陳 莉， 雷 睿， 周鵬飛， 劉立娟， 李 雯

（重慶康達(dá)環(huán)保產(chǎn)業(yè)（集團(tuán)）有限公司, 重慶 401121）

0 引言

某污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)模為2.0×104m3/d，設(shè)計(jì)進(jìn)水為該市染整工業(yè)園的未經(jīng)預(yù)處理的工業(yè)廢水，該工業(yè)園主要為印染企業(yè)。受工業(yè)園的入駐企業(yè)建設(shè)進(jìn)度影響，目前企業(yè)排水量較少，現(xiàn)染整工業(yè)園實(shí)際工業(yè)廢水排放量約0.8萬m3/d，其余部分為城市綜合廢水（含部分工業(yè)廢水)。采用工藝為預(yù)處理+水解酸化+生物接觸氧化+氣浮+接觸消毒，出水執(zhí)行GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。隨著新環(huán)保法的頒布實(shí)施，原有污水處理工藝已無法滿足新形勢(shì)下的環(huán)保要求。目前工藝對(duì)NH3-N，TN及CODCr處理效果均不理想，不能達(dá)標(biāo)排放，需對(duì)現(xiàn)有工藝進(jìn)行升級(jí)改造。針對(duì)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)大、接觸氧化池脫氮能力弱的問題，本次生化池改造應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有工藝及場(chǎng)地，強(qiáng)化生化系統(tǒng)對(duì)NH3-N，TN的去除，并且具備較強(qiáng)的抗沖擊及恢復(fù)能力，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

中試試驗(yàn)為驗(yàn)證改造方案的可行性，將污水處理廠現(xiàn)有接觸氧化池池容等比例縮小，改造為脫氮效果較好的A/O工藝，投加高性能的懸浮生物填料，形成單位體積生物量大、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、傳氧傳質(zhì)效率高、強(qiáng)化脫氮功能的MBBR工藝[1-5]。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

中試裝置工藝流程見圖1。主要設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。裝置底部采用穿孔管曝氣方式，擾動(dòng)強(qiáng)，無需檢修。在缺氧區(qū)和好氧區(qū)分別投加青島思普潤(rùn)水處理有限公司專利產(chǎn)品SPR型懸浮生物填料，填料性能指標(biāo)見表2。投加的懸浮生物填料在污水中不停地旋轉(zhuǎn)、與污水中的污染物質(zhì)頻繁接觸，同時(shí)能夠切割水中的氣泡，大大提高傳質(zhì)、傳氧效率。

圖1 中試工藝流程

表1 中試實(shí)驗(yàn)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

表2 SPR型懸浮生物填料主要性能參數(shù)

1.2 實(shí)驗(yàn)用水

中試實(shí)驗(yàn)取水點(diǎn)設(shè)在水解酸化沉淀池出水口，進(jìn)水水質(zhì)與實(shí)際運(yùn)行生物接觸氧化池進(jìn)水水質(zhì)一致。在實(shí)驗(yàn)過程中，進(jìn)水NH3－N，TN和CODCr經(jīng)常超出設(shè)計(jì)值。水質(zhì)情況見表3。

表3 生化池進(jìn)水水質(zhì)

1.3 實(shí)驗(yàn)階段劃分及控制參數(shù)

中試試驗(yàn)階段劃分及控制參數(shù)見表4。

表4 實(shí)驗(yàn)階段劃分及控制參數(shù)

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

中試裝置及設(shè)備安裝調(diào)試完畢即開始實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)。MBBR掛膜啟動(dòng)階段重點(diǎn)控制缺氧區(qū)、好氧區(qū)的填料流化和DO濃度及回流比等。好氧區(qū)ρ（DO）控制在2～4mg/L之間，每日需監(jiān)測(cè)CODCr,TN和NH3－N，同時(shí)進(jìn)行生物膜生物相鏡檢。以CODCr,NH3－N和TN的去除率為掛膜成功指標(biāo)，其氨氮去除率達(dá)到80%以上，且穩(wěn)定一周為生物膜活化及馴化成功。由于硝化、反硝化菌生長(zhǎng)緩慢，受溫度、水質(zhì)、pH值等因素影響明顯，因此系統(tǒng)馴化預(yù)計(jì)啟動(dòng)的時(shí)間為10 d左右。

生物膜馴化成功后，根據(jù)設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)行正式連續(xù)性生產(chǎn)試驗(yàn)。系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行3周，每日監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)、出水CODCr，NH3－N及TN等水質(zhì)指標(biāo)，同時(shí)考察好氧區(qū)的硝化能力、缺氧區(qū)的反硝化能力以及碳源投加量等。按設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定運(yùn)行3周后，調(diào)整各運(yùn)行參數(shù)（回流比，DO及碳源投加量等）運(yùn)行1周，在出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的前提下，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)最優(yōu)。

1.5 監(jiān)測(cè)指標(biāo)及分析方法

中試實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)指標(biāo)及水質(zhì)分析監(jiān)測(cè)方法見表5[6]。

表5 監(jiān)測(cè)指標(biāo)及水質(zhì)分析監(jiān)測(cè)方法

2 結(jié)果與討論

2.1 MBBR掛膜啟動(dòng)階段

實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)第1天下午取污水廠接觸氧化池內(nèi)污泥加入中試裝置進(jìn)行掛膜，采用快速排泥法進(jìn)行掛膜[7－8]，將接種污泥與污水混合后靜置 24 h，使污泥與填料充分接觸起到接種微生物的作用，排掉上清液，之后連續(xù)進(jìn)水，并逐漸加大進(jìn)水負(fù)荷，第2～第5天逐漸提高進(jìn)水量從0.05～0.15 m3/h，附著在填料上的微生物在營(yíng)養(yǎng)充足條件下會(huì)迅速繁殖。根據(jù)設(shè)計(jì)方案優(yōu)化調(diào)控運(yùn)行參數(shù)，檢驗(yàn)生物膜馴化效果。

2.1.1 填料掛膜情況

經(jīng)過4 d培養(yǎng)馴化，填料已開始掛膜；隨著試驗(yàn)的進(jìn)行，啟動(dòng)后期填料掛膜逐漸趨于成熟，鏡檢可觀察到大量的鐘蟲、輪蟲等原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，微生物相豐富，見圖2和3。MBBR系統(tǒng)對(duì)NH3－N去除率在第3天已達(dá)到84%，經(jīng)過10 d左右掛膜馴化完成[9]。

圖2 填料掛膜情況

圖3 生物鏡檢輪蟲

2.1.2 啟動(dòng)階段運(yùn)行效果

系統(tǒng)啟動(dòng)階段對(duì)NH3－N，TN及CODCr去除效果見圖4～6。

圖4 啟動(dòng)階段NH3-N去除效果

圖5 啟動(dòng)階段TN去除效果

圖6 啟動(dòng)階段COD去除效果

由圖4～6可知，啟動(dòng)馴化階段進(jìn)水水質(zhì)偏高，且波動(dòng)較大。

由圖4可知，在啟動(dòng)第3天，NH3－N去除率即已達(dá)到84%，到第6天后穩(wěn)定在90%以上。該SPR型懸浮填料對(duì)硝化菌有較好的聚集左右，系統(tǒng)對(duì)NH3－N有很好的去除效果，進(jìn)水NH3－N平均質(zhì)量濃度為33.4 mg/L，出水平均為4.3 mg/L，平均去除率為86.82%，出水NH3－N穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

由圖5可知，啟動(dòng)階段系統(tǒng)對(duì)TN去除效果不理想。進(jìn)水TN平均質(zhì)量濃度為46 mg/L，出水平均為29.43 mg/L，平均去除率為36.14%，出水TN均不能達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。分析原因可能由于反硝化菌世代周期較長(zhǎng)，一般在15 d左右，啟動(dòng)初期反硝化菌數(shù)量較少所致。

由圖6可知進(jìn)水CODCr平均質(zhì)量濃度為234.8 mg/L，出水平均為98.34 mg/L，平均去除率為58.52%。系統(tǒng)對(duì)CODCr去除效果不理想，出水CODCr偏高。

2.2 MBBR穩(wěn)定運(yùn)行階段

2.2.1 對(duì)NH3－N去除效果

MBBR穩(wěn)定運(yùn)行階段對(duì)NH3－N的去除效果見圖7。進(jìn)水NH3－N濃度波動(dòng)較大，質(zhì)量濃度在14.71～61.8 mg/L波動(dòng)，出水NH3－N平均質(zhì)量濃度為2.13 mg/L，處于穩(wěn)定達(dá)標(biāo)（一級(jí)A）狀態(tài)，平均去除率為93.39%。系統(tǒng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)沖擊的能力，且隨著填料生物膜的馴化成熟，微生物種類及數(shù)量還會(huì)有很大程度提高，進(jìn)而表現(xiàn)出更加穩(wěn)定高效的去除能力和較強(qiáng)的抗沖擊能力。

圖7 穩(wěn)定運(yùn)行階段對(duì)NH3-N去除效果

2.2.2 對(duì)TN去除效果

MBBR對(duì)TN的去除效果見圖8。

圖8 穩(wěn)定運(yùn)行階段對(duì)TN去除效果

由圖8可以看出，進(jìn)水TN波動(dòng)較大，質(zhì)量濃度在22.3～73.27 mg/L間波動(dòng)，平均質(zhì)量濃度為43.25 mg/L，出水ρ（TN）平均為 16.14 mg/L，平均去除率為61.79%。出水TN最高達(dá)到34.7 mg/L，在11～20 d出水均大于15 mg/L?？紤]到該實(shí)驗(yàn)在7月份實(shí)施，有利于硝化菌的培養(yǎng)，而出水反硝化效果一直不佳，出水TN均不能達(dá)到一級(jí)A標(biāo)，是否存在碳源不足問題。根據(jù)出水硝態(tài)氮數(shù)據(jù)平均質(zhì)量濃度為25 mg/L，從21 d開始按照出水硝態(tài)氮去除10 mg/L考慮投加碳源（乙酸鈉）80 mg/L。由圖8可以看出隨著碳源的投加，出水TN濃度驟降，達(dá)到一級(jí)A標(biāo)。分析主要原因是碳源投加去除掉大量硝態(tài)氮，使得TN濃度降低。第29～35 d出水TN又出現(xiàn)不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，分析其進(jìn)水TN濃度升高明顯，可能存在反硝化碳源不足，增加乙酸鈉投加量至100 mg/L，隨后出水TN達(dá)標(biāo)排放。

2.2.3 對(duì)CODCr的去除效果

MBBR對(duì)CODCr的去除效果見圖9。由于該廠進(jìn)水中工業(yè)廢水基本為未經(jīng)處理的印染廢水，還含有少量垃圾滲濾液，導(dǎo)致進(jìn)水CODCr濃度變化較大，質(zhì)量濃度在124.72～426.75 mg/L波動(dòng)。CODCr出水隨著進(jìn)水的變化仍呈現(xiàn)一個(gè)正相關(guān)特性，質(zhì)量濃度在47.6～251.9 mg/L波動(dòng)，平均為 80.22 mg/L，CODCr平均去除率為64.4%。雖MBBR填料能增加微生物種類及數(shù)量，但由于廢水中含有大量難生物降解物質(zhì)，出水CODCr不能達(dá)到一級(jí)A標(biāo)，還需進(jìn)一步深度處理。

圖9 穩(wěn)定運(yùn)行階段對(duì)CODCr去除效果

3 結(jié)論與建議

（1）SPR型懸浮填料掛膜情況良好，適應(yīng)性強(qiáng)，可快速富集微生物，啟動(dòng)馴化速度快。

（2）MBBR系統(tǒng)對(duì)NH3－N和TN處理效果較好。NH3－N平均去除率為93.4%，平均出水質(zhì)量濃度為2.13 mg/L，達(dá)到一級(jí) A標(biāo)；TN平均去除率在61.79%，平均出水質(zhì)量濃度為16.14 mg/L，排除前期碳源不足造成出水TN偏高，在增加外碳源投加后可達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。

（3）MBBR系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗沖擊的能力。在受到較大的進(jìn)水水質(zhì)沖擊波動(dòng)，出水NH3－N穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)，在及時(shí)調(diào)整外碳源投加量情況下，TN也能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)。

（4）本中試實(shí)驗(yàn)僅投加乙酸鈉作為反硝化外碳源，下一步建議可選擇幾種碳源進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，摸索不同外碳源投加反硝化過程反應(yīng)條件和反應(yīng)機(jī)理，確定各種碳源的C/N最佳投加比例和投加量，去除效果和反硝化速率，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較確定外碳源利用效率最佳的外碳源及相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。