(shù)萬mg/L，主要為難降解的有機(jī)物。廢水中的有機(jī)磷對微生物生長具有很強(qiáng)的抑制作用，長期以來，有機(jī)磷農(nóng)藥廢水被認(rèn)為是一種極難處理的高濃度有機(jī)廢水。不少環(huán)境工作者紛紛致力于這方面的研究，現(xiàn)有的處理方法有：傳統(tǒng)推流式活性污泥法、活性炭吸附法、堿解及濕式氧化法等。國內(nèi)最常用的方法是活性污泥法[1]和堿解法[2]，也有不少學(xué)者采用超聲波[3]和光催化氧化[4]技術(shù)對有機(jī)磷農(nóng)藥廢水進(jìn)行處理試驗(yàn)研究，這些研究都已經(jīng)取得一定的效果。
某農(nóng)藥廠當(dāng)前采用推流式活性污泥法處理其有機(jī)磷農(nóng)藥生產(chǎn)廢水，該方法具有進(jìn)水濃度低、有機(jī)容積負(fù)荷低等缺點(diǎn)，一方面需大量稀釋高濃度有機(jī)磷農(nóng)藥廢水，另一方面需占大量的土地。該廠為擴(kuò)大生產(chǎn)，需改建或擴(kuò)建污水處理設(shè)施，但受占地所限，需尋求一種先進(jìn)的工藝以減少占地，節(jié)省投資。為此，該廠委托桂林工學(xué)院環(huán)境工程技術(shù)研究所進(jìn)行有機(jī)磷農(nóng)藥廢水的處理試驗(yàn)研究。
1試驗(yàn)材料與方法
1.1試驗(yàn)水樣
本次試驗(yàn)所用廢水由某農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)提供，系用敵敵畏的生產(chǎn)廢水和氧化樂果生產(chǎn)廢水按一定比例配制而成的混合廢水，水質(zhì)資料見表1。
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表1 敵敵畏合成廢水與氧化樂果合成廢水混合廢水水質(zhì)特征
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1.2試驗(yàn)設(shè)備
試驗(yàn)采用HCR[5]為主反應(yīng)器，系統(tǒng)主要由反應(yīng)器和沉淀池組成（圖1），反應(yīng)器有效容積為15L，沉淀池有效容積為30L。我們曾將這一技術(shù)成功地應(yīng)用于南寧味精廠的廢水治理工程中[6]，并取得了顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。
1.3試驗(yàn)方法
本試驗(yàn)接種污泥采用某農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)有活性污泥系統(tǒng)的剩余污泥，經(jīng)培養(yǎng)馴化而成。先進(jìn)行濃度沖擊試驗(yàn)，即固定進(jìn)水流量，逐步增加進(jìn)水COD，確定HCR能承受的最高進(jìn)水COD和去除率較理想的進(jìn)水COD；再進(jìn)行負(fù)荷沖擊試驗(yàn)，即固定進(jìn)水流量在某COD值，逐步增加進(jìn)水流量，確定HCR的最大容積負(fù)荷和最佳停留時間。
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1.4分析測試項(xiàng)目及方法
試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)過程的主要分析測試項(xiàng)目有：SV、MLSS、MLVSS、CODCr等，分析方法均采用環(huán)境監(jiān)測統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[7]。
在試驗(yàn)過程中，對溶解氧濃度、進(jìn)出水pH值、溫度、活性污泥的性狀隨時進(jìn)行監(jiān)控，以便及時做出調(diào)整，保證HCR系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
2試驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1濃度沖擊試驗(yàn)結(jié)果
本階段進(jìn)水流量保持在37.44L/d，進(jìn)水pH保持在9以上，控制HCR內(nèi)溶解氧在3～5mg/L，逐步增加進(jìn)水COD，每運(yùn)行兩天取一次樣。一般是在污泥被馴化穩(wěn)定運(yùn)行一周后再開始取樣監(jiān)測。
①進(jìn)水COD濃度與活性污泥的特性
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試驗(yàn)結(jié)果表明（圖2），在以有機(jī)磷農(nóng)藥廢水為單基質(zhì)、采用HCR處理的情況下，隨著進(jìn)水COD的升高，微生物活性指標(biāo)SV、MLSS、MLVSS、SVI、f（MLVSS/MLSS）有如下變化規(guī)律（表2）：
①進(jìn)水流量與活性污泥特性
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由試驗(yàn)結(jié)果知（圖4），進(jìn)水COD穩(wěn)定在4200mg/L左右，隨著進(jìn)水流量的增加，微生物活性指標(biāo)SV、MLSS、MLVSS、SVI和f（MLVSS/MLSS）等有如下變化規(guī)律（表4～6）：
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(1)MLSS、MLVSS、SV等微生物活性指標(biāo)的變化規(guī)律相近，均表明當(dāng)進(jìn)水流量為78.24L/d（COD進(jìn)水負(fù)荷為21.9kgCOD/(m3·d)）時，在HCR內(nèi)微生物仍具有一定的活性，一旦超過該值時污泥就基本上失去活性。
(2)HCR活性污泥的SVI值維持在25mL/g以下，其f（MLVSS/MLVSS）維持在0.3以下，均表明其污泥活性較差。
②進(jìn)水流量與COD去除效果
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由試驗(yàn)結(jié)果知（圖5），進(jìn)水COD穩(wěn)定在4200mg/L左右時，隨著進(jìn)水流量的增加，COD去除率、COD容積負(fù)荷和有機(jī)磷去除率等表征HCR去除效果的指標(biāo)呈現(xiàn)出如下變化規(guī)律：
出水COD、COD去除率、COD容積負(fù)荷、有機(jī)磷去除率等表征HCR處理效果的指標(biāo)的變化規(guī)律相近，均表明當(dāng)進(jìn)水流量為78.24L/d（COD進(jìn)水負(fù)荷為21.9kgCOD/(m3·d)）時，HCR具有一定的處理效果，一旦超過該值時處理效果就變得極差。
③結(jié)果分析
由以上試驗(yàn)結(jié)果知，保持進(jìn)水COD大致不變的情況下，進(jìn)水流量為78.24L/d（COD進(jìn)水負(fù)荷為21.9kgCOD/(m3·d)）是HCR處理效果和微生物活性發(fā)生突變的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，進(jìn)水流量增加到85.96L/d時（COD進(jìn)水負(fù)荷增加到23.9kgCOD/(m3·d)），微生物的生長受到明顯抑制，HCR處理效果也隨著變差。分析其原因，由于進(jìn)水量太大，導(dǎo)致水力停留時間太短（進(jìn)水流量為78.24L/d時水力停留時間為4.6h，進(jìn)水流量為85.96L/d時水力停留時間為4.2h，圖6），進(jìn)入反應(yīng)器中的有毒物質(zhì)有機(jī)磷農(nóng)藥不能及時降解，因此在反應(yīng)器中濃度相對較高，從而達(dá)到抑制微生物生長的濃度，因此微生物生長受到抑制，從而處理效果受到影響。
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3試驗(yàn)結(jié)論及存在問題
3.1試驗(yàn)結(jié)論
通過HCR處理某農(nóng)藥廠有機(jī)磷農(nóng)藥廢水的濃度沖擊試驗(yàn)和負(fù)荷沖擊試驗(yàn)可得出以下結(jié)論：
①進(jìn)水有機(jī)磷農(nóng)藥廢水COD達(dá)到約6000mg/L時，HCR仍具有一定的處理效果，比較適合的進(jìn)水COD在5300mg/L左右，此時COD去除率在50%左右。
②HCR處理有機(jī)磷農(nóng)藥廢水的最短水力停留時間約為4.6h，處理有機(jī)磷農(nóng)藥廢水的最大容積負(fù)荷約為7.4kgCOD/(m3·d)。
③HCR對有機(jī)磷農(nóng)藥廢水雖然有一定處理效果，容積負(fù)荷比推流式曝氣池高，但去除率不高。
3.2存在問題
①由于有機(jī)磷農(nóng)藥廢水對微生物有毒性作用，建議在進(jìn)一步的試驗(yàn)中考慮一些預(yù)處理技術(shù)將廢水中有機(jī)磷去除大部分。
②文獻(xiàn)[8]中應(yīng)用共基質(zhì)理論處理難降解有機(jī)物的試驗(yàn)研究，建議在進(jìn)一步的試驗(yàn)中投加白糖作為共基質(zhì)，研究在共基質(zhì)條件HCR對有機(jī)磷農(nóng)藥的處理效果。
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