馬宏瑞， 連坤宙， 杜 凱

(陜西科技大學(xué) 資源與環(huán)境學(xué)院， 陜西 西安 710021)

0 引言

國(guó)家“十二五規(guī)劃”制定以來(lái)，對(duì)工業(yè)污水排放提出了更加具體和嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，氨氮已經(jīng)列入制革廢水排放的關(guān)鍵考核指標(biāo).目前，由于技術(shù)、規(guī)模、地域以及當(dāng)?shù)丨h(huán)保監(jiān)管、排放標(biāo)準(zhǔn)的差異和皮革加工類型的不同，制革行業(yè)中單位產(chǎn)品污染物產(chǎn)生量和排放量存在相當(dāng)大的差異，其中主要表現(xiàn)在CODCr和含氮化合物上，尤其是含氮物質(zhì)的去除成為當(dāng)前制革工業(yè)廢水處理的焦點(diǎn)之一[1-4].針對(duì)越來(lái)越嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，各制革企業(yè)都進(jìn)行了大量的污染控制及治理工作，但由于廢水水質(zhì)波動(dòng)大等特點(diǎn)，仍會(huì)出現(xiàn)達(dá)標(biāo)不穩(wěn)定的情況.本文以浙江省某制革企業(yè)的A/O工藝為例，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和模擬實(shí)驗(yàn)并行的方法，分析討論了制革污水處理中氨氮的去除問(wèn)題及相應(yīng)的處理對(duì)策.

1 材料與方法

1.1 廢水水質(zhì)

原水為浙江省某制革廠產(chǎn)生的制革廢水，A/O系統(tǒng)進(jìn)水為經(jīng)過(guò)加藥沉淀后形成的廢水，其具體水質(zhì)如表1所示.由表可知，經(jīng)過(guò)加藥沉淀后的水質(zhì)波動(dòng)趨緩.

表1 原水及A/O系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)

1.2 企業(yè)現(xiàn)行污水處理工藝流程

每日綜合污水排放量為1 700 m3/d，污水經(jīng)預(yù)沉池(500 m3)后進(jìn)入調(diào)節(jié)池(3 500 m3)，接著進(jìn)入加藥沉淀池(1 000 m3)，通過(guò)加藥(聚合硫酸鐵和PAM)混凝后進(jìn)入A/O系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)處理后排入當(dāng)?shù)爻鞘泄芫W(wǎng)系統(tǒng)(工程改造期間，O1-4和O2-4池分別充當(dāng)二沉池)，其具體流程如圖1所示.其中，A池(A1-1、A1-2、A1-3)總?cè)莘e1 290 m3，O池容積430 m3，O1-1至O1-4和O2-1至O2-4總?cè)莘e為4 000 m3.

圖1 綜合廢水處理工藝流程圖

1.3 監(jiān)測(cè)內(nèi)容與方法

實(shí)驗(yàn)期間，每天分別在調(diào)節(jié)池A1-1池進(jìn)口、A1-3池出口和O2-3池出口處取水，監(jiān)測(cè)其CODCr、NH3-N、pH、DO、ORP和溫度.各生化池的MLSS和MLVSS每隔5 d測(cè)量一次.其中，CODCr采用重鉻酸鉀滴定法，NH3-N、pH、DO、ORP、溫度采用YSI Professional Plus便攜式水質(zhì)速測(cè)儀測(cè)定，MLSS和MLVSS采用濾紙稱重法測(cè)定，總氮使用哈希公司生產(chǎn)的儀器和藥品快速測(cè)定.實(shí)驗(yàn)周期為12 d.

2 模擬實(shí)驗(yàn)

為了提高現(xiàn)場(chǎng)A/O系統(tǒng)脫氮效率，在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的同時(shí)，模擬現(xiàn)場(chǎng)A/O系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，做了A/O脫氮小試實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)裝置及流程如圖2所示.

圖2 小試A/O系統(tǒng)流程圖

該套裝置使用的污泥為廠外搜集的新的活性污泥，進(jìn)水為加藥沉淀池出水(CODCr值在1 200 mg/L左右，NH3-N濃度在115～170 mg/L之間)，回流比保持在100%～150%，穩(wěn)定A池?cái)嚢杷俾?、O池的曝氣量和二沉池污泥回流等參數(shù)后做了停留時(shí)間為3 d的脫氮實(shí)驗(yàn)，監(jiān)測(cè)出水CODCr和NH3-N兩項(xiàng)指標(biāo).

3 結(jié)果與討論

3.1 現(xiàn)場(chǎng)A/O工藝運(yùn)行效果

圖3為連續(xù)測(cè)量12 d現(xiàn)場(chǎng)A/O系統(tǒng)進(jìn)出口廢水的CODCr和NH3-N變化曲線.

圖3 現(xiàn)場(chǎng)A/O系統(tǒng)進(jìn)出水CODCr(a)和NH3-N(b)變化曲線

從圖3(a)可以看出，現(xiàn)場(chǎng)生化系統(tǒng)進(jìn)口的CODCr值在780～2 200 mg/L之間，波動(dòng)很大，水質(zhì)不穩(wěn)定，出口處的CODCr值較穩(wěn)定，基本維持在300 mg/L左右，去除率最高可達(dá)88.5%.圖3(b)的NH3-N變化曲線表明，該生化系統(tǒng)出水NH3-N濃度變化不明顯，硝化、反硝化效率僅有10%左右，而且極不穩(wěn)定，整個(gè)處理過(guò)程因伴隨著有機(jī)氮的氨化，使出水NH3-N濃度升高，不能夠達(dá)標(biāo)排放.

3.2 A/O模擬實(shí)驗(yàn)運(yùn)行效果

圖4為小試A/O裝置進(jìn)出口的CODCr和NH3-N變化曲線.

圖4 小試A/O裝置進(jìn)出口CODCr(a)和NH3-N(b)變化曲線

從圖4(a)可以看出，進(jìn)水CODCr值相對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)波動(dòng)較小，出水CODCr值基本維持在300 mg/L左右，說(shuō)明該套系統(tǒng)脫碳功能穩(wěn)定，去除率基本保持在85%左右.圖4(b)的結(jié)果顯示出水NH3-N的濃度也十分穩(wěn)定，基本維持在10 mg/L以下，說(shuō)明該套系統(tǒng)的脫氮功能已基本穩(wěn)定，對(duì)于進(jìn)水NH3-N濃度為150 mg/L左右的制革廢水，去除率能夠達(dá)到90%以上.系統(tǒng)穩(wěn)定后，兩次抽測(cè)了該系統(tǒng)對(duì)總氮的去除效果，結(jié)果如表2所示.

表2 小試A/O裝置進(jìn)出水總氮

3.3 現(xiàn)場(chǎng)工藝與小試實(shí)驗(yàn)效果對(duì)比分析

從上述結(jié)果可以看出，仍維持現(xiàn)場(chǎng)A/O工藝運(yùn)行參數(shù)，小試的A/O系統(tǒng)對(duì)CODCr、NH3-N均有較好的去除效果，總氮的去除率在60%左右.而現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行則無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定的脫氮效果，為了找出原因，在現(xiàn)場(chǎng)選擇具有代表性的生化池(A1-3和O2-3)，監(jiān)測(cè)其DO、pH和ORP等指標(biāo)，與小試實(shí)驗(yàn)A池和O2池的DO、pH和ORP進(jìn)行對(duì)比分析，其結(jié)果如圖5所示.

圖5 現(xiàn)場(chǎng)(a)和小試(b)AO池中DO、pH及ORP變化曲線

通常情況下硝化、反硝化過(guò)程pH值維持在7.5～8.0之間效果較好[5]，A池DO應(yīng)控制在0.5 mg/L以下，ORP值一般在-200 mV左右；O池的DO一般在2～3 mg/L，ORP值在30～100 mV之間波動(dòng)[6].

測(cè)量期間，各生化池和小試實(shí)驗(yàn)各池的溫度基本都維持在34 ℃左右，所以可排除溫度對(duì)硝化作用的影響.對(duì)比圖5(a)，(b)可知，小試AO池的DO和pH相對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的A1-3池和O2-3池變化趨緩，現(xiàn)場(chǎng)生化池的DO和pH雖也存在波動(dòng)，但基本仍在正常范圍內(nèi).通常在O池中隨著有機(jī)物的降解和硝化反應(yīng)，有機(jī)物和氨氮不斷被氧化，由ORP的定義可知在系統(tǒng)中還原態(tài)的物質(zhì)不斷減少，相應(yīng)產(chǎn)生的氧化態(tài)物質(zhì)就不斷增多，這就導(dǎo)致ORP值不斷上升，由圖5(a)可知現(xiàn)場(chǎng)O2-3池的ORP偏低，這可能是由于硝化菌的活性不夠所致.

為確定現(xiàn)場(chǎng)生化池中污泥濃度和活性是否正常，分別在7月25日和31日及8月1日測(cè)量了現(xiàn)場(chǎng)和小試實(shí)驗(yàn)各生化池的MLSS和MLVSS，其結(jié)果如圖6所示.

圖6 現(xiàn)場(chǎng)(a)和小試(b)各生化池MLVSS及MLVSS/MLSS變化情況

由圖6中可知，小試實(shí)驗(yàn)各生化池的MLVSS和MLVSS/MLSS(0.45)均比較穩(wěn)定，其中A池基本維持750 mg/L，O1和O2池基本在2 400 mg/L左右.而現(xiàn)場(chǎng)部分生化池的MLVSS和MLVSS/MLSS值波動(dòng)較大，A池MLVSS在1 000 mg/L以上，O池MLVSS在1 900 mg/L左右，各池MLVSS/MLSS基本在0.3左右，與小試實(shí)驗(yàn)相比，除了A池外，現(xiàn)場(chǎng)其余各池的MLVSS和MLVSS/MLSS值均偏低.綜合以上分析可以得出，現(xiàn)場(chǎng)脫氮作用微弱可能是由于生化池中硝化菌缺失或污泥活性較低所致.

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)分析可以得出，制革污水采用A/O工藝脫氮效果不佳可能有以下的原因：(1)制革廢水中大量灰堿以及物化處理過(guò)程中投加混凝劑可使活性污泥中Ca、Fe大量沉積，降低了污泥活性；(2)O池較高的CODCr濃度和波動(dòng)性易使硝化菌流失或失活.

在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)補(bǔ)充硝化菌，可以大幅度提高硝化和脫氮能力，但A池要求較高的C/N；O池須維持較低BOD值，針對(duì)制革廢水A/O工藝實(shí)施過(guò)程中如何協(xié)調(diào)這兩者之間的矛盾，以保證硝化菌長(zhǎng)期穩(wěn)定地優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)，需要更深入的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持.從本實(shí)驗(yàn)來(lái)看，進(jìn)入A/O系統(tǒng)控制CODCr濃度低于1 200 mg/L以下，可以達(dá)到較好的脫氮效果，而現(xiàn)場(chǎng)CODCr值波動(dòng)值在780～2 200 mg/L之間，對(duì)硝化菌帶來(lái)巨大的沖擊.另外，在使用A/O工藝處理廢水時(shí)，除了要嚴(yán)格控制生化池的DO、pH值、回流比和污泥濃度等重要參數(shù)外，還要嚴(yán)格控制A/O處理之前的物化處理過(guò)程中對(duì)微生物活性有抑制作用的化學(xué)藥劑的使用量以及防止硝化菌流失.

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