鄧昕軼

（上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院，上海201306）

物化+水解酸化+兩級(jí)A/O處理明膠廢水的試驗(yàn)研究

鄧昕軼

（上海海洋大學(xué)海洋科學(xué)學(xué)院，上海201306）

針對(duì)某企業(yè)明膠生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特征，采用物化法+水解酸化+兩級(jí)A/O工藝對(duì)明膠廢水進(jìn)行了處理試驗(yàn)。結(jié)果表明，整個(gè)組合工藝對(duì)明膠廢水的處理效果良好，在高鹽度條件下，兩級(jí)A/O對(duì)廢水中COD的相對(duì)去除率分別為63%、85%，出水COD、SS、BOD、氨氮、總氮的去除率均達(dá)到90%以上，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

明膠廢水；物化法；水解酸化；兩級(jí)A/O工藝

明膠和骨膠生產(chǎn)的工藝決定了產(chǎn)品生產(chǎn)既是用水大戶，也是污染大戶，尤其是單位產(chǎn)品的廢水排放量較大，再加上污染物成分較復(fù)雜和其中含有的高濃度的Ca2+、Cl-、S2-等，給生化法處理該廢水帶來了較大難度〔1〕。目前多數(shù)企業(yè)采用物化法與生化法的組合工藝處理此類廢水〔2〕，但由于設(shè)備配套不完善和管理不善等原因，多數(shù)處理效果不佳，擱置現(xiàn)象嚴(yán)重。有鑒于此，不少學(xué)者采用光合細(xì)菌以及超濾膜等處理明膠、骨膠和皮膠工業(yè)廢水，在實(shí)驗(yàn)室階段都取得良好的處理效果〔3-4〕，但是由于成本和工藝的原因尚未實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。隨著新環(huán)保法的實(shí)施，如何進(jìn)行廢水處理和提高處理效果成為許多明膠生產(chǎn)企業(yè)亟待解決的問題。為此，本研究以某企業(yè)明膠廢水的處理為例，采用物化法+水解酸化+兩級(jí)A/O工藝對(duì)明膠廢水處理進(jìn)行了試驗(yàn)研究，以期為明膠生產(chǎn)企業(yè)明膠廢水處理和工藝改造工程提供參考。

1　材料和方法

1.1試驗(yàn)廢水

明膠生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)廢水由泛酸、磷鈣上清液、泛灰、中和、提膠車間、超濾排水等處排出，含有大量的油脂、骨中浸出物、可溶性蛋白等。試驗(yàn)明膠廢水取自某明膠生產(chǎn)企業(yè)，根據(jù)對(duì)該明膠企業(yè)生產(chǎn)過程中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，各個(gè)不同工段排水水質(zhì)見表1。

表1　不同工段排水水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)值mg/L

根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，參考類似工程進(jìn)水水質(zhì)，確定本實(shí)驗(yàn)用水水質(zhì)指標(biāo)：pH=11、COD 3 000 mg/L、BOD5650mg/L、SS 1 900mg/L、總氮300mg/L、全鹽量27 000mg/L、油類50mg/L。

1.2工藝流程及簡(jiǎn)介

試驗(yàn)工藝包括調(diào)節(jié)池、物化處理、水解酸化、好氧生化、循環(huán)澄清池這幾個(gè)單元。主要工藝流程如圖1所示。

圖1　明膠廢水處理工藝流程

明膠廢水（50 L/h）首先進(jìn)入預(yù)沉調(diào)節(jié)池，停留時(shí)間8 h，為后續(xù)處理單元提供穩(wěn)定的水量；預(yù)沉池底部設(shè)置排泥裝置，以強(qiáng)化對(duì)大顆粒污染物去除。

初沉池表面負(fù)荷1.5m3/（m2·h），池前端設(shè)置反應(yīng)區(qū)，投加硫酸調(diào)節(jié)pH至中性，去除污水中部分鈣離子；PAC、PAM投加質(zhì)量濃度分別為50、0.5mg/L，反應(yīng)時(shí)間10min。

氣浮池停留時(shí)間1 h，針對(duì)廢水中的乳化油成分，投加破乳劑20mg/L。

水解酸化池停留時(shí)間18 h，有效容積0.9m3，內(nèi)置80%的彈性立體填料。通過水解酸化作用，使污水的可生化性提高，利于后續(xù)處理。

2套A/O裝置前后串聯(lián)，各自回流。A/O池1缺氧池停留時(shí)間3 h，好氧池停留時(shí)間為9 h，回流比為100%～200%。二沉池1表面負(fù)荷1.5m3/（m2·h），污泥回流至A/O池1起端，外回流比50%～100%。A/O池2缺氧池停留時(shí)間為7 h，好氧池停留時(shí)間為17 h，回流比為100%～200%。二沉池2表面負(fù)荷0.8 m3/（m2·h），污泥回流至A/O池2起端，外回流比50%～100%。

為保證出水水質(zhì)，在兩級(jí)A/O后設(shè)置了反應(yīng)沉淀池，表面負(fù)荷3.3m3/（m2·h），PAC、PAM投加質(zhì)量濃度分別為50、0.5mg/L。

2　結(jié)果與討論

2.1試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1對(duì)COD的處理效果

主要處理單元對(duì)COD的去除效果見圖2。

明膠廢水中的COD經(jīng)過初沉、氣浮從2 864 mg/L分別降至2 413mg/L和1 934mg/L。在水解酸化中COD的變化不明顯，降至1 814mg/L；經(jīng)過水解酸化后，一級(jí)A/O出水COD降至672mg/L，二級(jí)A/O出水降至101mg/L，最終循環(huán)澄清單元出水COD為72mg/L，總?cè)コ蔬_(dá)97.5%，效果理想。經(jīng)過水解酸化池后廢水的BOD/COD從0.24上升至0.31，廢水的可生化性能提高。

圖2　主要處理單元對(duì)COD的去除效果

2.1.2對(duì)SS的處理效果

主要處理單元對(duì)SS的去除效果見圖3。

圖3　主要處理單元對(duì)SS的去除效果

從圖3可以看出，經(jīng)過預(yù)沉調(diào)節(jié)、初沉、氣浮后，SS從1 879mg/L分別降至1 520、607、243mg/L，在初沉和氣浮中去除了大多數(shù)的SS。經(jīng)過兩級(jí)A/O處理后SS降至47mg/L，最終出水SS為33mg/L，總?cè)コ蔬_(dá)98.2%，效果較好。

2.1.3對(duì)氮的處理效果

主要處理單元對(duì)氨氮和總氮的去除效果見圖4和圖5。

從圖4、圖5可以看出，經(jīng)過預(yù)沉調(diào)節(jié)、初沉、氣浮后，氨氮和總氮分別從93、274mg/L降至72、207 mg/L，總?cè)コ史謩e為22.6%、24.5%。在之后的水解酸化單元，廢水中的有機(jī)氮氧化物在厭氧菌的作用下被分解成氨氮，使氨氮增至147mg/L，總氮基本沒有變化。經(jīng)過全流程的處理單元后，氨氮、總氮分別由93、274mg/L分別降至9、26mg/L，總?cè)コ史謩e為90.3%、90.5%，BOD也從623mg/L降至9mg/L，總?cè)コ?8.6%，達(dá)到試驗(yàn)預(yù)期的效果。

圖4　主要處理單元對(duì)氨氮的去除效果

圖5　主要處理單元對(duì)總氮的去除效果

2.2結(jié)果討論

（1）明膠廢水中鹽分、氯離子、鈣離子含量高，還含有少量的磷酸根。鈣離子易轉(zhuǎn)化成難降解的鈣鹽，附于污泥絮體上，對(duì)活性污泥性狀造成不利影響，并且會(huì)影響氨氮的硝化〔5-6〕。氯離子則直接會(huì)影響活性污泥的活性，降低生物代謝的速率。本試驗(yàn)針對(duì)污水中含氯化鈣濃度較高的問題，在初沉池前投加濃硫酸，反應(yīng)生成硫酸鈣，通過沉淀和氣浮進(jìn)行去除。并設(shè)置了兩級(jí)A/O反應(yīng)，第一級(jí)A/O的活性污泥同時(shí)也可對(duì)污水中鈣離子進(jìn)行吸附去除。

在高鹽環(huán)境下，如果生化系統(tǒng)停留時(shí)間不足，則無法達(dá)到預(yù)期的處理效果，甚至?xí)斐赡望}菌無法在系統(tǒng)中穩(wěn)定保留的問題〔7〕。針對(duì)污水中氯離子濃度較高的特點(diǎn)，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)中降低生化池的有機(jī)負(fù)荷，提高生化池的停留時(shí)間，確保在高鹽低代謝速率的環(huán)境下，耐鹽類菌種可以存留，并實(shí)現(xiàn)去除目標(biāo)。在正常培養(yǎng)的情況下，耐鹽菌種菌群系統(tǒng)的建立和培養(yǎng)難度很大，且需要較長(zhǎng)的時(shí)間。本試驗(yàn)調(diào)試時(shí)從某明膠生產(chǎn)公司內(nèi)部現(xiàn)有生化系統(tǒng)內(nèi)調(diào)配，投加到本系統(tǒng)內(nèi)，加快了系統(tǒng)的啟動(dòng)。調(diào)試完成后，菌種菌群建立，耐鹽菌菌群得以保留，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)污染物的去除。本試驗(yàn)中，在高鹽度條件下，兩級(jí)A/O對(duì)廢水中COD的相對(duì)去除率分別為63%、85%，處理效果較好。這可能是由于微生物會(huì)通過自身的滲透壓調(diào)節(jié)機(jī)制來平衡細(xì)胞內(nèi)的滲透壓，從而保護(hù)細(xì)胞內(nèi)的原生質(zhì)；同時(shí)嗜鹽菌也逐漸繁殖，對(duì)COD的去除也起到了一定的貢獻(xiàn)〔8〕。

（2）明膠廢水中總氮含量較高，且大多數(shù)以有機(jī)氮形式存在。針對(duì)這一特點(diǎn)，在對(duì)總氮出水無要求的情況下也對(duì)生化池采用A/O池設(shè)計(jì)，通過硝態(tài)氮的回流來實(shí)驗(yàn)脫氮。

3　結(jié)論

（1）采用物化處理、水解酸化、好氧生化組合的方式，對(duì)某明膠企業(yè)生產(chǎn)廢水處理工藝進(jìn)行試驗(yàn)研究，各指標(biāo)去除率均達(dá)到90%以上，整個(gè)組合工藝對(duì)明膠廢水的處理效果良好，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）初沉池、氣浮池和水解酸化池對(duì)明膠廢水中的大分子有機(jī)污染物進(jìn)行了初步降解，為后續(xù)兩級(jí)A/O提供了高去除率的可能。

［1］劉燕林，王連山.明膠廢水處理系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行［J］.環(huán)境工程，2012，30（增刊2）：64-67.

［2］許文鋒，殷峻，陳英旭.兼氧-好氧-混凝工藝在明膠廢水處理中的應(yīng)用［J］.環(huán)境工程，2001，19（6）：11-12.

［3］孔秀琴，石小峰，任瑞芳，等.光合細(xì)菌及活性污泥法聯(lián)用工藝處理明膠廢水試驗(yàn)［J］.環(huán)境工程，2010，28（3）：39-42.

［4］呂永鵬，趙煒，肖作義.TiO2膜預(yù)處理明膠廢水影響因數(shù)及效果［J］.工業(yè)水處理，2008，28（11）：53-55.

［5］樊艷麗.活性污泥法處理高鈣廢水中污泥特性的變化［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2014，8（9）：3670-3674.

［6］樊艷麗.鈣離子濃度對(duì)活性污泥處理系統(tǒng)脫氮效果的影響［J］.石油學(xué)報(bào)：石油加工，2014，30（5）：921-927.

［7］楊健，杜文華.馴化活性污泥處理明膠有機(jī)廢水的實(shí)驗(yàn)［J］.環(huán)境污染與防治，2000，22（1）：28-30.

［8］李華，孟昭慶，李振江.活性污泥法處理高氯高鈣高COD廢水的實(shí)驗(yàn)研究［J］.工業(yè)水處理，2005，25（1）：64-65.

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Experimentalstudy on the treatment ofwastewater from gelatin production by physico-chem icalmethod+hydrolytic acidification+two stage A/O process

Deng Xinyi
（CollegeofMarine Sciences，ShanghaiOcean University，Shanghai201306，China）

Aiming at the characteristicsof thewastewater from gelatin production in a plant，the combined process，physico-chemical method+hydrolytic acidification process+two stage A/O，has been tested for the treatment of wastewater from gelatin production.The resultsshow that thewhole combined processhas very good treatmenteffect on gelatin wastewater.Under high salinity condition，the relative COD removing rate from wastewater by the two stage A/O process are 63%and 85%，respectively.The removing rates of effluent COD，SS，ammonia nitrogen，and total nitrogen are all above 90%，meeting the requirements specified in Level One of the Integrated Wastewater Discharge Standard（GB 8978—1996）.

gelatinwastewater；physico-chemicalmethod；hydrolytic acidification process；two stage A/O process

X703.1

A

1005-829X（2016）03-0081-03

鄧昕軼（1994—）。電話：15800572431，E-mail：dengxinyi 2015@126.com。

2016-01-15（修改稿）