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摘要：根据煤气化废水水质特点，采用石灰法进行预处理，去除废水总硬度和悬浮物，在SBR池前增加好氧生物选择池去除废水总磷，在SBR池增加MBR生物膜反应器，提高出水水质和处理能力，改造后实现达标排放。
关键词：SBR；MBR；石灰法；脱氮除磷；好氧生物选择池
引言：煤化工行业废水成分复杂、降解难度大、有机物含量高、生物毒性大，是一种处理难度较高的工业废水，主要通过预处理、生化处理和强化氧化等工艺实现COD和氨氮的达标排放，或进一步深度处理实现中水回用。目前最常用的废水处理技术是生物处理法，主要包括普通和活性污泥法、厌氧好氧工艺法（A／O法）、序批示活性污泥法（SBR）等，其中SBR应用最为普遍，能够有效去除废水中的有机物、氨氮、悬浮物和酚类物质，但对水中的总氮，特别是有机氮的降解效果较差，难以使废水的总氮、总磷和悬浮物含量等达到2017年《山东省海河流域水污染物综合排放标准》“二级标准”要求：总氮含量低于35mg／L、悬浮物含量低于30mg／L、总磷（以P计）含量低于0.5mg／L。
一、气化灰水处理
SBR处理工艺在流程上只有一个单元，将调节池、曝气池、沉淀池的功能集中在一个池内，兼有水质水量调节、微生物降解和固液分离等功能，具体流程为进水—曝气—沉淀—滗水—待机。典型的工业化流程如图1所示。
从表1可以看出，原始设计下的灰水处理已无法满足2017年《山东省海河流域水污染物综合排放标准》，为保证生化处理出水达标排放，必须对现有工艺进行优化改造。
二、运行现状及改造思路
1、预处理改造
废水中较高的碱度、硬度、Cl-、SO42-以及其含盐量等对设备管道产生严重结垢和腐蚀，同时对污水处理装置的运行也带来较大难度。原有工艺采用投加磷酸、液碱、PAM等药剂形成磷酸钙、镁的沉淀物，排出系统，在实际运行中存在一定的缺陷：①输送管道易结垢污堵，给废水输送带来较大困难；②沉淀不完全。大量未沉淀矾花进入生化处理系统，生化水池积累大量无机泥类，影响生物污泥处理活性，使出水水质恶化；③投入的药剂中主要是磷酸盐，投加过量容易将PO3-4带入系统，造成排水总磷含量超标，沉淀池淤泥流动性差，钙垢无法及时清理，堵塞斜管。针对以上工艺特点，结合原有工艺流程及设备布置情况，利用石灰法代替原有预处理工艺对现有装置进行改造。将原调节池1和调节池2改造为预处理的石灰投入反应池和沉淀排泥池，原有的斜板沉淀池改造为曝气生物选择池。沉淀物主要为CaCO3和MgCO3，压滤成饼后送入锅炉用于脱硫石灰石的添加剂补充。
2、SBR生化处理工艺改造
（1）原SBR工艺运行情况分析
原SBR生化的工艺流程为预处理来水—好氧曝气3h—厌氧反硝化2h—沉淀2h—排水1h—排放。生化系统存在的主要问题是：①缺少厌氧反硝化工序的有效处理，总氮含量高于100mg／L，超标严重；②预处理工艺带来过量磷酸盐类物质，而SBR处理工艺无法实现对总磷的有效去除；③悬浮物只依靠自然沉淀，无法保证指标要求；④沉淀、排水时间较长，降低生化处理效率。
（2）原SBR生化运行的问题及改造思路
①促进反硝化生物处理过程脱除总氮污水中的氨氮在硝化细菌作用下转化为亚硝态氮或硝态氮，在活性污泥法中需要延长泥龄并提供适当的溶解氧（DO），培养出占有优势的硝化细菌进行生物反应，再通过缺氧或厌氧环境下进行生物反硝化反应，将亚硝态氮或硝态氮转换成N2或N2O，并以气态形式溢出水体，从而实现污水总氮的脱除［5］。反硝化的重要条件是必须有丰富的碳源提供能量。从表1可以看出，原水设计指标COD含量较高，目前实际原水COD含量为700mg／L左右，出水COD含量合格，说明原水中的COD可生化性能较好，好氧反应能够有效进行。氨氮含量虽然合格，但是总氮含量大部分在100mg／L以上，说明脱氮处理时间较短，所需COD补充不足，抑制了反硝化反应。通过实验发现SBR生化处理的氨氮、硝态氮、COD的反应运行周期，硝化反应在好氧运行到180min时氨氮含量下降到最低值并保持稳定，同时硝态氮含量上升到最高值，此时可以分析好氧运行的功能性时间已经到位，剩余的时间或处于无负荷运行状态。此时间点位也是氧化还原电位（ORP）和DO等达到一个平衡点位，且趋于稳定。当进入厌氧反硝化工序时，在投加碳源至100mg／L时，硝态氮含量开始下降到50mg／L以下。目前实际运行的SBR工艺可以通过缩短好氧反应时间和补充厌氧脱氮反应的碳源来实现。根据电子平衡原理，去除1g的NO-3—N需消耗2.86g的COD。选择乙酸钠作为补充碳源，有利于增加反硝化速率，其反硝化速率分别是啤酒厂废水和甲醇的1.73倍和8.99倍。根据SBR单池运行厌氧反硝化阶段需要投加的碳源用量，给予足够的反硝化反应时间是解决总氮脱除的关键。
②增加前置生物选择池脱除总磷传统的处理出水中，90%左右的磷未能在水中除去，并以磷酸盐的形式存在。SBR强化生物除磷系统的驯化过程，对系统整体运行效果及运行温度均有重要影响。在强化生物除磷系统运行过程中，随着厌氧释磷量的增加，好氧吸磷量也在增加，且好氧吸磷量增加速度会更快，厌氧阶段随着有机物的吸附，磷酸盐释放量增加。好氧状态下具有很强的磷吸收能力，即磷的厌氧释放是磷好氧吸收和除磷的前提，磷的释放量越大，出水总磷含量就越低，处理效果就越好。在SBR池前增加生物选择池，池内采用曝气方式使之处于好氧污泥吸磷阶段。通过回流厌氧反应时的污泥，提高生物选择池内好氧污泥的吸磷效果，然后通过排泥将系统内的含磷污泥排出，达到降低SBR池内总磷含量的目的。
③采用新工艺提高排水水质SBR工艺排水基本依靠污泥沉降来实现，需要有足够的沉降时间和良好的污泥沉降性能来保证，但是通过长期的运行观察发现基本很难保证出水悬浮物的指标值，还占用大量沉降时间。MBR（membranebiologicalreactor）膜生物反应器是将膜分离技术与生物技术相结合而形成的一种新型、高效的污水处理技术。膜代替二沉池，将生物体截流在生物反应器中，通过保持高的生物体浓度和截流高分子量的溶质，促使进水有机物的矿化，而无需进行后续处理。与常规技术相比，污染物去除效率高，不仅能高效地进行固液分离，而且能有效去除病原微生物。依靠膜的过滤截流作用，即使出现污泥膨胀，也不影响出水水质。混合液污泥浓度（MLSS）可高达20000mg／L，即污泥凝絮颗粒存在从外到内的DO梯度，相应形成好氧、缺氧和厌氧区，由此可实现反硝化和生物除磷。SBR池内增加MBR处理工艺后可保证出水悬浮物含量降低，并可延长厌氧时间，提高生物处理活性。通过MBR处理后出水，为后续中水深度处理再回用提供了优良的水质，可以减少回用工艺的预处理设施，直接进入脱盐等工艺处理，减少投资费用和运行成本。
结束语
改造后系统运行存在一定的问题，还需要进一步改进：①在SBR生化处理厌氧阶段需要增加甲醇等补充碳源，增加了一定的运行费用。接下来将收集厂区或周边生活区的生活废水来替代补充碳源，或回收乙酸钠、醋酸和异丁基油等工艺废液代替甲醇；②随着技术进步和膜制作工艺的进一步完善，MBR膜的寿命得到了较大的延长，同时通过预处理工艺的调整，实现废水水质软化，也给MBR膜提供了良好的运行环境。由于工程投运时间较短，在后续运行过程中需要加强关注。
参考文献
[1]郭晓娅.玉米淀粉废水脱氮除磷技术及其机理研究[D].中国环境科学研究院,2016.
[2]王建华,赵丹,董延茂,刘阳,王玉东,张素佳.镁剂烟气脱硫废水用于废水脱氮除磷技术研究[J].工业水处理,2014,(06):43-45+86.
[3]王亮.规模化猪场养殖废水高效脱氮除磷技术探究[D].浙江大学,2013.
[4]曾朝银.高盐高氮高有机浓度榨菜废水脱氮除磷技术试验研究[D].重庆大学,2005.
论文作者:刘金铭1,杨帅2,王庆蓉3
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/16
标签：废水论文; 污泥论文; 含量论文; 碳源论文; 生物论文; 工艺论文; 生化论文; 《基层建设》2017年6期论文;