鋼鐵冷軋廢水中有毒有害污染物質(zhì)種類(lèi)繁多，產(chǎn)線(xiàn)排放出來(lái)的廢水主要有含鉻廢水、含鎳廢水、含油廢水、含酸廢水等，這些廢水含有大量重金屬，油類(lèi)物質(zhì)和總氮也比較高，一直以來(lái)就是鋼鐵企業(yè)水處理行業(yè)中的技術(shù)攻關(guān)重點(diǎn)和難點(diǎn)。近年來(lái)，隨著(zhù)國家環(huán)境保護要求的不斷嚴格，相關(guān)法令法規的制定與執行，對冷軋廢水的處理提出了新的更高的要求。
華南某鋼鐵生產(chǎn)的酸洗廢水經(jīng)過(guò)隔油、中和、絮凝沉淀等預處理設施處理后進(jìn)入生化池通過(guò)生物反硝化對總氮進(jìn)行降解，再經(jīng)深度處理達標后外排。生化池采用活性污泥法，為A2O工藝，處理水量為80m3/h左右，總氮800~1200mg/L。根據經(jīng)驗以及化驗數據來(lái)看，該股廢水具有高TN、低TP的特點(diǎn)。所以污水處理廠(chǎng)每天通過(guò)投加3t葡萄糖和磷鹽，來(lái)補充生物反硝化所需的碳源和能量，但總氮去除率僅能達到68%左右，亟需尋找更為合適的碳源投加，以提高脫氮效果。
生物活性碳源(Pro-C)采用普羅倍增技術(shù)研發(fā)而成，產(chǎn)品為棕褐色無(wú)刺激性氣味的弱酸性液體，組分為小分子有機酸、醇類(lèi)、糖類(lèi)以及藻類(lèi)提取物等，具有極高的COD當量，可廣泛應用于市政污水/工業(yè)污水處理系統中，以解決碳源不足而導致的出水NOx-N偏高問(wèn)題，提高污水處理系統的反硝化能力，同時(shí)對強化生物除磷等也有很好的效果。本文介紹了Pro-C用于鋼鐵酸洗廢水處理系統的實(shí)踐，對Pro-C與傳統葡萄糖碳源的應用特點(diǎn)進(jìn)行對比和總結，試驗研究了Pro-C替代葡萄糖的效果。
1、材料與方法
1.1 試驗藥劑
生物活性碳源(Pro-C)：密度為1.21mg/L，COD≥1,000,000mg/L，外觀(guān)為棕褐色液體，無(wú)毒無(wú)害。
葡萄糖(食品級)：密度為1.56g/cm3，COD為900,000mg/kg，白色粉末狀，無(wú)毒無(wú)害。
1.2 試驗方法
進(jìn)行試驗的鋼鐵企業(yè)冷軋退火酸洗線(xiàn)產(chǎn)能為70萬(wàn)t/a，產(chǎn)品覆蓋300系、400系、200系不銹鋼冷軋板帶成品�，F場(chǎng)廢水處理系統的運行工藝流程為：酸洗廢水(以及含油廢水)→隔油池→中和池→中沉池→水解酸化池→厭氧池→缺氧池→好氧池→二沉池→深度處理→達標排放。該廢水站生化出水TN在300~400mg/L，COD在300mg/L左右。
本試驗通過(guò)將生物活性碳源投加于厭氧池前端，觀(guān)察生化系統的出水總氮、COD以及生物相等指標，對比葡萄糖替代前后的使用效果。但由于該系統前端采用石灰調節來(lái)水pH，使得生化系統污泥鈣化嚴重，有效污泥濃度較低(SS/VSS≈0.15)。所以在試驗時(shí)，采用逐步替代的葡萄糖的方法(即分四個(gè)階段在厭氧池投加Pro-C和葡萄糖，最終完全替代葡萄糖，并實(shí)現減量投加)，以此避免鈣化下的活性污泥對碳源替換的不適而導致的數據升高。表1為四個(gè)階段中Pro-C和葡萄糖的用量。
1.3 分析方法
Pro-C作為一款新型碳源藥劑，安全無(wú)害，能夠有效替代傳統碳源。在此項目中，評估Pro-C的高效性和安全性主要為二沉池出水的總氮濃度、COD濃度和生物相。
本試驗取樣點(diǎn)為厭氧池進(jìn)口、好氧池進(jìn)口以及二沉池出口。取樣的檢測項目、檢測頻率以及檢測方法，參見(jiàn)表2。
2、結果與討論
2.1 生化系統脫氮效果
總氮是指水中各種形態(tài)的有機氮和無(wú)機氮的總和。當總氮含量超標的廢水排入水體，使得水中有機氮/無(wú)機氮化合物含量升高，極易造成水生藻類(lèi)大量生長(cháng)，浮游植物繁殖旺盛，水體出現富營(yíng)養化，導致水質(zhì)惡化。而鋼鐵冷軋酸洗線(xiàn)一般是采用硝酸作為原料，從而使得所排出的含酸廢水中總氮濃度相當高，如水中總氮得不到有效去除，勢必會(huì )對環(huán)境造成嚴重污染。
圖1為投加Pro-C期間生化系統進(jìn)、出水總氮濃度變化情況。從下圖中可以看出，Pro-C在替代食品級葡萄糖過(guò)程中，出水總氮濃度呈現的不同規律。在每天投加使用3t葡萄糖期間，廢水站二沉池出水總氮基本維持在300mg/L以上。試驗過(guò)程第一階段，以1.75t的生物活性碳源替代2t葡萄糖，出水總氮開(kāi)始出現下降趨勢，平均總氮為261mg/L，由于試驗第三天進(jìn)水總氮異常，導致后一天的出水數據也有小幅升高，但隨著(zhù)進(jìn)水穩定，出水總氮隨即開(kāi)始下降。試驗第二階段，用2.5t的Pro-C完全替代3t葡萄糖，此階段二沉池出水總氮平均值為206.4mg/L，此過(guò)程二沉出水較大波動(dòng)，主要原因在于：
(1)產(chǎn)線(xiàn)排水異常，使得進(jìn)生化系統的總氮起此彼伏，對微生物的新陳代謝造成一定影響，脫氮能力受到?jīng)_擊。
(2)生化系統污泥自身鈣化嚴重，有效活性污泥含量較低，且此階段為完全投加Pro-C作為反硝化碳源，微生物內部代謝以及酶的分泌發(fā)生改變，使其需要短暫的適應，從而導致此階段的數據波動(dòng)。
(3)第三階段為碳源減量階段，此時(shí)每天投加Pro-C為2.25t，出水總氮數據平均85.6mg/L，此時(shí)微生物已適應Pro-C，即便進(jìn)水總氮升高，出水總氮依然保持平穩在100mg/L以下。
(4)第四階段的碳源投加量降至2.0t，此時(shí)出水平均總氮較第三階段升高11.5mg/L，并保持穩定，說(shuō)明在滿(mǎn)足業(yè)主要求的出水總氮小于100mg/L的要求下，此時(shí)Pro-C的投加量恰到滿(mǎn)足，且可以替代1.5倍葡萄糖的使用量。
2.2 生化出水CODCr變化情況
COD指污水廢水中需要被氧化的還原性物質(zhì)的含量，化學(xué)需氧量越高，就表示江水的有機物污染越嚴重，如果不對其加以處理，許多有機污染物可在江底被底泥吸附而沉積下來(lái)，在今后若干年內對水生生物造成持久的毒害作用。所以在水質(zhì)環(huán)保治理管理中，化學(xué)需氧量是一個(gè)重要有機物污染參數。
在此廢水處理系統中，如果生化池出水的COD過(guò)高，會(huì )大大加重后端深度處理的運行費用。因此，改善前端出水CODCr可以有效降低運營(yíng)成本投入。圖2是投加生物活性碳源試驗期間，生化系統出水CODCr的變化情況。
從圖2可以看出，該污水處理系統厭氧前端CODCr基本在1000mg/L左右浮動(dòng)，說(shuō)明此系統來(lái)水水質(zhì)情況較為穩定。在此前提下用Pro-C替代葡萄糖，避免了來(lái)水有機物濃度波動(dòng)的沖擊。由于葡萄糖分子鏈較長(cháng)，微生物脫氮利用率較低，所以在現場(chǎng)使用葡萄糖期間，二沉池出水CODCr在350mg/L左右，有點(diǎn)偏高。Pro-C為小分子有機酸、醇類(lèi)、糖類(lèi)以及藻類(lèi)提取物等，不但利于微生物吸收轉化，而且可以提供微生物所需微量營(yíng)養成分，提高其代謝活力。在逐步替代過(guò)程中，二沉池出水CODCr呈現出下降趨勢，最終出水CODCr可以降至100mg/L左右。由此說(shuō)明，通過(guò)使用Pro-C作為生物脫氮的碳源，可以安全有效的提高反硝化速率的同時(shí)，還可以改善系統出水CODCr情況。
2.3 生物相
在使用Pro-C逐步替代葡萄糖期間，通過(guò)每天取樣觀(guān)察好氧池活性污泥的生物相發(fā)現：在投加葡萄糖期間，好氧池活性污泥結構松散，絮粒較小，基本以漫游蟲(chóng)、腎形蟲(chóng)、游仆蟲(chóng)為主，二沉池上清液較為渾濁；而在投加Pro-C試驗后期，生物鏡檢可以明顯觀(guān)察到小口鐘蟲(chóng)、輪蟲(chóng)，斜管蟲(chóng)等，而且較為活躍，二沉池上清液也逐漸變得清澈。說(shuō)明此時(shí)生物種類(lèi)開(kāi)始豐富，這有助于生化處理系統的穩定運行。
3、結論
(1)Pro-C作為一款新型生物質(zhì)綠色碳源，可以完全替代傳統碳源葡萄糖。在此處理系統中使用，用量?jì)H為葡萄糖量的1/1.5，總氮去除率提高20%左右。
(2)Pro-C完全可以被微生物吸收利用，在確保脫氮效率的同時(shí)，改善系統出水COD；由于Pro-C主要為小分子有機物，且富含多種微生物營(yíng)養基質(zhì)，可以被微生物快速吸收利用，有效提高微生物活性，改善生物多樣性。
(3)Pro-C作為液體碳源，投加方便，可以節省勞動(dòng)力投入以及設備電耗，適合大量投加碳源進(jìn)行脫氮的污水處理廠(chǎng)。(來(lái)源：普羅生物技術(shù)(上海)有限公司)
