蘇大雄，張 超

（北京建工環(huán)境發(fā)展有限責(zé)任公司，北京100192）

化工園區(qū)廢水經(jīng)企業(yè)預(yù)處理后，污染物種類(lèi)復(fù)雜、可生化性低且具有一定生物毒性〔1〕，不利于園區(qū)污水處理廠后續(xù)處理的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

水解酸化作為預(yù)處理工藝在國(guó)內(nèi)外已有大量研究和應(yīng)用，尤其是作為難生物降解有機(jī)廢水的預(yù)處理技術(shù)〔2-3〕，可提高廢水的可生化性以利于后續(xù)的生物處理。周期循環(huán)活性污泥法（CASS）工藝以其占地小、自控程度高等特點(diǎn)在中小城鎮(zhèn)污水廠應(yīng)用較多。

影響水解酸化的因素主要有基質(zhì)的種類(lèi)形態(tài)、pH、溫度、水力停留時(shí)間（HRT）等，添加適合的填料也有助于提高水解酸化效果〔4〕。本研究采用復(fù)合水解酸化工藝對(duì)無(wú)錫市某化工園區(qū)污水處理廠的預(yù)處理進(jìn)行技術(shù)改造，分析技術(shù)改造后對(duì)高比例印染廢水可生化性的改善情況以及系統(tǒng)整體的出水水質(zhì)情況，以期為同類(lèi)型污水廠的技術(shù)改造提供技術(shù)參考。

1 工程概況及技術(shù)改造方案

該園區(qū)污水廠設(shè)計(jì)規(guī)模為5 000 m3/d，進(jìn)水中印染廢水比例超過(guò)50%，還有部分其他化工廢水，進(jìn)水 COD 為 260～810 mg/L，氨氮為 20～42 mg/L，TN 為25～50 mg/L，水質(zhì)成分復(fù)雜且水量波動(dòng)較大。主體工藝采用水解酸化池-CASS工藝，深度處理采用混凝沉淀加濾布濾池。由于接納的企業(yè)廢水直接排入水解酸化池，現(xiàn)有推流攪拌力度不足，甚至?xí)霈F(xiàn)短流現(xiàn)象，導(dǎo)致水解酸化效果不佳；另外水解酸化池?zé)o污泥分離設(shè)施，容易造成跑泥的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響CASS系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為避免跑泥現(xiàn)象的發(fā)生，水解酸化池污泥質(zhì)量濃度只能控制在2 500 mg/L甚至更低，遠(yuǎn)低于理論設(shè)計(jì)值。另外水解酸化池內(nèi)設(shè)有2臺(tái)推進(jìn)式攪拌器，由于池容過(guò)大，HRT超19 h，進(jìn)水無(wú)法與水解池內(nèi)微生物充分混合，嚴(yán)重影響水解酸化效果，最終影響生化系統(tǒng)出水的穩(wěn)定。

技術(shù)改造內(nèi)容包括：

（1）將水解池內(nèi)原有的2臺(tái)攪拌器增至6臺(tái)，確保廢水與微生物的充分接觸，并在水解池內(nèi)布設(shè)彈性填料，使微生物能在填料上生長(zhǎng)掛膜，進(jìn)一步增大了廢水與微生物的接觸面積，增加微生物菌群數(shù)量和種類(lèi)，使水解過(guò)程更為徹底，有效提高水解出水的可生化性。復(fù)合水解酸化池設(shè)計(jì)HRT為19.2 h，有效容積為4 010.16 m3。 構(gòu)筑物尺寸（L×W×H）為98 m×13.2 m×4 m。池內(nèi)布設(shè)彈性發(fā)散型針狀填料，填料支架尺寸（L×W×H）為 3 m×3 m×12 m，共 6組。

（2）新增設(shè)泥水分離池，水解池出水提升至泥水分離池后自流進(jìn)入CASS系統(tǒng)，使得水解池污泥質(zhì)量濃度由原來(lái)的2 500 mg/L提高至10 000 mg/L左右，微生物菌群數(shù)量都得到大幅提升；另外CASS工藝剩余污泥直接排放至水解池，增設(shè)水解池剩余污泥排放管路。泥水分離池為地表鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)HRT為 1.5 h，構(gòu)筑物尺寸（L×W×H）為 14.5 m×9.5 m×2.3 m。

技術(shù)改造后的工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 技術(shù)改造后的工藝流程

2 系統(tǒng)運(yùn)行效果分析

2.1 進(jìn)水有機(jī)物的氣相色譜-質(zhì)譜法分析

采用氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）聯(lián)用技術(shù)對(duì)進(jìn)水中的有機(jī)物組成進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，進(jìn)水中主要檢測(cè)出質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%以上的有機(jī)物有24種，進(jìn)水中有機(jī)物種類(lèi)主要為烷烴、酯類(lèi)、酚類(lèi)、醇類(lèi)等。其中，烷烴類(lèi)包括二十烷、2，6，10，15-四甲基-十七烷、1，54-二溴-五十四烷、十六烷、2，6，10-三甲基-十四烷等，均是長(zhǎng)鏈烷烴，較難被生物降解，但不具有生物毒性；酯類(lèi)物質(zhì)主要有三十五烷五氟丙酸酯、碳酸二十烷基乙烯基酯、1-丙氧基-2-丙基乙酸酯，其中三十五烷五氟丙酸酯對(duì)水環(huán)境可能造成不利影響；酚類(lèi)物質(zhì)有2，4-二叔丁基苯酚，有生物毒性，可能對(duì)污水處理廠污泥活性產(chǎn)生不利影響。十二烯基丁二酸酐具有較低生物毒性。

表1 進(jìn)水有機(jī)污染物分析

2.2 水解池進(jìn)出水的COD變化

改造完成之后經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的調(diào)試運(yùn)行，對(duì)復(fù)合水解酸化池的進(jìn)出水進(jìn)行為期2個(gè)月的連續(xù)檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 水解酸化池的進(jìn)出水COD變化

由圖2可知，復(fù)合水解池對(duì)COD的去除率達(dá)30%以上，水解效果較改造之前有明顯改善。

2.3 復(fù)合水解酸化池進(jìn)出水的可生化性變化

經(jīng)過(guò)上述技術(shù)改造后，連續(xù)監(jiān)測(cè)復(fù)合水解酸化池的進(jìn)出水BOD5/COD（B/C），考察改造前后水解酸化池的可生化性，結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖3 改造前后水解酸化池的B/C變化

由圖3可知，廢水在經(jīng)過(guò)復(fù)合水解酸化池處理后，B/C得到顯著改善。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行狀況，復(fù)合水解酸化池出水經(jīng)過(guò)泥水分離池后僅攜帶少量SS，較技術(shù)改造前有極大改觀。廢水進(jìn)入復(fù)合水解酸化池后，較高的污泥濃度將難降解有機(jī)物吸附截留，間接地提高了難降解物質(zhì)的停留時(shí)間，提高了將其斷鏈成為易降解的小分子有機(jī)物的可能性，從而提高了出水的B/C。

2.4 技術(shù)改造前后COD的去除效果比較

考察技術(shù)改造前后CASS出水的COD變化，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 技術(shù)改造前后CASS出水的COD變化

由圖4可知，技術(shù)改造后CASS出水COD的去除效果明顯改善，可以穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。在傳統(tǒng)生化法處理高比例印染廢水前先進(jìn)行水解酸化，可以有效去除水中難降解COD的原因主要有：（1）復(fù)合水解酸化池有效地降低了印染廢水的生物毒性，從而減小了對(duì)CASS池好氧微生物的抑制作用；（2）由于增加了彈性填料，填料掛膜不僅增加了池內(nèi)微生物密度同時(shí)也豐富了微生物種類(lèi)，另外由于增加了泥水分離池，水解池內(nèi)懸浮污泥質(zhì)量濃度也可以控制在很高的水平，在高生物密度的條件下大大增加了微生物對(duì)各類(lèi)有機(jī)污染物的吸附和水解作用；（3）好氧微生物對(duì)COD的降解只有溶解性的小分子才可以直接進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，而難溶性的大分子物質(zhì)需要先通過(guò)細(xì)胞外壁酶的分解才能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。當(dāng)廢水經(jīng)過(guò)水解酸化池后，已將大部分難溶性有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄晕镔|(zhì)，顯著提高了CASS池內(nèi)有機(jī)污染物的降解效率。

2.5 技術(shù)改造前后氨氮、TN的去除效果

考察技術(shù)改造前后CASS出水氨氮、TN的變化，結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖5 技術(shù)改造前后CASS出水氨氮、TN的變化

印染廢水中氮類(lèi)的主要構(gòu)成為氮雜環(huán)及含氮芳烴等有機(jī)化合物，這些有機(jī)物除了具有化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、難以生化降解的特點(diǎn)外，還有很強(qiáng)的生物毒性，能夠抑制微生物的生化進(jìn)程。由圖5可知，技術(shù)改造前CASS池常受外圍進(jìn)水沖擊而導(dǎo)致硝化細(xì)菌活性受到抑制，無(wú)法穩(wěn)定進(jìn)行硝化反應(yīng)，出水氨氮、TN的波動(dòng)較大。改造后，復(fù)合水解酸化池起到良好的預(yù)處理及降低生物毒性作用，CASS系統(tǒng)內(nèi)硝化細(xì)菌得以正常代謝繁殖。另外復(fù)合水解酸化池有效地提高了廢水B/C，為反硝化細(xì)菌高效脫氮提供了有力的保障。從而使出水氨氮與TN均能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

3 結(jié)論

（1）通過(guò)在水解酸化池中布設(shè)彈性填料并增加攪拌器、新建水解池出水的泥水分離池及剩余污泥管道等有效的技術(shù)改造方案實(shí)施，使得復(fù)合水解酸化池出水B/C得到顯著提高；同時(shí)，水解池內(nèi)較高的污泥濃度對(duì)有毒有害物質(zhì)起到了良好的截留和降解，降低了難降解物質(zhì)對(duì)后續(xù)生化處理的抑制性。

（2）經(jīng)過(guò)復(fù)合水解酸化池后的廢水B/C顯著提高，為后續(xù)CASS工藝對(duì)有機(jī)物的去除率得到明顯改善，連續(xù)監(jiān)測(cè)該廠技術(shù)改造后的出水水質(zhì)情況，出水各項(xiàng)指標(biāo)均穩(wěn)定達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。