園區污水廠(chǎng)尾水處理工藝

化工企業(yè)排放的污水成分復雜、毒性大、有機物濃度高、生物難降解物質(zhì)多，雖經(jīng)二級處理后達到排放標準，但其對環(huán)境的潛在危害依然很大。因此，有必要對混合化工污水廠(chǎng)尾水進(jìn)行深度處理和循環(huán)利用。目前，傳統的深度處理工藝存在投資大、處理成本高、管理要求高等問(wèn)題，筆者針對某工業(yè)園區混合化工污水廠(chǎng)的尾水水質(zhì)，提出了人工快滲/復合人工濕地深度處理工藝。

人工快速滲濾系統(CRI) 是污水快滲系統(RI) 的人工強化，它采用滲透性較好的人工填料代替天然土層，從而大大提高了水力負荷。作為兩種重要的污水生態(tài)凈化技術(shù)，人工濕地和氧化塘技術(shù)與常規技術(shù)相比有如下特點(diǎn): 投資低、操作簡(jiǎn)單、運行和維護費用低、在處理污水的同時(shí)又能改善周?chē)�地區的生態(tài)環(huán)境。但生態(tài)法的處理效果受植物生長(cháng)及氣溫等因素的影響較大，故對進(jìn)水水質(zhì)和水量的可調控性不強，而CRI 系統的可控制因子較多，故將CRI 系統和生態(tài)單元(人工濕地和氧化塘) 有機組合，可實(shí)現優(yōu)勢互補，形成耐沖擊、低能耗的協(xié)同處理新工藝。

1 研究方法

1. 1 污水水質(zhì)

某工業(yè)園區目前投產(chǎn)的企業(yè)以化工、農藥企業(yè)為主，各企業(yè)的生產(chǎn)廢水經(jīng)處理達到園區污水 處理廠(chǎng)接管標準后，排入園區污水廠(chǎng)調節池，再經(jīng)混凝氣浮/SBR/接觸過(guò)濾工藝處理后達標排放。本研究用水為SBR 池出水，其水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 混合化工污水廠(chǎng)尾水水質(zhì)

Tab．1 Characteristic of tail water from mixed chemical wastewater treatment plant 　mg·L-1

 1. 2 工藝流程及運行條件

本研究采用的工藝為: 人工快速滲濾系統/一級水平潛流人工濕地/二級水平潛流人工濕地/表面流人工濕地/氧化塘/三級水平潛流人工濕地/清水池/回用。人工快速滲濾系統由4 座尺寸為12．0 m×5．0 m× 2．5 m的鋼混池構成，設計處理能力為360m3 /d，表面負荷為1．5 m3 /(m2·d) 。一級潛流人工濕地、二級潛流人工濕地、自由表面流人工濕地、氧化塘和三級潛流人工濕地的有效面積分別為1 350、1 350、570、378 和540 m2，設計HRT 為7．7 d。

該示范工程于2010 年5 月建成，8月投入試運行，2011 年3 月穩定運行至今。四個(gè)CRI 單元按一定濕干比和水力負荷交替運行，復合人工濕地系統則連續運行，每月采集各單元出水水樣2～3 次，分析COD、NH3-N、TP 等指標。

1. 3 分析方法

電導率: 電導率儀，pH 值和ORP: pH 計，COD:重鉻酸鉀法，氨氮: 納氏試劑分光光度法，TP: 過(guò)硫酸鉀消解—鉬銻抗分光光度法。

2 結果與討論

2. 1 CRI 系統的啟動(dòng)

CRI 的微生物培養方式主要有自然培養和人工接種兩種，且人工接種的方式使系統達到穩定的時(shí)間一般比自然培養方式的短。由于CRI 系統的進(jìn)水為SBR 工藝的出水，其中的微生物含量較高，因此在試運行的初期采用自然培養的方式。

在試運行的前3 周，每天對CRI 系統的進(jìn)、出水COD 濃度進(jìn)行監測，結果見(jiàn)圖1。

 圖1 CRI 啟動(dòng)階段對COD的去除效果

Fig．1 COD removal rate in start-up stage of CRI

系統啟動(dòng)初期對COD 的去除率波動(dòng)較大，17 d后去除率穩定在40%左右。培養初期，COD 的去除主要依靠填料的截留和吸附作用，因此，隨著(zhù)填料的吸附達到飽和，對COD 的去除率明顯下降，并且出水COD 濃度波動(dòng)大，抗沖擊能力弱。培養17 d 后，滲濾介質(zhì)中的微生物量大大增加，加強了微生物對有機污染物的生物降解作用，也強化了介質(zhì)顆粒表面的生物膜以及介質(zhì)顆粒之間的生物絮體對污染物的截留和吸附作用，使得對COD 的去除率趨于穩定，同時(shí)使CRI 系統的抗沖擊能力得到提升。

2. 2 對COD 的去除

經(jīng)過(guò)3 周左右的啟動(dòng)運行，CRI 系統的出水水質(zhì)達到穩定，于是開(kāi)始連續運行。每月采樣2～3次，對系統進(jìn)水和各單元出水水質(zhì)進(jìn)行分析。

系統進(jìn)水COD 平均為97．8 mg /L，出水COD 平均為20．7 mg /L，平均去除率為78．8%，最高去除率為86．8%，系統出水COD 濃度比較穩定，且達到了《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB 3838—2002) 的Ⅴ類(lèi)標準。經(jīng)分析，CRI 系統對COD 的去除貢獻較大，去除率達51．2%，后續人工濕地和氧化塘系統進(jìn)一步使水質(zhì)得到凈化，且植物和藻類(lèi)生長(cháng)狀況良好，說(shuō)明混合化工污水廠(chǎng)尾水的生物毒性顯著(zhù)降低。另外，試驗期間經(jīng)歷了幾次較強的降雨、降溫過(guò)程，使系統對COD 的去除率有所下降，但仍保持在70% 以上，說(shuō)明該系統具有較強的抗沖擊能力。

2. 3 對NH3-N 的去除

污水中的氮主要以有機氮、氨氮、硝態(tài)氮三種形式存在。氮的去除主要有揮發(fā)作用、吸附作用、生物同化作用和生物脫氮作用等。其中，生物脫氮過(guò)程包括氨化、硝化和反硝化階段。經(jīng)統計，系統出水NH3-N 為0．29～1．70 mg /L，平均為1．05 mg /L，平均去除率為86．9%，最高去除率為96．2%。由于CRI 系統的濕干比為1∶3，復氧效率較高，因此在落干期好氧微生物活性高，硝化反應得以順利進(jìn)行，對NH3-N 的去除率為50．2%，進(jìn)入復合人工濕地的NH3-N ＜ 5 mg /L，經(jīng)前兩級潛流人工濕地凈化后，出水NH3-N 濃度已基本達到GB 3838—2002 的Ⅴ類(lèi)標準(見(jiàn)圖2) 。試驗過(guò)程中，季節變化對表面流人工濕地和氧化塘的凈化效率影響較大，而潛流人工濕地受影響則較小。

 圖2 NH3-N濃度的沿程變化

Fig．2 Variation of NH3-N concentration along combined process

2. 4 對TP 的去除

污水中磷的存在形態(tài)取決于污水的類(lèi)型，最常見(jiàn)的有磷酸鹽(H2PO4-、HPO42-、PO43-)、聚磷酸鹽和有機磷，聚磷酸鹽在水中能逐漸水解成磷酸鹽。以植物、微生物、基質(zhì)構成的生態(tài)系統通過(guò)過(guò)濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解來(lái)實(shí)現對磷的高效去除。在連續運行中，整個(gè)系統對TP 的平均去除率達到76．4%，最高為87．9%，出水TP 平均為0．20 mg /L。CRI 系統對總磷的去除率為39．9%，在復合人工濕地系統中TP的去除主要發(fā)生在前端兩級潛流人工濕地，自由表面流人工濕地和氧化塘系統對TP 的去除率較低(見(jiàn)圖3) ，可能的原因是:植物枯葉和藻類(lèi)中的磷分解釋放后重新回到水體中，導致對TP 的去除率偏低。

 圖3 TP濃度的沿程變化

Fig．3 Variation of TP concentration along combined process

3 結論

① CRI /人工濕地/氧化塘組合工藝深度處理混合化工污水廠(chǎng)尾水的效果良好，對COD、NH3-N和TP 的平均去除率分別為78．8%、86．9% 和76．4%，出水水質(zhì)達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838—2002) 的Ⅴ類(lèi)標準。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

② CRI 系統采用自然培養法啟動(dòng)，系統達到穩定運行的時(shí)間較短，水力負荷可達1．5 m3 /(m2·d) 。

③長(cháng)時(shí)間運行時(shí)，人工濕地系統中的植物生長(cháng)狀況良好，氧化塘內藻類(lèi)大量繁殖，表明混合化工污水廠(chǎng)尾水的生物毒性已大大降低。