李本勇

（新鄉(xiāng)市環(huán)境保護局，河南 新鄉(xiāng) 453002）

聚丙烯酰胺生產(chǎn)廢水屬于難處理的生物化工廢水［1］，含大量的高濃度有機物及氨氮，如果該廢水直接排放到水體中，會造成嚴(yán)重的水體污染。在本工程應(yīng)用中，采用UASB－A／O－曝氣生物濾池組合工藝處理聚丙烯酰胺高濃度有機廢水，運行實踐證明，UASB啟動速度較快，運行穩(wěn)定，UASB出水再經(jīng)A／O－曝氣生物濾池系統(tǒng)處理后，水質(zhì)達到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 8978－1996）二級標(biāo)準(zhǔn)。

1 廢水來源及水質(zhì)

河南某凈水劑生產(chǎn)公司以微生物法生產(chǎn)聚丙烯酰胺，生產(chǎn)能力20000噸／年，生產(chǎn)過程中的廢水為催化水合系統(tǒng)廢水（包括發(fā)酵液過濾廢水、水合液過濾廢水、發(fā)酵罐清洗廢水）、丙烯酰胺精制柱反沖洗廢水、反滲透廢水、循環(huán)系統(tǒng)排污水及生活污水。各環(huán)節(jié)廢水水質(zhì)水量見表1。

表1 生產(chǎn)廢水水質(zhì)水量情況表

本工程廢水處理站設(shè)計處理水量120m3／d，根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求，其排水水質(zhì)達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978－1996）二級標(biāo)準(zhǔn)。

2 處理工藝及主要構(gòu)筑物參數(shù)

廢水處理工藝流程如圖1所示。將生產(chǎn)廢水與生活污水混合后先采用UASB厭氧反應(yīng)器提高廢水的可生化性，去除大部分有機污染物，再通過氨氮去除效果較好的A－O 法處理工藝進行處理，為保證出水達標(biāo)，增加一級曝氣生物濾池進行后處理，處理后的廢水達標(biāo)排放。

圖1 工藝流程

廢水處理工程主要構(gòu)筑物為調(diào)節(jié)池、UASB反應(yīng)器、A－O 池、曝氣生物濾池、沉淀池、污泥濃縮池等。其設(shè)計參數(shù)見表2。

表2 主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

3 工程運行效果

經(jīng)運行調(diào)試，確定UASB 反應(yīng)器水力停留時間為33小時，A－O 池硝化液回流比為200%，曝氣生物濾池停留時間為20小時，本工藝出水水質(zhì)較好，在建設(shè)項目環(huán)境保護竣工驗收期間進行了每天6次連續(xù)3 天的監(jiān)測，工程運行監(jiān)測結(jié)果見表3。2012年5月至2012年10月本廢水處理系統(tǒng)各單元的運行效果見圖2、圖3和圖4。

表3 廢水處理工程運行效果（mg／L）

由表3監(jiān)測數(shù)據(jù)可知，污水處理系統(tǒng)對COD的總?cè)コ蕿?7.3%，BOD5的總?cè)コ蕿?8.8%，SS的去除率為94.8%，氨氮的去除率為85.3%，最終出水水質(zhì)為COD：112mg／l、BOD5：17mg／l、SS：60mg／l、氨氮：11 mg／l。各項污染因子均達到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978－1996）二級標(biāo)準(zhǔn)的要求。

圖2 處理單元COD運行效果

圖3 處理單元SS運行效果

圖4 處理單元氨氮運行效果

4 工藝單元運行分析

4.1 UASB厭氧反應(yīng)器的啟動與運行

UASB反應(yīng)器由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成［2］。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，污水從反應(yīng)器底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，產(chǎn)生大量的沼氣微小氣泡。微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，帶動污水污泥一起上升進入三相分離器，沼氣集中在氣室，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過反射進入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。

本工程UASB 反應(yīng)器共1 座，配水量為5m3／h，24小時全天運行。啟動時投加污水處理廠消化污泥，污泥的接種質(zhì)量濃度為12kgVSS／m3反應(yīng)器容積，初始進水量為設(shè)計水量的30%，隨著污泥濃度增加逐漸提高試運行負荷。運行2個月后，反應(yīng)器有持續(xù)厭氧氣體產(chǎn)生，反應(yīng)器污泥平均濃度MLSS 達到15000mg／L，運行負荷達1～3 kgCOD／（m3·d），處理效果基本穩(wěn)定，COD 與SS的去除率分別達到52%～66%和33%～42%。運行至4 個月時，運行負荷達2～5kgCOD／（m3·d），處理效果比較穩(wěn)定，COD 與SS的去除率維持在71%～73%和44%～50%。

與厭氧接觸法、厭氧生物濾池相比，UASB 具有運行費用低、投資省、效果好、耐沖擊負荷、適應(yīng)pH 和溫度變化、結(jié)構(gòu)簡單及便于操作等優(yōu)點，應(yīng)用日益廣泛。

4.2 A／O 反應(yīng)池的運行

A／O 法是活性污泥法的一種，由A 池和O 池構(gòu)成。A 池以從沉淀池連續(xù)回流的活性污泥作為接種污泥，收納UASB 出水，與此同時，O 池中混合液回流至A 池，利用硝化反硝化作用達到脫氮的目的。壓縮空氣通過鋪設(shè)在曝氣池底部的空氣擴散裝置，以細小氣泡的形式進入O 池中，使曝氣池內(nèi)的污水、活性污泥處于劇烈攪動的狀態(tài)，互相混合、充分接觸，使活性污泥反應(yīng)正常進行。

本工程A／O 池體積比1：3。UASB 反應(yīng)器出水穩(wěn)定后，本系統(tǒng)控制A 段DO 0.2mg／L 以下，O段DO 控制在2～4mg／L之間，混合液回流比控制為200%，出水水質(zhì)較好，COD 與氨氮去除效率穩(wěn)定在70%左右。A／O 池混合液出水進入沉淀池進行固液分離，澄清后的污水進入曝氣生物濾池，經(jīng)過沉淀濃縮的污泥從沉淀池底部排出，其中一部分污泥回流A 池，多余的一部分則作為剩余污泥排出系統(tǒng)。

4.3 曝氣生物濾池的啟動與運行

曝氣生物濾池底部設(shè)承托層，其上部為填料。在承托層設(shè)置曝氣用的空氣管及空氣擴散裝置，污水從池上部進入池體，使填料表面形成生物膜。在污水通過濾層的同時，由池下部通過空氣管向濾層進行曝氣，與下流的污水逆向接觸，空氣中的氧轉(zhuǎn)移到污水中，向生物膜上的微生物提供充足的溶解氧和豐富的有機物［3］。在微生物的新陳代謝作用下，有機污染物被降解，污水得到處理。原污水中的懸浮物及由于生物膜脫落形成的生物污泥，被填料所截留。濾層具有二次沉淀池的功能，當(dāng)濾層內(nèi)的截污量達到某種程度時，對濾層進行反沖洗，反沖洗水由反沖洗管排入上級處理池。

本工程曝氣生物濾池啟動是在UASB與A／O統(tǒng)運行1個月后進行，接種污泥和試驗進水分別為原有污水處理系統(tǒng)中的活性污泥和A／O 系統(tǒng)二沉池出水。污泥接種后在不進水的狀態(tài)下連續(xù)悶曝3d，然后開始小流量進水，進水量控制為0.5～1 m3／h，氣水體積比控制為3：1～4：1，使填料表面逐漸附著生物膜，待出水變清澈后，逐步增加進水量，掛膜終止時水力負荷為0.15m3／（m2·h）。掛膜期間，曝氣生物濾池進水COD 為100～200mg／L，BOD 為30～50mg／L，出水COD 去除率呈上升趨勢。調(diào)試2～3 周后，COD 去除率穩(wěn)定在50%以上，出水比較清澈，說明系統(tǒng)掛膜基本完成［4］。由于曝氣生物濾池中生物載體的多孔狀結(jié)構(gòu)，處于深層的微生物可能處于缺氧或厭氧狀態(tài)，從而在同一池體中可以同時存在好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)微生物，使硝化、反硝化在同時進行，所以更能有效地去除水中的氨氮類物質(zhì)，對氨氮具有更高的去除效率。系統(tǒng)運行2個月后，COD 與氨氮的去除率分別穩(wěn)定在80%與60%以上。

5 工程效益

本工程設(shè)計處理水量120m3／d，總造價103萬元。投產(chǎn)后，年運行費用為7.812萬元，處理成本為2.17元／m3。運行過程中，每天COD 去除量高達483.3kg，大大減輕了周邊受納水體的污染負荷，很大程度上解決了環(huán)境污染對企業(yè)可持續(xù)發(fā)展造成的瓶頸制約問題，同時也對區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的改善起到了積極的作用。

6 結(jié)語

UASB－A／O－曝氣生物濾池組合工藝對聚丙烯酰胺高濃度有機廢水具有很好的處理效果，COD 和氨氮的去除率高達97.3%和85.9%，出水各項指標(biāo)均達到排放標(biāo)準(zhǔn)。工程運行實踐表明，該組合工藝具有技術(shù)可靠、投資少，出水效果穩(wěn)定、運行費用低等優(yōu)點，具有一定的推廣應(yīng)用價值。

［1］陳莉，王白楊，龔小明，等.丙烯酰胺生產(chǎn)廢水處理工程實例［J］.給水排水，2010，36（12）：63－66.

［2］買文寧.生物化工廢水處理技術(shù)及工程實例［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

［3］張杰，陳秀榮.曝氣生物濾池反沖洗的特性［J］.環(huán)境科學(xué)，2003，24（5）：86－91.

［4］周媛媛，黃瑞敏，高武龍，等.曝氣生物濾池——微絮凝過濾處理污染源水的中試［J］.水處理技術(shù)，2008，34（5）：81－83.