生化系统处理工业废水工艺设计分析 本文关键词：工业废水，生化，工艺，分析，设计
生化系统处理工业废水工艺设计分析 本文简介：[摘要]本项目应用生化系统处理高盐度、高有机物浓度和高氨氮废水，实现出水COD浓度低于250mg/L，氨氮浓度低于5mg/L。结合设计进出水水质，项目的主体工艺采用A2/O+曝气生物滤池的组合工艺，并确定系统参数，分析技术先进性和潜在风险，保障系统稳定运行达标。[关键词]工业废水；高盐度；高氨氮；曝
生化系统处理工业废水工艺设计分析 本文内容：
[摘要]本项目应用生化系统处理高盐度、高有机物浓度和高氨氮废水，实现出水COD浓度低于250mg/L，氨氮浓度低于5mg/L。结合设计进出水水质，项目的主体工艺采用A2/O+曝气生物滤池的组合工艺，并确定系统参数，分析技术先进性和潜在风险，保障系统稳定运行达标。
[关键词]工业废水；高盐度；高氨氮；曝气生物滤池
深圳市某环保公司的工业废水经过前续的芬顿工艺处理，将进行生化处理，从而排入市政管网。废水中含有较高的盐分(主要为钠盐、硫酸盐)，盐度范围为1%~2%，水质波动大，成份多变，毒性较强。进水水质的COD、氨氮指标有较大浮动，进水氨氮浓度短期可达500mg/L。系统进出水水质控制如表1所示。
1工艺设计
1.1工艺流程
根据本项目设计进出水水质，确定本项目主体工艺采用A2/O+曝气生物滤池的组合工艺，工艺流程为：进水缓冲池+厌氧池+缺氧池+好氧池+纤维滤池+曝气生物滤池+出水缓冲池。工艺流程图如图1所示。芬顿出水后进入进水缓冲池，经过进水提升泵提升后，混合高低浓度的水质，进入厌氧池，在厌氧池预处理废水，然后进入缺氧反应，在缺氧池对废水反硝化作用，以达到脱氮效果；然后废水进入好氧池，好氧池主要是进行硝化作用和去除COD，降低后续曝气生物滤池的COD负荷，使后续曝气生物滤池有较低的容积负荷，从而更高效地进行硝化[1-4]。好氧池出水后进入纤维滤池，去除大部分SS，避免后续BAF堵塞，然后废水进入曝气生物滤池，曝气生物滤池是在低氨氮浓度下继续硝化，以达到更高的出水标准(NH3-N＜5mg/L)。曝气生物滤池出水至出水缓冲池，缓冲池部分水外排，另一部分则回流至缺氧池，稀释进水浓度及进行反硝化作用。厌氧、缺氧及好氧池均采用流化床构造，分别采用三相分离器，保持污泥相互独立[5-7]。反应器污泥独立运行，保证工艺稳定运行，提高抗冲击负荷能力；泥龄长、泥量少。
1.2主体单元设计
1.2.1进水缓冲池处理规模为1200m3/d，数量是1座，分为6格，停留时间为33h。芬顿工艺处理出水后进入进水缓冲池，分别监测6格池子的氨氮浓度，根据最高浓度+最低浓度的结合方式分别抽水至生化处理段。其中，进水提升泵3台，流量Q=30m3/h，H=18m，P=2.5kW；数量是3台，两用一备。1.2.2厌氧池处理规模为1200m3/d，数量是2格，停留时间为8.8h，气水比为2∶1。厌氧池采用并联运行，主体部件采用PP材质，共80m2。1.2.3缺氧池处理规模为1200m3/d，数量是2格，停留时间为5.2h，气水比为2∶1。缺氧池采用并联运行，主体部件采用PP材质，共143m2。1.2.4好氧池处理规模为1200m3/d，数量是4格，停留时间为74h，气水比为70∶1。每两格好氧池分别并联运行，主体部件采用PP材质，共504m2。1.2.5纤维滤池纤维束过滤器是一种结构先进、性能优良的压力式纤维过滤设备。它采用一种新型的束状软填料-纤维作为滤元，具有比表面积大，过滤阻力小等优点，解决了粒状滤料的过滤精度受滤料粒径限制等问题，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会及滤料的吸附能力，从而提高了过滤效率和截污能力[8]。处理规模为1200m3/d，数量是2组，每组2格，两组纤维滤池分别并列运行，主体部件采用PP材质。1.2.6曝气生物滤池曝气生物滤池是一种具有活性污泥法特点的生物膜法处理构筑物，池内放置直径为几个毫米的蓬松滤料作为生物群支撑介质，通过设在池底的配气系统曝气，微生物在支撑介质上生长。净化污水除主要依靠填料上的生物膜外，滤池中尚存在一定浓度类似活性污泥的悬浮生物量，对污水也有一定降解作用[9-12]。处理规模为1200m3/d，数量是26座，停留时间为42h，气水比为20∶1，26座BAF分别并联运行。1.2.7出水缓冲池处理规模为1200m3/d，数量是1座，共3格，回流比为200%。三格串联出水，根据硝化液回流需求，前两格部分出水回流至缺氧池。
2潜在风险控制及技术先进性分析
2.1水质特征及潜在风险
2.1.1进水水质成分复杂，浓度高，波动大废水中含有较高的盐分(主要为钠盐、硫酸盐)，盐度范围为1%~2%；根据进水水质表，进水COD含量≤4000mg/L，氨氮一般低于≤300mg/L，高峰时可达500mg/L；进水水质的COD、氨氮指标有较大浮动，进水氨氮浓度短期可达500mg/L。2.1.2进水的含盐量范围含盐量对生化系统的启动、运行均有显著的影响：(1)启动慢：高盐高氨氮废水的COD浓度较高，在普通的活性污泥法工艺中，其对氨氮的去除易产生抑制作用，系统对氨氮的去除率较低；硝化菌在含盐量高的情况下启动慢。(2)生化效率低：含盐量在0.5‰~2‰时，硝化效果已经开始受到抑制，含盐量高于2‰后，系统已无硝化作用。含盐量达到5‰时，硝化效果会受到明显的抑制。含盐量低于5‰的条件下，有机物的去除率仍稳定在90%以上，但含盐量高于5‰后，去除率也会逐渐下降。(3)含盐量波动太大会导致微生物死亡：盐浓度增加，导致细菌内部溶液浓度低于外界，而盐因为对细菌的生命活动有妨害，被阻挡在细菌体外，又因为水从低浓度向高浓度移动的特性，导致细菌体内水分大量流失引起其内部生物化学反应环境变化，最终破坏其生物化学反应进程直至中断，菌体死亡。2.1.3进水含有有毒、有害的物质进水含有毒有害的有机物、重金属离子，对后续生化系统的运行造成危害。根据对实际工程的调研，由于进水中的有机物、重金属浓度突然升高，会导致常规的生化系统(例如MBR、A2O等工艺)的处理效能急剧下降，甚至系统崩溃。
2.2水质超标风险控制
2.2.1针对进水水质波动(1)进水缓冲池分成多格，进水前进行水质检测、控制。本项目的进水缓冲池分为6格，进水前加强对水质的检测、控制；(2)科学设计进水策略，对进水进行均化处理进水方式为高浓度+低浓度同时进水。经过混合后的废水，降低了进水氨氮浓度，避免氨氮浓度较高的导致微生物活性降低或微生物死亡的情况；(3)合理调节回流比，均化系统各单元的水质。当浓度超过300mg/L时，在出水缓冲池增大回流比，稀释污水的COD浓度，降低整套生化系统运行负荷。2.2.2针对进水含盐量大(1)启动时通过逐步提高含盐量。在生化系统启动阶段，采用控制进水流量、逐渐增加进水含盐量的方式，以此来驯化常规活性污泥，让其逐渐适应含盐量变化。启动阶段初期，含盐量从1‰开始增加，根据各污染物的去除效果来进行含盐量的调整。调整到10‰的时候，一方面，在控制含盐量增加的过程中，生化系统要适应含盐量的变化；另一方面伴随着进水COD的大幅度波动，对系统提出了更高的要求。(2)合理调节回流比，均化系统各单元的水质。宜采用较大的回流比对进水水质进行均化，以便适应不同进水水质条件，避免当极端水质条件出现，避免出水不达标，而且处理系统很可能无法恢复正常。缺氧池及好氧池在去除有机物、氨氮和总氮的同时，通过部分硝化液回流保证了出水总氮达标的稳定性。2.2.3针对进水毒性(1)进水缓冲池分成多格，进水前进行水质检测、控制。本项目的进水缓冲池分为6格，每一格均安装氨氮在线检测仪探头，进水前加强对水质的检测、控制，当进水浓度超高时，加强人工检测水质。(2)监控污泥性状，及时消除进水水质隐患。当进水浓度超高时，加强工作人员对各池体污泥性状的观察，视察是否出现污泥上浮、污泥黑化等问题。2.2.4其它保障措施(1)优化系统运行参数，当水质出现超标风险时，调整运行参数，强化处理效果。当出水不达标时，首先加大回流比，降低整套生化系统的处理负荷；若COD不达标时，通过增大风机风量，提高生化系统去除COD的量。(2)监控出水水质，当水质出现超标风险时，及时采取应对方案。若仍不达标，投加次氯酸钠，强氧化氨氮，并检测余氯。
2.3技术先进性
2.3.1整体工艺改进(1)本项目采用的工艺是“活性污泥法+生物膜法”两大类生化法的有效结合，经厌氧-缺氧-好氧池处理后出水再进一步进行硝化作用，避免氨氮不达标；(2)厌氧池、缺氧池、好氧池采用单独排泥方式，各池体的活性污泥形成独立的污泥系统；(3)在传统厌氧池的基础上，通过控制池内曝气强度使该段生化反应维持在水解酸化阶段，在改善废水可生化性的同时，避免了甲烷的产生，既保证了后续生化处理的效果，又保证了厂区的安全。2.3.2污泥量更少较普通的厌氧-缺氧-好氧池，本系统产泥量更少。通过给厌氧池持续不断曝气，降低厌氧池微生物的内源呼吸，代谢能力增强，因而增强了厌氧池污泥泥龄。2.3.3安全性能设计更合理厌氧池、缺氧池和好氧池内均设置三相分离器，强化了出水水质，同时设置有害气体收集管路来收集三相分离器收集的气体，保障了厂区的安全。2.3.4采用新型曝气生物滤池本项目采用曝气生物滤池改良版BAF技术作为深度处理。该池体主要采用的滤料，防堵能力强，填料表面有丰富的空隙，促进生物膜的形成，对污染物的降解能力强。同时由于本项目进水盐度高，且具有较强的生物毒性，常规微生物难以适应，通过接种耐盐微生物菌种，改善驯化过程，保证调试成功后使用。本次使用的新型曝气生物滤池适用于河道截污处置、应急废水处理、分散性生活污水和与之类似的工业有机废水处理，应用场景可覆盖公共广场、公园、小区、农村生活污水、公共厕所、独立别墅、旅游景点等。新型曝气生物滤池的特点如下：(1)出水水质好且稳定。采用了特殊材质制作的填料，材料的亲水性更好，更容易附着生物生长，特别针对相对低浓度的污水。(2)独特的反冲洗和回流设计。考虑到填料上生物膜的过度生产，导致生物处理效率下降的可能，为保证生物膜的活性，设置了特殊的反洗装置，对生物膜持续进行更新。而回流的设计，可以强化系统的脱氮能力。(3)自动化控制，仪表齐全，运行维护简便。曝气生物滤池运作的全过程由中央控制系统控制，设定参数后可自动运行，自动化程度高。同时对曝气生物滤池的出水氨氮进行巡检，根据出水水质进行分析和报告。
3结论
经过工艺设计、潜在风险控制及技术先进性的分析，A2/O+曝气生物滤池的组合工艺处理工业废水具有一定的可行性。进水属于高盐度、高有机物浓度和高氨氮废水，通过相应的生化系统处理，可以实现出水COD浓度低于250mg/L，氨氮浓度低于5mg/L。
作者：覃吉善 班峰 单位：深圳市深投环保科技有限公司
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