李建軍，閉偉寧，楊 勇，陳遠光，謝寶龍，黃西平

(1. 南方錳業(yè)集團有限責任公司，廣西 南寧 530022；2. 南方錳業(yè)集團有限責任公司大新錳礦分公司，廣西 崇左 532315；3. 自然資源部天津海水淡化與綜合利用研究所，天津 300192)

0 前 言

在經濟快速發(fā)展的今天，環(huán)保問題，特別是污水處理已成為研究的熱點。由于實際的污水情況各不相同，針對不同的處理需求，如何選取合適的處理工藝以滿足更優(yōu)的排放標準是目前研究的難點[1-2]。

高孔藻基凈水劑由不導電的非晶體二氧化硅硅藻殼體和超導的硅藻納米微孔組成，可在硅藻表面形成不平衡電位和外墻電位。在使用時，將高孔藻基凈水劑按一定比例投入好氧池，高孔藻基凈水劑與污水充分混合后[3-6]，硅藻表面的不平衡電位能破壞污水中電離子圈，并中和懸浮離子的電性，促使水中的污染物快速物理絮凝、沉淀，同時利用硅藻具有的比表面積大、孔體積大和吸附力強等特點將超細微粒物質吸附到硅藻表面，形成鏈式結構，瞬間下沉與水體分離[7-9]。高孔藻基凈水劑的作用機制主要有4個方面：物理絮凝作用、物理吸附作用、生物載體協(xié)同作用和污泥脫水作用[10-11]。

開發(fā)出了以天然礦物材料為基體的高孔藻基復合凈水劑，該凈水劑具有比表面積大、吸附性能強、安全無毒等特性。在深度處理階段投加高孔藻基復合凈水劑，可通過電位作用使生物污泥以高孔硅藻礦物為凝結核進行聚集，形成大顆粒物質，改善污泥的沉降效果。研究選取大新某企業(yè)廠區(qū)污水處理廠污水作為處理對象，應用高孔藻基凈水劑優(yōu)化深度處理工藝使其出水水質穩(wěn)定達到國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級A標準且總體優(yōu)于現行工藝。

1 試驗方法及過程

1.1 試驗方法

將高孔藻基凈水劑植入污水處理廠的生化系統(tǒng)進行強化處理。

1.2 試驗過程

1.2.1 高孔藻基凈水劑植入流程

在污水廠選定一個正常獨立運行的生產線(2號系統(tǒng))，先排出2號系統(tǒng)20%～30%的污泥量(需要說明CAST池的容量或者污泥總量)，后將高孔藻基凈水劑配置成濃度為5%～7.5%的溶液，在CAST池預曝氣開始至曝氣結束期間均勻持續(xù)投加，使高孔藻基凈水劑能與現有活性污泥充分混合。

1.2.2 污水處理過程

首先在2號系統(tǒng)連續(xù)投加高孔藻基凈水劑16 d(1號系統(tǒng)為對照組)，共投加約2 t高孔藻基凈水劑，對生化系統(tǒng)的活性污泥進行高孔藻基凈水劑活性污泥的改造，之后7 d以25 kg/d(1包)的劑量開始投加高孔藻基凈水劑，并檢測2號系統(tǒng)以及未添加任何凈水劑的1號系統(tǒng)(1號系統(tǒng)的處理狀況如何需要說明)中的COD、TP、氨氮、總氮、SS、污泥濃度及SV30等指標并進行對比。

2 結果與討論

2.1 污泥濃度指標

試驗期間污泥濃度情況見圖1。

圖1 試驗期間污泥濃度情況

從圖1數據經線性擬合可以看出，隨著時間的推移，投加高孔藻基凈水劑的2號系統(tǒng)內污泥濃度增長速度明顯低于對照組1號系統(tǒng)(21日下午5點后排泥，后續(xù)污泥濃度會降低)。此外，2號系統(tǒng)的污泥濃度從6月14日的7 570 mg/L經3 d迅速增長至8 766 mg/L，漲幅達到1 200 mg/L，這證明投加高孔藻基凈水劑的生化池在抑制污泥增速方面成效顯著。

2.2 污水SV30統(tǒng)計指標

試驗期間SV30變化情況見圖2。

圖2 試驗期間SV30變化情況

從圖2中數據經線性擬合可以看出，隨著時間的推移，投加高孔藻基凈水劑的2號系統(tǒng)的SV30沉降效果要優(yōu)于未投加的對照組1號系統(tǒng)，且數值維持在較平衡水平，沉降比增速緩慢。

2.3 出水COD指標統(tǒng)計

試驗期間出水COD變化情況見圖3。

圖3 試驗期間出水COD變化情況

由圖3可知，投加高孔藻基凈水劑的2號系統(tǒng)總體COD指標要優(yōu)于1號系統(tǒng)。

2.4 出水TP指標統(tǒng)計

試驗期間出水TP變化情況見圖4。

圖4 試驗期間出水TP變化情況

由圖4可知，投加高孔藻基凈水劑的2號系統(tǒng)總體COD指標近似于1號系統(tǒng)。

2.5 出水氨氮指標變化統(tǒng)計

試驗期間出水氨氮變化情況見圖5。

圖5 試驗期間出水氨氮變化情況

由圖5可知，投加高孔藻基凈水劑的2號系統(tǒng)總體氨氮指標要優(yōu)于1號系統(tǒng)。且2號系統(tǒng)的氨氮指標在后期均在0.5 mg/L以下。

2.6 出水TN指標變化統(tǒng)計

試驗期間出水TN變化情況見圖6。

圖6 試驗期間出水TN變化情況

由圖6可知，投加高孔藻基凈水劑的2號系統(tǒng)總體TN指標近似于1號系統(tǒng)。

2.7 污水處理綜合情況分析

1)前期順利完成對2號生化系統(tǒng)的活性污泥進行了高孔藻基凈水劑活性污泥的改造。從6月13日開始1號、2號系統(tǒng)均未排泥，其間2號系統(tǒng)污水中污染物實際增長了約2 100 mg/L，而1號系統(tǒng)增長了約3 000 mg/L，污泥減量達到30%，污泥增長速度明顯高于2號試驗系統(tǒng)。

2)監(jiān)測1號、2號系統(tǒng)的SV30數據可知：1號系統(tǒng)的沉降比隨著時間的推移增速較快，而投加高孔藻基凈水劑的2號系統(tǒng)一般維持在初始時的50%左右，數值較為穩(wěn)定。

3)投加高孔藻基凈水劑的2號系統(tǒng)出水在TP、COD及氨氮指標上總體要優(yōu)于1號系統(tǒng)出水。試驗數據表明，當高孔藻基凈水劑投加量為3～5 mg/L時即對總磷具有良好去除效果，且出水效果接近一級A排放標準，可替代PAC使用。

3 結 論

1)植入高孔藻基凈水劑作為生物載體，改善活性污泥后，保持并提升了系統(tǒng)對部分污染物(如TP、COD及NH3-N)的去除效率。

2)采用高孔藻基凈水劑優(yōu)化污水凈化工藝，系統(tǒng)中的有機物在生化處理過程中消解的效率大于未植入前，污泥增長速度明顯放緩，污泥產量預計減少5%～30%。

3)通過使用高孔藻基凈水劑，藥劑運營成本并未增加，且在保證出水水質達標的同時可大量節(jié)省污泥處理費用，技術性及經濟性均可行。