武進(jìn)精細化工廠(chǎng)是國內最大的生產(chǎn)水質(zhì)穩定劑的化工廠(chǎng)之一。水質(zhì)穩定劑類(lèi)生產(chǎn)廢水的特點(diǎn)是：廢水成分復雜且濃度高，間歇排放，水質(zhì)水量波動(dòng)大。該廠(chǎng)高濃度有機廢水主要含有甲醇、甲酯、醛、羧酸等有機物，尤以甲醇為主要污染物。廢水的COD高達(2.5～44)×104 mg/L，排放周期為3～30 h，濃度逐級惡化，pH值為3.5。該廠(chǎng)廢水受納水域為太湖流域，廢水處理須達《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)的新擴改一級標準。
1 方案選擇及工藝流程
1.1 方案選擇
�、俑邼舛群状紡U水通過(guò)精餾塔進(jìn)行預處理，回收97%以上的甲醇，這既有一定的經(jīng)濟效益，又把高濃廢水的COD值控制在合理的范圍內，為后續處理減輕壓力。精餾后廢水水質(zhì)指標見(jiàn)表1。
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表1 精餾后的廢水水質(zhì) | ||||
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COD濃度(mg/L) |
平均COD值(mg/L) |
水量(t/d) |
pH |
水溫(℃) |
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60 000～230000 |
80000 |
10 |
3.5 |
70 |
②高濃度廢水的BOD5/COD＞0.5，基本上屬于易生物降解廢水，因此選擇以厭氧處理為主，好氧處理為輔的生物處理工藝。
�、鄣蜐舛壬a(chǎn)、生活混合廢水因其有機物含量較低，且易于生物降解，可與厭氧出水進(jìn)行混合，然后一起進(jìn)好氧生物處理設備。低濃度生產(chǎn)、生活混合廢水的具體水質(zhì)情況見(jiàn)表2。
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表2 低濃度生產(chǎn)、生活混合廢水的水質(zhì) | ||
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平均COD值(mg/L) |
水量(t/d) |
pH |
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600 |
300 |
6.0 |
1.2 工藝流程
武進(jìn)精細化工廠(chǎng)廢水處理流程如圖1所示。
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1.3 主要構筑物
�、僬{節池的有效容積為30 m3，主要作用是均化水質(zhì)，調節水量。高濃度來(lái)水和一體化兩相厭氧器的出水回流混合可有效調節廢水的pH值，使其提高至6.0左右。
�、谝惑w化兩相厭氧反應器屬新型UASB設備，是專(zhuān)門(mén)針對高濃度有機廢水而設計的。它基于兩相厭氧生物降解的原理，在同一個(gè)反應器中通過(guò)內部結構的變化，實(shí)現產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷兩相分離，從而保持這兩大類(lèi)微生物的生物活性，使二者在各自的最佳生長(cháng)繁殖條件下，以最高的反應速度達到最好的運行效果。該反應器有效容積為200m3，直徑為6.6 m，高為7.8 m，采用中溫消化，反應溫度通過(guò)自動(dòng)控制系統保持在(35±3)℃范圍。
�、墼诤醚醴磻髦袃戎靡环N有機填料，可使混合液在其內部交叉流動(dòng)，并使微生物在填料表面掛膜，從而有效強化污水與微生物膜之間的傳質(zhì)速率，提高氧的利用率，加快反應速度。單體有效容積為75 m3，填料高度為2.0m，兩座并聯(lián)運行。
�、苤亓^(guò)濾器直徑為1.6m，柱高為2 m，濾速為8.6 m/h。
2 一體化兩相厭氧反應器的運行過(guò)程
2.1接種污泥
反應器中產(chǎn)酸相的接種污泥部分來(lái)自于常州市麗華污水處理廠(chǎng)二沉池排放的好氧活性污泥，另一部分來(lái)自于南京揚子化工廠(chǎng)脫水后的厭氧污泥。產(chǎn)甲烷相的污泥全部取自南京揚子化工廠(chǎng)的厭氧污泥。裝泥時(shí)，向兩反應器內加入適量過(guò)濾后的新鮮糞便水作為營(yíng)養。揚子廠(chǎng)的厭氧污泥：VSS/SS=0.42，含水率為76.4%；麗華廠(chǎng)污泥的MLSS約為2000 mg/L。產(chǎn)酸相的污泥接種濃度約為10kgVSS/m3，產(chǎn)甲烷相的污泥接種濃度約為18 kgVSS/m3。
2.2 污泥培養馴化期
馴化期間為使菌種恢復活性并逐步適應新的水質(zhì)，采取間歇進(jìn)水。進(jìn)水COD控制在1 000～2 000 mg/L，進(jìn)水流量為4 t/h(設計流量)左右。最初每班(8 h)進(jìn)水0.5 h，隨后增加至1.0 h，使反應器的出水COD維持在400 mg/L左右，當來(lái)水水質(zhì)穩定后即逐步延長(cháng)進(jìn)水時(shí)間。
2.3 逐步提高負荷期
約45 d以后系統開(kāi)始連續進(jìn)水，并逐步提高進(jìn)水負荷。這一階段依靠增加進(jìn)水流量和濃度來(lái)提高進(jìn)水負荷。由于企業(yè)生產(chǎn)量增加，進(jìn)水流量由4 t/h提高至6 t/h，進(jìn)水COD由2 000 mg/L提高至8 000 mg/L。經(jīng)過(guò)兩個(gè)月左右的運行，反應器的負荷達設計要求，并且有很大的潛力。反應器內的污泥先由原來(lái)小顆粒狀的固體污泥溶解成絮狀，并逐步變成密實(shí)、表面有光澤的顆粒污泥，污泥性質(zhì)發(fā)生了明顯的變化。由此，反應器具備了一定的抗沖擊負荷的能力，轉入滿(mǎn)負荷運行階段。
2.4 滿(mǎn)負荷運行期
該階段是在保證系統穩定運行和出水水質(zhì)情況下，進(jìn)一步提高反應器的容積負荷，充分挖掘反應器的潛力，并使出水水質(zhì)進(jìn)一步提高。這段時(shí)間反應器的進(jìn)水COD達到15 000 mg/L，處理量超出設計值50%左右。各階段的運行情況見(jiàn)表3。
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表3 一體化兩相厭氧反應器的運行情況及參數 | ||
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運行階段 |
運行時(shí)間 |
運行情況及參數 |
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污泥培養馴化 |
45 d |
進(jìn)水Q=4.0t/h，COD=1 000～2 000 mg/L |
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逐步提高負荷期 |
55 d |
進(jìn)水Q＝4.0～6.0 t/h |
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滿(mǎn)負荷運行期 |
30 d |
進(jìn)水Q=4.0～6.0 t/h |
3 好氧反應器的運行過(guò)程
好氧反應器的接種污泥全部來(lái)自于麗華污水處理廠(chǎng)二沉池的剩余污泥，在裝泥過(guò)程中同時(shí)投加經(jīng)過(guò)濾的新鮮糞便水和適當的氮、磷營(yíng)養。對好氧池鼓風(fēng)悶曝3 d，污泥恢復活性，此時(shí)污泥中的原生動(dòng)物比較活躍，可以進(jìn)水對污泥進(jìn)行培養和馴化。
因來(lái)水水質(zhì)變化較大，系統先間歇進(jìn)水，待出水COD降到200 mg/L以下時(shí)，逐漸增加進(jìn)水時(shí)間。系統連續進(jìn)水后，負荷由小到大逐漸增加，然后按設計負荷進(jìn)水正�？刂乒に嚄l件。約經(jīng)一個(gè)月時(shí)間，污泥已適應新的水質(zhì)，污泥生物相豐富活躍，各種有機物去除率穩定，培馴基本成功。各階段運行的具體情況和參數見(jiàn)表4。
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表4 好氧反應器的運行情況及參數 | ||||
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項目 |
啟動(dòng)初期 |
較低負荷期 |
較高負荷期 |
正常運行期 |
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進(jìn)水流量(t/h) |
4.0 |
8.0 |
12.0 |
10.0 |
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進(jìn)水COD(mg/L) |
200～300 |
300～500 |
600～900 |
200～500 |
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出水COD(mg/L) |
120～140 |
100～130 |
120～140 |
40～80 |
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去除率(%) |
40～60 |
65～75 |
80～85 |
70～85 |
5 結論
一體化兩相厭氧反應器的處理效果十分顯著(zhù)，容積負荷達到6.0～11.0kgCOD/(m3•d)，進(jìn)水COD達到6 000 mg/L以上，運行期間無(wú)論進(jìn)水負荷有多大波動(dòng)，出水COD值都在200～400 mg/L，甚至更低。好氧反應器通過(guò)對厭氧反應器出水和低濃度生產(chǎn)、生活廢水的進(jìn)一步處理，能夠有效保證最終出水達到排放標準。
整套厭氧—好氧工藝搭配合理，能夠充分發(fā)揮兩相厭氧反應器處理負荷高、抗沖擊能力強的優(yōu)勢，利用好氧反應器對高、低負荷皆可適應的特點(diǎn)對厭氧出水進(jìn)行深度處理，提高了出水水質(zhì)。該工藝自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單、運行穩定，整個(gè)工程具有投資少、效益高、有效利用空間、節省占地、易于維護等特點(diǎn)，成為處理高濃度有機廢水的一個(gè)示范工程。
