歐陽二明，王樂樂，宋甜甜，王白楊（.南昌大學建筑工程學院，江西南昌33003；.南昌大學資源環(huán)境與化工學院，江西南昌33003）

經(jīng)驗交流

多級厭氧+AO處理高硫酸根有機廢水啟動研究

歐陽二明1，王樂樂1，宋甜甜1，王白楊2
（1.南昌大學建筑工程學院，江西南昌330031；2.南昌大學資源環(huán)境與化工學院，江西南昌330031）

江西某生化公司以生物發(fā)酵法生產(chǎn)赤霉素，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量高SO42-有機廢水，該公司采用IC+兩級UASB+AO的組合工藝處理該有機廢水。運行實踐表明，在系統(tǒng)穩(wěn)定運行條件下，當工藝進水萃余液COD、NH3-N、SO42-分別為25 100～27 350、165～199.7、12 020～22 225mg/L時，處理出水COD、NH3-N、SO42-分別為78.2～87、2.2～3.5、75.5～85.2mg/L，出水水質(zhì)優(yōu)于《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的一級標準。

有機廢水；硫酸鹽廢水；內(nèi)循環(huán)厭氧反應器；上流式厭氧污泥床反應器

1　工程概況

江西某生化公司以生物發(fā)酵法生產(chǎn)赤霉素，在赤霉素生產(chǎn)過程中主要產(chǎn)生3種廢水：萃余液、板框廢水和綜合廢水。其中萃余液和板框廢水中均含有高濃度的NH3-N和SO42-，以及大量的有機物質(zhì)，具有一定的色度，污染性較強。該公司的廢水處理工程于2014年建設完成，2015年上半年進行調(diào)試并投入使用。針對廢水的特點，該公司確定采用IC+兩級UASB+AO的組合處理工藝。具體的進水水質(zhì)及排放標準見表1。

表1　設計進水水質(zhì)水量及排放標準

2　工藝流程及處理構(gòu)筑物

2.1工藝流程

該公司采用IC+兩級UASB+AO+接觸氧化的主體處理工藝對廢水進行處理，工藝流程見圖1。

圖1　工藝流程

萃余液經(jīng)萃余液調(diào)節(jié)池收集后通過管道泵進入混凝攪拌池，在混凝攪拌池中加入石灰以去除水中大部分SO42-〔1〕?；炷龜嚢璩爻鏊c板框廢水經(jīng)高濃度調(diào)節(jié)池進入反應沉淀池1，在反應沉淀池1中加入石灰并進行攪拌，進一步去除水中的SO42-，并在反應沉淀池末端調(diào)節(jié)廢水pH為中性。反應沉淀池1出水經(jīng)過IC和UASB1的雙級厭氧反應，大量的有機物得以去除。UASB1出水自流進入微氧池，在微氧池中廢水中的NH3-N得到大量去除，同時廢水中的H2S在微氧池中轉(zhuǎn)化成S單質(zhì)〔2〕。微氧池出水通過管道泵進入反應沉淀池2，在反應沉淀池2中加入PAC和PAM，提高懸浮固體的沉降性能。

反應沉淀池2出水經(jīng)泵送至綜合調(diào)節(jié)池，并混入綜合污水。綜合調(diào)節(jié)池出水經(jīng)UASB2自流進入AO池，控制AO池廢水pH為中性，AO池與三沉淀的污泥回流比為2∶1。三沉池出水泵送進入接觸氧化池，進行剩余有機物的去除。接觸氧化池出水泵送進入反應沉淀池3，在反應沉淀池3中加入PAC，進行混凝反應，同時加藥進行脫色。最后，反應沉淀池3出水達標排放。厭氧反應器和微氧池產(chǎn)生的H2S氣體通過硫化氫吸收塔收集去除，系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥經(jīng)過污泥濃縮池收集，經(jīng)壓濾機脫水后外運處理。

2.2處理構(gòu)筑物

處理系統(tǒng)各主要處理單元概況如表2所示。

3　系統(tǒng)調(diào)試運行及結(jié)果分析

在系統(tǒng)調(diào)試過程中，需對COD、SO42-、pH、MLSS、VFA、NH3-N等指標進行監(jiān)測分析，分析方法參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第4版）。將反應沉淀池1的出水與自來水按照不同比例混合，作為反應器啟動污水。

表2　處理系統(tǒng)各主要處理單元概況

3.1厭氧反應器啟動

IC、UASB1和UASB2的接種污泥均采用某污水處理廠的厭氧污泥。IC污泥接種量為20 t，UASB1污泥接種量為20 t，UASB2污泥接種量為40 t。根據(jù)前期工程經(jīng)驗〔3-5〕，采用逐漸增加進水濃度和流量的方式啟動。初期間斷進水，進水是否連續(xù)由出水的VFA決定〔4〕。當VFA﹤180mg/L時采用連續(xù)進水，當VFA連續(xù)低于180mg/L時則提高進水濃度。IC進水設計COD負荷為13 000mg/L，UASB1進水設計COD負荷為5 000mg/L，UASB2進水設計COD負荷為3 000mg/L。在啟動過程中保持反應器中的厭氧條件，同時需通過加堿控制反應器中的廢水pH在6.5～7.5，抑制有機物轉(zhuǎn)化成乙酸出現(xiàn)的酸化對啟動的影響。

厭氧反應器啟動方法相同，現(xiàn)介紹IC的啟動過程。啟動初期，將接種污泥稀釋之后泵送至IC，并開始初次進水，進水COD控制在1 000mg/L左右。進水之后2 d不進水，以提高污泥對污水的適應性。從第3天開始，每天進水2次，進水COD控制在1 000 mg/L左右，此時IC出水渾濁，COD去除率較低。從第5天開始，進水COD提高到3 000mg/L，每天進水4次，此過程中出水渾濁情況有所改善，污泥活性提升，出水COD在2 500mg/L左右，COD去除率提升至15%。第11天之后，進水COD提高至5 000 mg/L，間斷進水每天4次。啟動第15天，出水VFA連續(xù)低于180mg/L，控制COD為5 000mg/L左右連續(xù)進水，流量保持在設計流量的一半。第15天，測得進水COD為5 200mg/L，出水COD為3 500mg/L，COD去除率達到33%。從第21天開始提高進水COD至8 000mg/L，增大流量為設計流量的2/3，此時COD去除率逐漸提升至50%以上，產(chǎn)氣量逐漸上升，污泥在反應器底層呈顆粒狀。從第25天開始進水不再稀釋，逐漸增大進水流量到設計流量。到第36天，測得出水各項指標穩(wěn)定，且反應器中污泥活性較高，污泥成密實團狀，IC反應器啟動基本完成。

啟動過程中，初期增加進水濃度和流量，COD和SO42-去除率會出現(xiàn)小幅度的波動，但總體上為上升趨勢，最終達到平穩(wěn)。據(jù)pH監(jiān)控系統(tǒng)檢測，pH在6.7～7.8之間波動，且呈現(xiàn)出增高的趨勢，未出現(xiàn)酸化現(xiàn)象。對NH3-N的檢測結(jié)果顯示，在厭氧反應器中微生物的氨化作用下，出水NH3-N出現(xiàn)升高。對MLSS的檢測結(jié)果表明，啟動初期污水中污泥量出現(xiàn)下降，主要原因是反應器中污泥在適應水質(zhì)過程中，低活性污泥逐漸被淘汰〔5〕。隨著啟動進行，MLSS逐漸增加并最終達到平穩(wěn)。穩(wěn)定之后，IC、UASB1、UASB2中的MLSS分別為3.8、5、4.3mg/L左右。

3.2AO啟動

AO能去除廢水中部分的有機物和大量的NH3-N〔6〕，是去除廢水中NH3-N的主要單元。AO接種污泥取自公司舊部的污水處理部分，污泥接種量為30 t。AO啟動第1天進水1次，COD為300mg/L左右，之后2 d進行悶曝。從第3天開始，每天進水2次。從第3天到第15天增加進水濃度的過程中，COD去除率先出現(xiàn)波動隨后上升，從10%逐漸增至40%左右，NH3-N去除率逐漸提高至50%。第15天時測得進出水COD分別為720、410mg/L，COD去除率為43%；進出水NH3-N分別為16、8.3mg/L，NH3-N去除率達到48%。第15天后采用連續(xù)進水，進水流量為設計流量的一半，并且增加進水COD濃度。第25天之后，污水中出現(xiàn)大量的鐘蟲、輪蟲等，且處理水效果較好。第25天時測得COD、NH3-N去除率分別達到了60%和80%左右，出水COD和NH3-N分別在400、5mg/L左右，此時增大進水流量至設計流量的2/3并按照COD設計負荷連續(xù)進水。第30天之后，污泥呈現(xiàn)出褐色絮凝狀，說明此時反應器啟動成功，污泥活性良好。在啟動期間，好氧池需持續(xù)曝氣，嚴格控制DO＞3mg/L，pH為6.5～8；厭氧池pH為6～8，DO﹤0.8mg/L；同時需向污水中投加一定量的磷酸二氫鉀〔7〕，保證m（COD）∶m（N）∶m（P）為100∶5∶1。啟動期間，AO對NH3-N和COD的去除效果逐漸增強，穩(wěn)定之后去除率較高，分別達到60%和90%以上；在AO池中的好氧部分，H2S被重新氧化成SO42-，因此，SO42-含量會升高；MLSS監(jiān)測結(jié)果顯示，部分污泥被淘汰，MLSS呈先下降后上升的變化趨勢，最終穩(wěn)定在2.2mg/L左右。

3.3微氧池和接觸氧化池啟動

微氧池能去除污水中各種殘留物質(zhì)，使廢水與低濃度廢水混合后，水質(zhì)不發(fā)生劇烈的變化。接觸氧化池的主要作用是去除水中殘留的污染物，使出水能達標排放。2個反應器均采用直接掛膜的方式啟動。微氧池設計進水COD負荷為3 000mg/L，接觸氧化池設計COD負荷為500mg/L?，F(xiàn)介紹微氧池的啟動過程。啟動開始時，第1次采用低負荷污水進水，隨后2 d停止進水，進行悶曝。從第3天開始到第15天，對微氧池采用間斷進水，每天進水2次，并且將進水COD負荷從設計值的1/3到1/2逐漸遞增，此過程中反應器對COD的去除率從5%～10%逐漸增加至15%左右，NH3-N去除率達到5%左右。第15天之后采用連續(xù)進水，進水流量由設計流量的1/2逐漸增加至設計流量，此時微氧池COD去除率達到20%左右，NH3-N去除率達到10%。在啟動25 d之后，可以肉眼觀測到微氧池中載體上出現(xiàn)了黃褐色的生物薄膜，反應器掛膜完成。反應器啟動過程中，微氧池對COD、NH3-N、SO42-均有一定的去除效果，且去除效果隨著啟動的進行而逐漸穩(wěn)定。

3.4系統(tǒng)運行結(jié)果

在系統(tǒng)調(diào)試完成后的穩(wěn)定運行階段，IC、UASB1和UASB2對廢水COD和SO42-的去除率均能達到50%以上。AO池對廢水COD的去除率能達到60%以上，對NH3-N的去除率能達到90%以上。接觸氧化池對廢水COD和NH3-N的去除率分別在30%和40%以上。微氧池對廢水COD和NH3-N的去除率分別在20%和15%左右。當進水萃余液COD為25 100~27 350mg/L，NH3-N為165~199.7mg/L，SO42-為12 020~22 225mg/L時，最終出水COD為78.2～87 mg/L，NH3-N為2.2～3.5mg/L，SO42-為75.5～85.2mg/L，出水水質(zhì)優(yōu)于《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的一級標準。

4　經(jīng)濟分析

該工程所有構(gòu)筑物均為新建項目，總投資980萬元，處理總水量為1 810m3/d。處理廢水過程中，每天用電量為2 600度左右，電費為1元/m3；每天值班員工以及設備調(diào)試人員共5人，平均工資為每天每人134元，人工費為0.37元/m3；處理廢水藥劑主要為石灰和PAC，每天使用石灰2.8 t左右，石灰市場價格為400元/t，石灰費用為0.62元/m3，PAC市場價格為1 500元/t，每天使用PAC 1 t左右，PAC費用為0.83元/m3，其他藥劑（包括堿液、HCl等）使用費為0.35元/m3，藥劑綜合使用費為1.8元/m3。污水處理部分的綜合直接運行費用為3.17元/m3。

5　結(jié)論

（1）系統(tǒng)反應器啟動過程中，應嚴格控制pH、溫度、營養(yǎng)物質(zhì)、溶氧量等條件。啟動完成時，可觀察到厭氧反應器底層污泥呈現(xiàn)較大的團狀，富有彈性；AO池中的污泥呈現(xiàn)黃褐色，并且可以觀測到原生動物；微氧池和接觸氧化池載體上出現(xiàn)肉眼可見的褐色生物膜。

（2）萃余液中含有較高濃度的SO42-，而SO42-會抑制厭氧微生物的活性。通過在混凝攪拌池及反應沉淀池1中加入石灰，可以有效地降低廢水中SO42-的含量，防止其對后續(xù)系統(tǒng)的影響。

（3）系統(tǒng)各反應器經(jīng)調(diào)試啟動達到穩(wěn)定后，對廢水中的COD、NH3-N、SO42-均有很高的去除率，綜合去除率均達到90%以上。經(jīng)該處理工藝處理后，出水水質(zhì)能達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）的一級標準。根據(jù)后期觀察結(jié)果，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行并且具有一定的抗沖擊負荷能力。

［1］王白楊，果志強，凌曉，等.赤霉素生產(chǎn)廢水處理工程改造［J］.環(huán)境工程，2010，28（3）：20-22.

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Study on the start-up ofmulti-stage anaerobic reactor+AO for treating organic wastewaterw ith high-concentration sulfate

Ouyang Erming1，Wang Lele1，Song Tiantian1，Wang Baiyang2
（1.Schoolof Civil Engineeringand Architecture，Nanchang University，Nanchang330031，China；2.SchoolofResources，Environmental&Chemical Engineering，Nanchang University，Nanchang330031，China）

Gibberellinwasproduced bybiological fermentationmethod in abiochemicalcompany，in Jiangxi，China，and agreatdealof SO42-organic wastewater produced in the production process.The combined process，IC+doublepole UASB+AO hasbeen used for treating thisorganic wastewater.Theoperation results show thatunder stably running conditions of the system，when the influent faffinate COD，NH3-N，and SO42-are 25 100-27 350，165-199.7 and 12 020-22 225mg/L，respectively，the treated effluentCOD，NH3-N，and SO42-are 78.2-87，2.2-3.5 and 75.5-85.2 mg/L，respectively.The water quality of effluent is better than the first class criteria specified in Integrated Wastewater Discharge Standard（GB 8978—1996）.

organic wastewater；sulfatewastewater；internal circulation anaerobic reactor；up-flow anaerobic sludge bed reactor

X703

B

1005-829X（2016）10-0100-04

江西省高等學?？萍悸涞赜媱濏椖浚↘JLD13007）；江西省科技廳科技計劃項目（20133BBG70010）

歐陽二明（1976—），博士，碩士生導師。E-mail：youmer@ sina.com。通訊作者：王白楊，E-mail：1040185390@qq. com。

2016-08-05（修改稿）