藍梅，周淇，顧國維
（同濟大學(xué) 污染控制與資源化國家重點實驗室，上海 200092）

　　摘要：采用厭氧水解與活性污泥處理方法對經(jīng)預(yù)處理的含有酚類、苯類和蒽醌類的混合化工污水進行了處理研究。實驗結(jié)果表明：當厭氧水解的水力停留時間為 9 h時，經(jīng)水解酸化，廢水的 m（BOD₅）／m（CODcr）可提高 34.2％，當上流式厭氧濾池進水CODcr的質(zhì)量濃度為 700－900 mg／L，總水力停留時間為 36 h的條件下經(jīng)厭氧水解一好氧處理，出水 CODcr去除率達 56.8％，色度，SS，BOD₅去除率分別為 93.8％，55.9％，87.6％。
　　關(guān)鍵詞：化工廢水；廢水處理；厭氧水解；好氧；活性污泥法
　　中圖分類號：X703.l；X78
　　文獻標識碼：A
　　文章編號：1009－2455（2003）01－0026－04

A Treatment of Hardly Degradable Mixed ChemicaI Wastewater.with BiochemicaI System
LAN Mei, ZHOU Qi, GU Guo-wei
(State Key toboratory Of Pollution COntrol and Resource Reuse, Tongh Universit}. Shanghai 200092, China)

　　Abstract: A treatment of pre-treated mixed chemical wastewater containing phenol, benzene, anthraquinone,etc. using anaerobic hydrolysis and activated sludge method was tested. The results of the test showed: when the HRT of the anaerobic hydrolysis was 9 h, the m(BOD₅) / m(CODcr) of the hydrolyzed and acidified wastewater increased by 34.2%; when the p(CODcr,) of the inlet water of the up-flow aerobic filter tank was 700 ～ 900 mg/L and the total HRT was 36 h, the CODc, removaI rate of the outlet water after anaerohic hydrolysis-aerobic treat-ment reached 56.8%, the removal rates of colourity, SS and BOD₅ being 93. 8%, 55. 9% and 87. 6% respec-tively.

　　Key words: chemical wastewater; wastewater treatment; anaerobic hydroIysis; aerobic; activated sludgemethod

　　目前國內(nèi)工業(yè)廢水的處理主要采用廠內(nèi)單獨處理。隨著我國工業(yè)的發(fā)展出現(xiàn)了越來越多的化工開發(fā)區(qū)，這就使得混合化工廢水的治理成為一個亟需解決的課題，本研究采用厭氧水解一活性污泥法對江蘇省某市化工開發(fā)區(qū)的混合廢水進行了治理研究。

1 試驗概況

1.1 廢水來源及特點

　　該開發(fā)區(qū)以化學(xué)工業(yè)為主，廢水主要是有機化工、染料、醫(yī)藥中間體及其它精細化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中排放的工業(yè)污水，全區(qū)廢水總量達 4000 t／d。主要含有揮發(fā)酚類。苯類、硝基苯類、蔥酮類及其相應(yīng)的衍生物，對該污水所做的生物毒性試驗表明屬重毒，對生化反應(yīng)有抑止或毒害作用。試驗用水的水質(zhì)指標如表l。

表1 試驗用水水質(zhì)指標 項 目 范 圍 ρ(CODcr)/(mg·L^-1) 900～1200 ρ(BOD₅)/(mg·L^-1) 200～400 總氮ρ(N)/(mg·L^-1) 20～50 總磷ρ(P)/(mg·L^-1) ＜20 ρ(Cl^-)(mg·L^-1) ＜100 pH值 3～9 ρ(SS)/(mg·L^-1) 100～200 色度/倍 12000～14000 ρ(TDS)/(mg·L^-1) 400～500

1.2 試驗工藝與裝置

　　污水經(jīng)中和混凝沉淀并補充氮、磷后（物化處理后總氮、總磷的質(zhì)量濃度分別為2.8mg／L，0.5mg／L）、進生化部分。厭氧工藝采用上流式厭氧濾池，酸化池為 φ100mm×1000mm的 PVC圓筒，有效容積5L，內(nèi)裝接種污泥2L，內(nèi)掛半軟性塑料和軟性纖維構(gòu)成的組合盾式填料，填料材質(zhì)為聚乙烯高醛化度優(yōu)質(zhì)維綸絲。曝氣池采用430mm × 180mm ×280mm的矩形 PVC池體，有效容積15L。池底部設(shè)置與微型曝氣器相連的砂芯曝氣頭，池內(nèi)裝接種污泥7.5L。

　　試驗采用連續(xù)流運行方式，試驗流程如圖1所示。

1.3 試驗條件

　　試驗條件：溫度6－18^℃；曝氣池溶解氧的質(zhì)量濃度為 2 mg／L；氣水體積比（20～30）：1；上流式厭氧生物濾池中填料的堆積體積5L；填料的比表面積 2472 m²／m³，填料的總表面積為 12.36 m²。

2 試驗結(jié)果分析與討論

2.1 厭氧水解段處理結(jié)果
2.1.1 停留時間對處理效果的影響

　　厭氧過程中微生物分解有機物的過程分為4個階段，本試驗需將厭氧反應(yīng)控制在水解酸化階段，由于廢水含有大量有毒難降解有機物故參照以往經(jīng)驗將水解酸化的水力停留時間控制在6～15 h進行。試驗結(jié)果如表2。

表2 厭氧水解處理效果 停留時間/h 有機負荷/（kg［CODcr］·kg^-1［SS］·d^-1） 容積負荷/（kg［CODcr］·m^-3·d^-1） 進水ρ(CODcr)/(mg·L^-1) 出水ρ(CODcr)/(mg·L^-1) CODcr去除率/% 進水pH值 出水pH值 6.0 0.378 3.32 830.1 720.5 13.2 7.5 7.0 7.5 0.294 2.59 808.2 691.7 14.4 7.2 6.5 9.0 0.244 2.15 805.1 670.4 16.7 7.5 6.8 12.0 0.185 1.63 815.5 676.9 17.0 7.0 6.5 15.0 0.145 1.28 795.8 658.1 17.3 6.5 6.2

　　由表2可見，在水解反應(yīng)池中停留時間對水解反應(yīng)的影響較小，當停留時間在gb以上時，隨停留時間的增加有機物去除率提高不大。從表2還可看出，經(jīng)厭氧酸化后廢水的pH值有所下降，說明污水中的高分子物質(zhì)在微生物作用下，隨著水力停留時間的增加而不斷被分解為短鏈脂肪酸到乙酸類的物質(zhì)，同時僅從pH的數(shù)據(jù)來看，厭氧酸化運行狀態(tài)比較穩(wěn)定，確實發(fā)生了酸化作用。
2.1.2 溫度對處理效果的影響

　　表3為水解酸化停留時間為9h時，不同溫度下水解池CODcr的平均去除率的情況。

表3 溫度對酸化池處理效果的影響 水溫/^℃ CODcr去除率/% 8～10 16.7 16～18 15.8 18～20 17.3 22～24 15.6

　　由表3可見，水溫對厭氧酸化處理效果的影響很小，這與 Latting G.的結(jié)論基本一致，即水解池在水溫維持在 10攝氏度以上時溫度對處理效果的影響不大。
2.1.3 對廢水可生化性的影響

　　從表4中可見，當停留時間為 6～15 h時，厭氧酸化的m（BOD₅）／m（CODcr）都有所升高，證實了水解酸化菌在常規(guī)工藝條件下具有提高該廢水可生化性的功能，當停留時間為9h時，酸化出水m（BOD₅）／m（CODcr）比進水 m（BOD₅）／m（CODcr）提高了34.2％。但隨著停留時間的延長和產(chǎn)甲烷菌的生長，使一部分小分子有機物徹底降解，故出水 m（BOD₅）／m（CODcr）先上升后下降。試驗表明，當停留時間為 9 h，m（BOD₅）／m（CODcr）升高幅度最大達 34.2％，所以最佳停留時間為 9 h。

表4 厭氧酸化反應(yīng)器進出水水質(zhì)對比 停留時間/h 進水ρ(CODcr)/(mg·L^-1) 進水ρ(BOD₅)/(mg·L^-1) 進水(BOD₅)/(CODcr) 出水ρ(CODcr)/(mg·L^-1) 出水ρ(BOD₅)/(mg·L^-1) 出水(BOD₅)/(CODcr) 6.0 813.6 278.2 0.342 742.3 289.2 0.390 7.5 776.3 246.3 0.317 656.7 249.3 0.380 9.0 794.8 193.2 0.243 681.2 222.1 0.326 12.0 842.8 218.2 0.259 699.6 238.8 0.341 15.0 796.0 229.5 0.288 658.5 225.0 0.342

2.2 好氧處理試驗結(jié)果
2.2.1 停留時間對處理效果的影響

　　試驗條件如上。經(jīng)水解酸化處理后的污水自流入曝氣池在不同的停留時間下進行好氧處理。

　　由圖2、圖3可見，隨停留時間的增加，有機物的去除率增大，出水CODcr值下降，當停留時間小于22.5 h，CODcr去除率較低，停留時間為36h，CODcr去除率為51.9％。
2.2.2 負荷對處理效果的影響

　　污泥負荷對處理效果、污泥增長和需氧量影響很大，在實際工程中通常通過控制曝氣池MLSS（即增加或減少排泥量）來調(diào)節(jié)污泥負荷。容積負荷則表示了曝氣池建造的經(jīng)濟性，容積負荷高，耐CODcr濃度變化的沖擊，但負荷過大則影響出水水質(zhì)。負荷和好氧處理效果的關(guān)系如表5、表6所示。

表5 曝氣池BOD5負荷與BOD5去除率的關(guān)系 BOD5污泥負荷/（kg·kg^-1[SS]·d^-1） BOD5容積負荷/（kg·m^-3·d^-1） 去除率/% 0.287 0.386 48.1 0.172 0.265 71.4 0.119 0.197 89.2 0.102 0.159 93.3 0.092 0.120 95.8

表6 曝氣池CODcr負荷與CODcr去除率的關(guān)系 CODcr污泥負荷/（kg·kg^-1[SS]·d^-1） CODcr容積負荷/（kg·m^-3·d^-1） 去除率/% 0.310 0.962 38.7 0.237 0.738 44.7 0.170 0.593 48.1 0.133 0.452 51.9 0.117 0.351 53.8

　　由表5、表6可知隨有機負荷。容積負荷的下降，出水CODcr與BOD₅下降，CODcr與BOD，去除率升高。要達到CODcr去除率在50％以上，則有機負荷應(yīng)小于0.133kg［CODcr］/（kg［SS］·d），CODcr容積負荷應(yīng)小于0.452kg/（m³·d）。從出水看，BOD₅已達到相當?shù)偷乃剑珻ODcr仍很難達排放標準，有待進一步后處理。
2.2.3 溫度對處理效果的影響

　　在總水力停留時間為 36 h，好氧停留時間為27 h的條件下，進行了溫度對曝氣處理效果影響的試驗，結(jié)果見表7。

表7 水溫對曝氣處理效果的影響 水溫/℃ ρ（CODcr）/（mg·L^-1） 去除率/% ρ（BOD5）/（mg·L^-1） 去除率/% 色度/倍 去除率/% 進水 出水 進水 出水 進水 出水 8~10 670.4 347.8 48.1 222.1 24 89 3200 400 87.5 20~22 693.3 315.0 54.6 207.0 9 95.7 3200 240 92.5

　　通過以上的比較可以看出，當水溫從8～10℃升至 20～22℃時曝氣池去除率有了較大的提高，從48.1％升至54.6％，上升了6.5％，說明水溫對活性污泥法處理系統(tǒng)的影響還是很大的?；旌弦簻囟葘Ψ磻?yīng)速率系數(shù)的影響可用公式K₁＝K₂₀·θ_k^（T-20）表示，θ_k是經(jīng)驗溫度修正系數(shù)，對于含高濃度溶解基質(zhì)的工業(yè)廢水，溫度修正系數(shù)約在1.03～1.10之間。
2.3 A／O全過程處理結(jié)果

　　微生物對有機物的降解取決于微生物與有機物的接觸時間。為了獲得最佳運行條件下的水力停留時間，我們進行了為期4個月的水力停留時間的試驗。試驗數(shù)據(jù)見表8。

表8 A/O系統(tǒng)穩(wěn)定運行結(jié)果 總停留時間/h 水溫/℃ ρ（CODcr）/（mg·L^-1） ρ（BOD5）/（mg·L^-1） 色度/倍 進水 A出水 O出水 進水 A出水 O出水 進水 A出水 O出水 24 14~16 830.1 720.5 441.4 278.2 289.2 150 6400 3200 800 30 8~12 808.2 691.7 382.2 246.3 249.3 71.3 6400 3200 800 36 8~10 805.1 670.4 347.8 193.2 222.1 24 6400 3200 400 48 6~10 815.5 676.9 325.4 218.2 238.8 16 6400 3200 400 60 8~12 795.8 651.8 304.0 229.5 225 9.5 6400 3200 200

　　曝氣池中ρ（MLSS）維持 在3 000～3 500 mg／L，污泥齡約為40～60 d。由表8可見當總停留時間為48 h時，CODcr，BOD₅，色度的總?cè)コ史謩e為 60.l%，92.7％，93.8％。
2.4 CODcr濃度沖擊負荷對處理效果的影響

　　為了檢驗A／O系統(tǒng)抗沖擊負荷的能力，進行了CODcr濃度突降和突升時反應(yīng)器處理效果的試驗，試驗結(jié)果見圖4、圖5，前者為進水CODcr濃度突然降低時，對生化處理系統(tǒng)出水及生化總?cè)コ实挠绊?。后者為進水CODcr濃度突然升高時，對生化處理系統(tǒng)出水及生化總?cè)コ实挠绊憽?

　　從圖4和圖5看出，雖然去除率變化較大，但出水產(chǎn)（CODcr）基本保持在200～300 mg／L，這說明A／O系統(tǒng)運行已穩(wěn)定，在高濃度或低濃度CODcr沖擊負荷下仍能正常運行，在沖擊第二天基本就能恢復(fù)正常。本來活性污泥法不耐沖擊負荷，但由于曝氣池前有厭氧酸化生物預(yù)處理，采用的是生物膜法的上流式厭氧酸化池，具有一定的抗沖擊負荷能力。

3 結(jié)論

　?、俳?jīng)厭氧酸化，廢水的 m（BOD₅）／m（CODcr）有所上升，當停留時間為９h時，出水 m（BOD₅）／m（CODcr）比進水提高廠 34.2％，而當停留時間為15 h時，出水（BOD₅）/（CODcr）仍比進水提高了18.8％，但BOD₅有所下降。

　　②厭氧水解工藝對溫度的適應(yīng)能力較強，在水溫為8～10℃時仍能正常運行，且當水溫從8～10℃上升到 20～22℃時，處理效果變化不大。

　?、墼跍囟容^低（8～16℃，大部分時間 8～12℃）的情況下，采用厭氧酸化一好氧活性污泥法對原水預(yù)處理出水進行處理，技術(shù)上是可行的，處理效果較好，當系統(tǒng)總停留時間在48 h以上時，CODcr，BOD₅，SS，色度的平均去除率分別達到60.l％，92.7％，57.6％，93.8％。

　?、軠囟壬呖墒蛊貧獬靥幚硇Ч蠓忍岣摺?br>

　?、萦葾／O組成的生化系統(tǒng)處理效果互補，形成一個抗沖擊負荷的系統(tǒng)，上流式厭氧酸化池對廢水變化適應(yīng)性強，從而減輕了CODcr負荷變化對曝氣池的沖擊。且受沖擊后系統(tǒng)在第二天即可恢復(fù)正常。

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　　作者簡介：藍梅（1969-）女，廣東梅縣人，講師，同濟大學(xué)在讀博士，主要從事水污染控制教學(xué)科研工作，發(fā)表論文3篇，上海市四平路同濟大學(xué)67＃信箱，電話（021）65156371，L－may＠netease.com。