張忠園，張 歡，王國(guó)峰

(天津市塘沽鑫宇環(huán)?？萍加邢薰?天津300450)

高含磷生產(chǎn)廢水處理試驗(yàn)研究

張忠園，張 歡，王國(guó)峰

(天津市塘沽鑫宇環(huán)保科技有限公司 天津300450)

對(duì)可發(fā)性聚苯乙烯生產(chǎn)廢水的處理工藝進(jìn)行了研究，確定了處理工藝為混凝沉淀+水解酸化+生物接觸氧化+MBR膜過濾，研究了混凝劑的選擇及用量，通過生化連續(xù)運(yùn)行確定了最佳工藝參數(shù)，出水可達(dá)到天津市《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12/356-2008)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

聚苯乙烯廢水 化學(xué)除磷 水解酸化 MBR

可發(fā)性聚苯乙烯生產(chǎn)廢水主要污染物為苯環(huán)類有機(jī)化合物及LAS外還有少量脂肪族的有機(jī)小分子物質(zhì)如戊烷、四嗅乙烷、氨基苯鈉等，成分比較復(fù)雜，是一種典型的有機(jī)化工廢水，在生產(chǎn)過程中，采用的分散劑為磷酸三鈣[TCP，Ca3(P04)2]，表現(xiàn)為生產(chǎn)廢水的總磷嚴(yán)重超標(biāo)。

此廢水水質(zhì)特點(diǎn)為：B/C比低，可生化性差，pH值多為強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性，故處理難度很大，已經(jīng)成為世界性難題。[1-3]因此，對(duì)高效、低成本處理化工廢水新工藝的研究具有重要意義。本研究采用混凝沉淀＋水解酸化＋接觸氧化＋MBR膜過濾的工藝對(duì)EPS生產(chǎn)廢水處理進(jìn)行了試驗(yàn)。

1 廢水水質(zhì)及分析

試驗(yàn)原水取自天津某化工廠生產(chǎn)廢水，水質(zhì)如表1。

表1 水質(zhì)情況一覽表(單位：mg/L)Tab1. List of water quality conditions (Unit：mg/L)

由上表1可見，廢水BOD5/COD≤0.3，屬于難生化處理；總磷含量嚴(yán)重超標(biāo)，BOD5/總磷≤4，遠(yuǎn)低于生化除磷的BOD5/總磷≥17要求。

2 試驗(yàn)裝置及方法

2.1 工藝流程

原水中含磷量較高且大部分為無機(jī)磷，化學(xué)除磷對(duì)其效果顯著；有機(jī)污染物可生化性差，生化采用厭氧＋好氧的工藝，工藝流程如圖1所示：

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flowchart

原水進(jìn)入混凝沉淀系統(tǒng)，通過投加藥劑，降低廢水中的總磷含量，然后進(jìn)入生化處理系統(tǒng)，水解酸化可提高廢水 B/C，促進(jìn)后續(xù)接觸氧化對(duì) COD的去除，最后經(jīng)膜過濾出水，出水可達(dá)到天津市《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 12/356-2008)中二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 試驗(yàn)裝置(見圖2、3)

圖2 生化試驗(yàn)裝置實(shí)物圖Fig.2 Photo of the biochemical test device

圖3 MBR膜試驗(yàn)裝置實(shí)物圖Fig.3 Photo of the membrane bioreactor test device

生化裝置有效容積為 255,L，水解酸化與接觸氧化有效容積比為 1∶2，MBR池有效容積為 80,L，MBR膜采用中空纖維簾式膜。

2.3 試驗(yàn)方法

2.3.1 混凝試驗(yàn)

由于廢水的 pH值在 6～7之間，對(duì)比金屬鹽除磷的最佳 pH，選擇 PAC作為混凝藥劑，并附加助凝劑 PAM?；炷囼?yàn)采用小試試驗(yàn)，取原水 1,000,mL于2,000,mL燒杯中，加入PAC和PAM，PAC投加量分別為 300,mg/L、400,mg/L、500,mg/L、600,mg/L、700,mg/L，PAM 均為 2,mg/L，快速攪拌 1,min，轉(zhuǎn)速300,r/min，慢攪 15,min，轉(zhuǎn)速 90,r/min，沉淀 30,min后取上清液測(cè)定 COD和總磷；SS超標(biāo)嚴(yán)重，混凝后去除效果明顯，不作為主要的水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行研究。

2.3.2 生化試驗(yàn)

生化試驗(yàn)采用水解酸化和接觸氧化工藝，主要去除廢水中的COD，同時(shí)能夠去除部分磷，對(duì)生化部分主要研究水力停留時(shí)間對(duì)處理效果的影響。

水解酸化停留時(shí)間設(shè)置為 4,h、6,h、8,h、10,h、12,h 5個(gè)梯度進(jìn)行試驗(yàn)，接觸氧化停留時(shí)間設(shè)置為8,h、12,h、16,h、20,h、24,h 5 個(gè)梯度進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)采用連續(xù)進(jìn)水的方式，測(cè)定出水COD和總磷。

2.3.3 ,MBR試驗(yàn)

MBR為成套設(shè)備，運(yùn)行主要影響因素為污泥濃度，操作壓力，膜通量，試驗(yàn)主要對(duì)以上因素進(jìn)行了研究。

2.4 分析檢測(cè)方法

CODCr采用重鉻酸鉀法(HJ/T 399-2007)測(cè)定，總磷采用鉬酸銨分光光度法(GB 11893-1989)測(cè)定。

3 結(jié)果與討論

3.1 混凝試驗(yàn)

混凝試驗(yàn)采用小試試驗(yàn)方法，研究混凝對(duì) COD和總磷的去除效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示：

圖4 PAC投藥量對(duì)COD和總磷去除效果的影響Fig.4 Influence of polyaluminium chloride dosageon removal efficiency of COD and TP

由圖 4可見，隨著投藥量的增加，總磷的去除率逐漸升高，當(dāng) PAC投藥量達(dá)到 600,mg/L時(shí)，總磷去除率達(dá)到96%以上，出水總磷降至4,mg/L以下，達(dá)到生化處理要求。

3.2 水解酸化

水解酸化集生物降解、物理沉降和吸附為一體，并且在水解細(xì)菌作用下，將大分子物質(zhì)、難以降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的小分子物質(zhì)，提高了污水的可生化性，從而提高了污水的處理效率，并減少了污泥生成量，[4-5]水解酸化水力停留時(shí)間按照 5個(gè)梯度進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖5：

圖5 水力停留時(shí)間對(duì)水解酸化處理效果影響Fig.5 Influence of hydraulic retention time on hydrolytic acidification treatment efficiency

由圖5可見，隨著停留時(shí)間的升高，COD去除率逐漸升高，最高可達(dá) 30%以上，水解酸化階段控制在厭氧過程的前段，不產(chǎn)生沼氣，而利用水解產(chǎn)酸菌世代周期短、可迅速降解有機(jī)物的特點(diǎn)，形成以水解產(chǎn)酸菌為主的厭氧上流污泥床；水解酸化對(duì)總磷的去除率不高，只是依靠微生物合成去除一部分，當(dāng)停留時(shí)間為 8,h時(shí)，出水總磷達(dá)到 3.2,mg/L，綜合考慮水解酸化停留時(shí)間采用8,h。

3.3 接觸氧化

生物接觸氧化池內(nèi)設(shè)置填料，池底曝氣對(duì)污水進(jìn)行充氧，采用膜片式曝氣頭，氣水比為40∶1，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷；[6]試驗(yàn)接觸氧化水力停留時(shí)間分5個(gè)梯度進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示：

圖6 水力停留時(shí)間對(duì)接觸氧化處理效果影響Fig.6 Influence of hydraulic retention time on contact oxidation treatment efficiency

由圖6可見，隨著水力停留時(shí)間的增加，COD去除率逐漸增加，當(dāng)停留時(shí)間達(dá)到 16,h時(shí)，出水 COD降至100,mg/L以下，接觸氧化池布滿彈性填料，為微生物附著提供了大面積的空間，大大提高了污泥濃度，能夠?qū)?COD產(chǎn)生良好的去除效果；接觸氧化對(duì)磷的去除是依靠微生物的自身合成，出水總磷降至1.2,mg/L，綜合考慮，接觸氧化水力停留時(shí)間采用16,h。

3.4 MBR膜過濾

MBR工藝以膜組件代替?zhèn)鹘y(tǒng)污水生物處理工藝中的二次沉淀池，通過膜組件的高效截留作用使得泥水徹底分離，反應(yīng)池中活性污泥濃度的上升和泥中特效菌的出現(xiàn)，提高了生化反應(yīng)速率。[7-8]

接觸氧化池出水進(jìn)入 MBR池，MBR池采用活性污泥法，對(duì)COD和總磷均有去除作用。實(shí)驗(yàn)表明，污泥濃度在 5,000～8,000,mg/L，膜通量在 10～20,L/m2·h，工作壓力 0.02～0.03,MPa，出水能夠達(dá)到天津市《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，出水濁度降至1,NTU以下，進(jìn)出水表觀如圖7所示：

圖7 試驗(yàn)進(jìn)出水表觀對(duì)比Fig.7 Appearance contrast of the test inlet water and outlet water

4 結(jié) 論

①混凝采用 PAC和 PAM 的組合藥劑，投加量為：PAC,600,mg/L，PAM,2,mg/L，對(duì)總磷去除率達(dá)到96%以上。

②生化采用水解酸化＋接觸氧化工藝，實(shí)驗(yàn)表明：水解酸化最佳水力停留時(shí)間為 8,h，接觸氧化為16,h，出水 COD降至 100,mg/L以下，處理效果顯著。

③MBR膜過濾最佳工況：污泥濃度在 5,000～8,000,mg/L，膜通量在 10～20,L/m2·h，工作壓力在0.02～0.03,MPa條件下，出水可達(dá)到天津市《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)要求。

［1］游俊仁. 高濃度含磷廢水處理方法綜述[J]. 化學(xué)工程與裝備，2010，12(8)：143-145.

［2］馮紹華. 高濃度含磷廢水的治理技術(shù)[J]. 給水排水，2000，26(1)：57-59.

［3］湯日斌. 絮凝法處理含磷廢水[J]. 黑龍江環(huán)境通報(bào)，2002，26(2)：58-59.

［4］吉芳英，左寧，黃力彥，等. 水解酸化-A2O污泥減量工藝的運(yùn)行性能研究[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2010，12(4)：795-800.

［5］施昌平. 水解酸化技術(shù)的研究進(jìn)展及應(yīng)用前景[J]. 環(huán)境科技，2011，24(2)36-39.

［6］陸少平，方平，杜敬，等. 曝氣生物濾池掛膜的中試試驗(yàn)[J]. 水處理技術(shù)，2006，36(8)：66-69.

［7］邵文妹. MBR運(yùn)行效果影響因素研究[J]. 污染防治技術(shù)，2009，22(4)：14-18.

［8］宋方召，楊云軍. 膜生物反應(yīng)器在我國(guó)工業(yè)污水處理中的發(fā)展進(jìn)程[J]. 北方環(huán)境，2012，24(1)：72-74.

Treatment of High Phosphatic Wastewater

ZHANG Zhongyuan，ZHANG Huan，WANG Guofeng
(Tianjin Tanggu Xinyu Science & Technology Environmental Protection Co.，Ltd.，Tianjin 300450，China)

Through a study of expandable polystyrene wastewater treatment，the process of coagulation sedimentation＋hydrolytic acidification＋biological contact oxidation＋Membrane BioReactor(MBR)was determined. Also，the variety and dosage of coagulant were researched and the optimal technological parameters were confirmed through a continuous biochemical operation. It was testified that the effluent met the Class B level of the Standard of Integrated Wastewater Discharge(GB12/356-2008)in Tianjin.

polystyrene wastewater；chemical phosphorus removal；hydrolytic acidification；Membrane BioReactor(MBR)

X523

A

1006-8945(2014)10-0053-03

2014-09-09