何振華,黃國賢,沈 超

(1.海寧紫光水務(wù)有限責(zé)任公司,浙江 海寧 314400;2.紫薇水務(wù)公司,浙江 海寧 314400)

1 問題的提出

海寧市鹽倉污水處理廠進水中含有90%以上的工業(yè)廢水,進水CODcr很不穩(wěn)定。而且由于嚴重缺乏碳源,可生化性較差,所以曝氣池中的絮團狀態(tài)不好[1].,嚴重影響了系統(tǒng)的去除率,因此出水CODcr只能達到GB 8978—1996污水綜合排放標準》二級標準 (120mg/L)。為了使出水CODcr能提高到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中的二級標準 (100 mg/L),公司引進先進技術(shù),在原系統(tǒng)使用歐卡生化酶,以全面提高CODcr、BOD、SS、氨氮、TP的去除率,提高系統(tǒng)的抗沖擊能力,確保CODcr、SS等出水達到目前國家新二級標準以上。

2 生化酶作用機理

廢水中所有污染物是分散在粗糙顆粒、膠體和分子擴散中,屬于懸浮的第一基團的膠體物顆粒直徑為1～200μm,可用肉眼觀察到,而分子擴體系包括(有機)分子溶液或(無機)離子[2].。歐卡生化酶能直接或間接作用于這些物質(zhì),其機理如下:

2.1 膠化過程

按照物理化學(xué)的觀點,污染的廢水往往是呈水溶性膠體溶液,簡稱水溶液(SOL)。該體系顯示了不穩(wěn)定的熱力學(xué)狀態(tài),具有較好表面擴張能力的膠體趨向于形成粗顆粒的表面狀態(tài),具有較差的表面擴張能力的膠體趨向于形成一個具有能量釋放的粗顆粒減少的表面狀態(tài)。這種狀態(tài)主要受膠體表面帶電荷離子和有極性的分子的電荷電位所共同影響。在同性電荷相排斥和異性電荷相吸引的交替作用下,水中的膠體在等電位點時穩(wěn)定性最差,從而在重力作用下達到最大的沉淀速度。顆粒擴散的能量能增加顆粒運動的速度(勃朗寧運動),在若干顆粒碰撞后不發(fā)生分離(Schu lze-Hardy規(guī)則)[3].,在等電位點3價離子時其效率要比單價離子高出500倍。

當(dāng)在污水中投加歐卡生化酶后,生化酶中高價離子和催化反應(yīng)后,可以幫助膠體顆粒達到等電位點,從而形成絮凝礬花。同時污水中的活性基團在膠體顆粒之間呈現(xiàn)“架橋”作用,使絮凝礬花進一步長大,壓密呈薄層。從而使污染物在水中迅速沉淀并分離出來,上層水透明清澄[4].。最重要的反應(yīng)過程有以下幾種:

2.1.1 形成溶解度低的沉淀物

歐卡生化酶與許多陰離子形成微溶性的化合物沉淀下來,這些化合物在形成絮凝礬花的核心和礬花之間的連接中特別重要。除此之外,由絮凝礬花吸附磷酸鹽離子,這些沉淀反應(yīng)明顯地降低磷酸鹽,使污水中的富營養(yǎng)化成分減少到最低。

2.1.2 無機化合物的氧化反應(yīng)

歐卡生化酶可使若干無機化合物直接氧化,或與溶解氧加速催化反應(yīng),形成無害的易于沉淀物。

2.1.3 有機化合物的氧化反應(yīng)

由于歐卡生化酶的高催化能力,許多有機化合物很容易與溶解氧發(fā)生反應(yīng)。在許多情況下,最終產(chǎn)物是CO2、H2O和氮氣。有時也會產(chǎn)生一些酸性物質(zhì),這些酸性物質(zhì)與金屬離子一起形成微溶性的化合物,從廢水中除去。

2.2 微生物氧化過程

廢水中的有機污染物是通過好氧微生物的氧化作用得以降解的。當(dāng)加入歐卡生化酶后,可以加速這種氧化分解的速度。其作用機理應(yīng)該是金屬離子由高價位向低價位轉(zhuǎn)變時,成為微生物代謝過程中的電子受體,提高氧化傳遞速度,刺激好氧微生物群迅速增殖[5].(測試表明,經(jīng)過歐卡生化酶處理的活性污泥中,好氧細菌是普通活性污泥的3倍以上)。當(dāng)污水中的有機物作為微生物的食物來源時,有機污染物被好氧細菌迅速氧化、分解,因而提高了廢水的凈化效率。

3 生化酶的效果分析

2009年初,海寧紫光水務(wù)有限責(zé)任公司與煙臺歐卡環(huán)保材料有限公司達成協(xié)議,成立鹽倉污水處理廠出水提標研究小組,立項研究如何提高出水水質(zhì)。在小試取得初步成功的基礎(chǔ)上,2009年3月19日鹽倉污水處理廠一期工程A/O工藝應(yīng)用歐卡生化酶,2009年8月19日二期工程A2/O工藝開始應(yīng)用,經(jīng)過半年以上的時間證明,應(yīng)用歐卡生化酶后出水水質(zhì)穩(wěn)定達到預(yù)期應(yīng)用目標,CODcr出水指標已穩(wěn)定達到100mg/L以下,SS、氨氮、TP去除率均有提升。

在對出水水質(zhì)水量的檢測中發(fā)現(xiàn):

(1)以使用歐卡生化酶月份分析,月平均出水CODcr均已達到了85mg/L以下,穩(wěn)定達到了預(yù)期應(yīng)用目標,出水明顯好于沒有使用歐卡生化酶的月份。

(2)對比使用生化酶前后的出水水質(zhì),使用歐卡生化酶可以穩(wěn)定達到應(yīng)用目標,出水明顯好于沒有使用歐卡生化酶的月份。

(3)以環(huán)保監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù),計算使用生化酶期間BOD、SS、氨氮以及總磷的去除率。2009年1—4月份:BOD去除率92.2%;SS去除率79.1%;氨氮去除率74.3%;總磷去除率 83.7%。2010年 1—4月份:BOD去除率96.0%;SS去除率94.8%;氨氮去除率80.4%;總磷去除率94.0%。

可見,使用了歐卡生化酶后,BOD、SS、氨氮、總磷等的去除率得到了進一步提高。

(4)鹽倉污水處理廠2009,2010年水量對比,2009年1—4月份日均處理污水量46 741 t,2010年 1—4月份日均處理水量達到了57577 t,相差10 836 t。說明應(yīng)用了歐卡生化酶后,系統(tǒng)污水處理量增大了。

(5)投加了歐卡生化酶后,活性污泥中生物相發(fā)生了變化,出現(xiàn)了比使用歐卡生化酶前更多新的有益菌種,而且整個生物相比使用歐卡生化酶前更多更健康,提高了曝氣池的活性和去除效率。

4 使用生化酶的效益分析

4.1 一期A/O工藝

4.1.1 前3個月為訓(xùn)化期

按平均處理10 000 t/d污水計算,污水投加10 g/t歐卡生化酶,歐卡生化酶價格為20 000元/t,使用歐卡生化酶成本為:

10 000 t污水×10 g÷1 000=100 kg/d

100 kg/d×20 000元/t=2 000元/d

污水需要0.2元/d?t

4.1.2 3個月之后為穩(wěn)定運行期

污水投加4 g/d歐卡生化酶 (投加量多可以提高出水標準),按平均處理10 000 t/d污水計算,使用歐卡生化酶成本為:

10 000 t污水/d×4 g÷1 000=40 kg/d

40 kg/d×20 000元/t=800元/d

污水需要0.08元/d?t

4.2 二期A2/O工藝

平均進水量近60 000 t/d,按此計算(已超過設(shè)計能力近10 000 t)。

因為一期A/O工藝的回流與二期A2/O工藝相聯(lián),在一期A/O工藝使用歐卡生化酶的過程中已經(jīng)影響了二期A2/O工藝,使二期A2/O工藝在一期A/O工藝的使用期間得到了一定程度的訓(xùn)化,另外二期A2/O工藝在設(shè)計施工等方面均優(yōu)于一期A/O工藝,為了降低運行成本,二期A2/O工藝在使用歐卡生化酶時省略了訓(xùn)化期,在進水量大多超過設(shè)計能力的情況下污水僅使用 1 g/t歐卡生化酶,每天僅用60 kg。

使用歐卡生化酶成本為:

60 kg×20 000元/t=1 200元/d

污水需要0.02元/d?t

綜上所述,一期A/O工藝與二期A2/O工藝目前平均污水使用1.43 g/t歐卡生化酶,平均污水需要0.029元/d?t

5 結(jié) 語

實踐證明,歐卡生化酶完全可以提升鹽倉污水處理廠的出水標準,如果投加量合適可以將鹽倉污水處理廠的出水由現(xiàn)在的水平提高到國家一級B標準。歐卡生化酶已經(jīng)給鹽倉污水處理廠帶來很大的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1].錢易.中國水污染控制對策之我見[J]..環(huán)境保護,2007(7):21-23.

[2].孫希君.水污染及污水處理[J]..哈爾濱學(xué)院學(xué)報,2002(8):53-54.

[3].潘濤,田剛.廢水處理工程技術(shù)手冊[M]..北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.

[4].高廷耀,顧國雄.水污染控制工程 [M]..北京:高等教育出版社,1999.