樊樹亮

（晉煤太鋼能源有限公司，山西 呂梁 033299）

引言

廢水厭氧-好氧生化處理技術(shù)在高濃度有機廢水處理中的應(yīng)用優(yōu)勢較為明顯，應(yīng)用較為廣泛。厭氧-好氧生化處理技術(shù)的核心是利用微生物在厭氧或好氧的條件下對高濃度有機廢水中的COD 及其他污染物進行降解，進而實現(xiàn)對污水中COD 去除的目的[1-3]。晉煤太鋼公司某污水處理系統(tǒng)采用預(yù)處理-厭氧生化-好氧生化處理工藝處理焦化廢水時，因日處理量大，廢水進水COD 值高，導(dǎo)致厭氧生化工序中單個厭氧塔負荷過大，造成厭氧出水和外排出水水質(zhì)COD 值超標，無法達到排放標準，必須對厭氧-好氧生化處理技術(shù)的工序進行優(yōu)化改進。

1 工程概況

晉煤太鋼公司的煤泥水廢水主要來源于原煤干餾及煤氣冷卻污水，污水中的酚、苯、氨氮等毒性較大，必須對其進行處理并環(huán)保達標后才能進行排放[4]。晉煤太鋼公司某污水處理系統(tǒng)原采用IC 厭氧塔+好氧生化處理工藝，設(shè)計的日處理量為300 m3，污水進水COD 平均值約10 500 mg/L～11 500 mg/L。

2 原生化處理工藝及問題分析

2.1 原生化處理工藝分析

該污水處理系統(tǒng)原采用IC 厭氧塔+好氧生化處理工藝，如圖1 所示。從圖1 中可知，原生化處理系統(tǒng)主要由調(diào)節(jié)池、一沉池、IC 厭氧塔、集水池、曝氣池、二沉池、泥脫機、污泥脫水系統(tǒng)、危害處理系統(tǒng)等構(gòu)成[5-6]。

圖1 原厭氧-好氧生化處理工藝示意圖

將收集的廢水提升至調(diào)節(jié)池，在此調(diào)節(jié)水量，均衡水質(zhì)。調(diào)節(jié)池出水進入一沉池進行沉淀。一沉池出水進入IC 厭氧塔，剩余污泥進入脫泥機。在IC 厭氧塔中，在缺氧環(huán)境下，對廢水中的有機物進行生化降解。IC 厭氧塔出水進入集水池。集水池出水進入曝氣池，廢水與活性污泥（微生物）混合攪拌并曝氣，使廢水中的有機污染物分解。曝氣池出水進入二沉池，沉淀后的剩余污泥進入脫泥機，回流污泥再次進入曝氣池；經(jīng)脫泥機后的脫水污泥進行危害處理。

2.2 厭氧-好氧生化處理技術(shù)工作原理

2.2.1 厭氧活性污泥生物處理原理

對高濃度有機物的厭氧降解過程如圖2 所示。

圖2 有機物的厭氧降解過程示意圖

水解階段：有機廢水中的有機物大分子被細菌胞外酶分解為溶解性的單體或二聚體，并進一步水解并透過細胞膜被細菌利用。

發(fā)酵階段：水解階段產(chǎn)生的小分子化合物在發(fā)酵細菌的細胞膜內(nèi)轉(zhuǎn)化為更為簡單的以揮發(fā)性脂肪酸為主的末端產(chǎn)物，并分泌到細胞外。

產(chǎn)乙酸階段：發(fā)酵階段末端產(chǎn)物在產(chǎn)乙酸階段轉(zhuǎn)化為乙酸、氫氣、碳酸以及新的細胞物質(zhì)。

產(chǎn)甲烷階段：產(chǎn)乙酸階段在產(chǎn)甲烷菌的作用下被轉(zhuǎn)化為甲烷、CO2等物質(zhì)。

2.2.2 好氧活性污泥法生物處理

活性污泥法的凈化過程一般包括絮凝吸附、生物代謝、泥水分離等階段。

絮凝吸附：微生物與廢水中呈懸浮狀或部分可溶性的有機物接觸，使后者失穩(wěn)、凝聚，并被其吸附在表面；活性污泥具有較大的表面積，在較短的時間內(nèi)通過吸附作用去除廢水中大量的有機污染物。

生物代謝：活性污泥將有機污染物攝入體內(nèi)后，經(jīng)生物代謝使污染物得以去除。

泥水分離：正常的活性污泥在靜置狀態(tài)下于30 min 內(nèi)即可完成絮凝沉淀和成層沉淀過程。

2.3 問題分析

當(dāng)前該污水處理系統(tǒng)IC 厭氧塔+好氧生化處理工藝處理的日廢水量約為350 m3～400 m3，超過污水處理系統(tǒng)原設(shè)計的日廢水量300 m3，處理系統(tǒng)長期處于超負荷運行狀態(tài)下。同時，廢水進水水質(zhì)平均COD 達10 500 mg/L～11 500 mg/L，進水水質(zhì)COD 最高時達14 000 mg/L。這導(dǎo)致厭氧生化處理工序中單個厭氧塔負荷過大，有機物及其他污染物的降解效果不佳，厭氧出水和外排出水水質(zhì)COD 去除率分別為61.3%、74.5%，無法達到排放標準，必須對原IC厭氧塔+好氧生化處理工藝進行改造優(yōu)化，提高COD 的去除率。

3 二級厭氧-好氧生化處理工藝的改造優(yōu)化

3.1 改造優(yōu)化思路

在原IC 厭氧塔+好氧生化處理工藝中，COD去除率不高的主要原因為單個厭氧塔負荷過大，針對這一情況，采用增設(shè)厭氧塔，實行二級厭氧-好氧生化處理工藝。將閑置的UASB 厭氧塔改造后，將其與IC 塔采用先并聯(lián)后串聯(lián)模式，可以起到降低原IC 塔處理負荷的作用，從而實現(xiàn)厭氧生化處理和整個生化系統(tǒng)處理能力。

3.2 改造優(yōu)化設(shè)計

3.2.1 UASB 塔改造

以往閑置的UASB 厭氧塔的三相分離器為浮動氣柜形式，從之前的應(yīng)用情況來看，該三相分離器的密封難度大，工作過程中的異味容易泄露，對環(huán)境污染較大。為將其應(yīng)用在厭氧生化處理工藝當(dāng)中，必須將UASB 厭氧塔的三相分離器進行整體更換，并將塔頂進行整體密封，同時將其與除異味管道連接，排放異味。

將UASB 厭氧塔內(nèi)發(fā)生過腐蝕的管道全部進行更換為316L 不銹鋼管道，并涂刷防腐蝕涂層，延長UASB 厭氧塔的適用壽命。

3.2.2 廢水處理流程

改造后的二級厭氧-好氧生化處理工藝流程如圖3 所示。對比改造前的IC 厭氧塔+好氧生化處理工藝，主要是增加了UASB 厭氧塔，并將其與IC 厭氧塔采用先并聯(lián)后串聯(lián)模式。一沉池出水則分別進入到UASB 厭氧塔和IC 厭氧塔，UASB 厭氧塔出水可再次進入到IC 厭氧塔進行處理，IC 厭氧塔出水才進入到集水池。廢水通過UASB 厭氧塔和IC 厭氧塔的共同厭氧處理，可有效減小IC 厭氧的處理負荷，增加廢水厭氧生化處理系統(tǒng)的緩沖能力。

圖3 改造后二級厭氧-好氧生化處理工藝流程示意圖

4 運行效果與分析

改造后的二級厭氧-好氧生化處理投入到實踐應(yīng)用后，整個生化處理系統(tǒng)運行正常，對厭氧出水和外排出水水質(zhì)中的COD 和去除率進行監(jiān)測，結(jié)果如表1 所示。

表1 二級厭氧-好氧生化處理后出水COD 檢測結(jié)果情況

從表1 數(shù)據(jù)可知，改造后二級厭氧-好氧生化處理工藝處理后，厭氧出水和外排出水水質(zhì)COD 平均去除率分別達90.5%、99.2%，滿足污水排放要求。