厭氧-接觸氧化-穩(wěn)定塘工藝處理化工制藥廢水

厭氧-接觸氧化-穩(wěn)定塘工藝辦理化工制藥廢水?？谑心尘阑び邢薰?，是生產(chǎn)醫(yī)藥中間產(chǎn)品的化工制藥公司，主要產(chǎn)品為長春花堿。日排水量20m3,水中主要污染物為蛋白質(zhì)、纖維素、木糖醇、有機酸和有機氯化物等。COD高達10000mg/L以上，BOD/CO為0.35左右。公司經(jīng)過科技攻關(guān)充分利用當(dāng)?shù)赜欣牡乩怼夂虻茸匀粭l件，采用厭氧*接觸氧化*穩(wěn)定塘工藝辦理生產(chǎn)廢水，馴化特效優(yōu)勢菌種，取得了COD去除率高達99.7%的效果。工藝流程確實定化工制藥廢水有機物含量高，且含有有機氯化物，對好氧微生物有毒性，所以在自然條件下很難降解，對環(huán)境污染嚴(yán)重。經(jīng)過馴化的厭氧微生物能夠破壞有機氯的長鏈構(gòu)造使之?dāng)噫溞纬奢^小分子物質(zhì)進而被生化降解。據(jù)此原理，該公司聯(lián)合廠區(qū)現(xiàn)有坑塘的有利條件，選擇了兩段厭氧做預(yù)辦理、兩級接觸氧化做主工藝辦理、三級穩(wěn)定塘作后序辦理的工藝。其流程見圖1。廢達標(biāo)水圖1廢水辦理流程構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)與功能(1)調(diào)節(jié)池。地下鋼砼構(gòu)造。尺寸為4mx3mx4m。功能是均衡水質(zhì)水量。厭氧池。半地下鋼砼構(gòu)造。采用升流式厭氧污泥床反響器(UASB)。該反響器的特點是污泥床污泥濃度高、活性大。廢水從底部均質(zhì)布水器進入，首先經(jīng)過污泥床與厭氧微生物充分接觸反響，使廢水中有機物被降解。本工程由于廢水較難生化且有毒性，設(shè)計中考慮當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁剌^高(2224°C)，常溫運行，采用了較長的水力停留時間(HRT)為8d,運行結(jié)果表示設(shè)計知足了工藝要求。生物接觸氧化組合池。半地下鋼砼構(gòu)造。生物接觸氧化技術(shù)集活性污泥的高污泥活性和生物膜法的高污泥負荷的優(yōu)勢于一體，具有容積負荷高、污泥產(chǎn)量少、抗沖擊能力強、工藝運行穩(wěn)定、管理方便的優(yōu)點。本工程采用兩段法工藝，目的在于馴化不同階段的優(yōu)勢菌種提高生化效果和抗沖擊能力。一氧池HRT為15h,積淀池HRT為7h,二氧池HRT為16h?？偹畾獗葹?:16。填料為固體爐渣填料。三級穩(wěn)定塘。一級塘為原塘改造HRT為60d,平均水深2m二級塘為原塘改造HR祜33d，平均水深2m;三級塘為新建塘HRT為60d，平均水深2m。穩(wěn)定塘是古老的污水辦理方法之一，在適合條件下有奇異功能。其凈水機理為菌藻共生、共存、共同工作；生化作用、光合作用相互促使。藻類光合作用產(chǎn)生氧氣、促使好氧微生物對有機物的氧化降解，經(jīng)過微生物的捕食、日光紫外線的照射、抗菌素的殺滅、pH的變化,有效地去除污水中的病菌、病毒和寄生蟲卵。這些是穩(wěn)定塘的特有功能。穩(wěn)定塘不單能去除有機物，好氧、缺氧、厭氧三種狀態(tài)交替運行功能，還擁有除磷脫氮功能。多級塘串連使用有利于優(yōu)化菌藻共生系統(tǒng)，提高有機物的降解功能。運行效果剖析運行效果的監(jiān)測委托相關(guān)環(huán)保部門進行，于2001年12續(xù)監(jiān)測2天，每日采樣3次，其6次樣的平均值和各級辦理設(shè)

月5日、6日連施的辦理效果見表1。表1監(jiān)測結(jié)果CODCODfc除率SS去除率項目pHSS(mg/L)(mg/L)(%)(%)車間出口6.5110082309調(diào)節(jié)池出水6.7589571124122厭氧池出水7.4110808812648接觸氧化池出6.824326011210水穩(wěn)定塘排放水7.3625943370總?cè)コЧ?9.789排放標(biāo)準(zhǔn)6~910070監(jiān)測剖析結(jié)果表示該治理工程的COD去除率為99.7%,其主要污染物在厭氧池中得以降解，厭氧池出水1080mg/L，正好切合接觸氧化池的進水要求，COD太高則好氧生化困難，可見厭氧池參數(shù)設(shè)計是合理的。好氧接觸氧化池的CO［去除率為60%出水濃度432mg/L，切合氧化塘的進水要求。氧化塘對COD勺去除率為94%出水僅25mg/L，運行效果也是令人滿意的。效益剖析按日排水20m3計算，每年少向環(huán)境排放COD72t,懸浮物2tc直接運行成本為0.58元/m3,這在高難度有機廢水治理工程中屬成本較低的?？梢姳竟こ痰慕?jīng)濟效益、社會效益都較好。結(jié)語本工程采用綜合微生物降解工藝，成功地治理了高濃度較難生化的有機廢水。尤其是合理地利用當(dāng)?shù)氐挠欣匀粭l件和現(xiàn)有坑塘達到了治理污染、美化環(huán)境的目的。本工程穩(wěn)定塘屬于兼性塘，應(yīng)注意實時清理塘中小浮萍，以防其大量生長影響光合作用損壞菌藻共生系統(tǒng)的優(yōu)化組合條件，使穩(wěn)定塘失去降解有機物的功能。厭氧快速吸收有機物的啟動能源研究周期循環(huán)刺激下厭氧快速吸收有機物的辦理工藝源于生物除磷技術(shù)，但發(fā)展至今，早已不單限制于除磷范圍，其中出現(xiàn)的很多新的生物現(xiàn)象和辦理效果惹起人們的極大興趣。這種工藝方法作為一個新的研究課題，已經(jīng)成為目前深受重視的非穩(wěn)態(tài)理論應(yīng)用與研究的一部分，其現(xiàn)實意義旨在利用非穩(wěn)態(tài)技術(shù)創(chuàng)始污水辦理新工藝，實現(xiàn)節(jié)能高效的有機物厭氧吸收；其中機理研究的核心是厭氧快速吸收的能量根源問題。當(dāng)前，國內(nèi)外對于由生物除磷引發(fā)的厭氧—好氧生物辦理中厭氧吸收有機物的研究普遍認為，厭氧快速吸收主要有兩種可能的能量來源：多聚磷酸鹽和糖元。其中，前者屬于生物除磷機理，即在厭氧條件下聚磷菌利用體內(nèi)多聚磷酸鹽分解產(chǎn)生的能量吸收并儲藏有機物，同時釋放出ATP水解產(chǎn)生的正磷酸鹽。后者則來自于對最初的生物除磷生化代謝模式(Comeau,1986)的修正(Arun&Mino等，1988)以及“G細菌”的發(fā)現(xiàn)[1]。研究者們認為：聚磷菌以多聚磷酸鹽為能量根源的同時，也利用糖元分解為有機物厭氧吸收和PHB合成提供所需復(fù)原力和部分能量：2?4：;“G細菌”則不具備積累多聚磷酸鹽的能力，完全以胞內(nèi)糖元為厭氧吸收的能量根源。近來，意大利學(xué)者Carucci(1997)依據(jù)實驗又提出在以葡萄糖為唯一有機基質(zhì)并延進步水時間的情況下，能夠由一部分葡萄糖無氧糖解、放出能量，供給另一部分葡萄糖厭氧合成糖元。他的實驗結(jié)論認為在一定厭氧時間里，細菌優(yōu)先利用進入細胞的葡萄糖，而不是糖元，并對其進行酵解以供厭氧吸收和轉(zhuǎn)變成所需能量⑸?？梢?，對于厭氧吸收的能量根源問題還有好多內(nèi)容尚待深入研究。試驗設(shè)施與方法分別米用兩個SBR反響器對乙酸鈉、葡萄糖兩種人工配水進行小試研究，污泥根源見表1。人工配水COD直均為500?600mg/L,A配水磷濃度較高，P/COD為(5?6)/100,G配水中氮、磷營養(yǎng)元素按BODN：P=100:5:1配給，配水主要成分見表2。兩個反響器均按照厭氧一好氧SBR工藝運行，每個周期運行時間8h，詳細運行程序及參數(shù)見表3。AG兩種配水分別經(jīng)過120d和20d左右的污泥馴化和培養(yǎng)進入穩(wěn)定運行階段，用于厭氧快速吸收COD去除效果的測定，穩(wěn)定運行期間室溫26?30C。細胞內(nèi)糖(IC)、外糖(EC)含量的測定采用70?80C水浴加熱、離心分別，爾后用苯酚一濃硫酸法定量測定。其他測定項目均采用國家環(huán)保局頒發(fā)的《水和廢水監(jiān)測剖析方法》第三版中的標(biāo)準(zhǔn)方法。配水種類

表1不同配水的反響器與污泥根源反響器容積(L)控制方式污泥根源PLC

葡萄糖配水乙酸鈉

(A)

5.0自動控制

膜生物反響器8.0項目主要有機成分NH4CI-NKH2POP1ZIILL^5^微量兒素運行程序進水厭氧攪拌

天津紀(jì)莊子污水廠葡萄糖(G)人工控制回流污泥泵井表2人工配水主要成分mg/LA配水G配水乙酸鈉700葡萄糖50018.517.520.53.5CaCb30，MgSO7H2O90，KCI20，MnC20.1CuSO5HO0.1,ZnSO0.1,FeSO*7H2O0.1表3運行程序?qū)崟r間參數(shù)時間參數(shù)(min)5120沉降

20排上清液10曝氣300閑置25試驗結(jié)果與議論2.1厭氧快速吸收去除COD勺情況AG兩種配水的污泥分別經(jīng)過120d和20d左右的適應(yīng)馴化期，都實現(xiàn)了對各自基質(zhì)的厭氧快速吸收。在好氧饑餓5h的前提下，厭氧2h的COD去除率均達到80%-90%事實上，A配水厭氧吸收45min,G配水厭氧吸收30min,COD去除率均已在80%以上（如圖1、2）。J7武<</3

.3S/N?COD4567ffi2G配水穩(wěn)定運行期內(nèi)糖及COD曲線2.2多聚磷酸鹽作為能量根源的議論AG兩種配水混淆液厭氧磷濃度變化如圖3所示陪伴厭氧COD去除，兩反響器中都沒有過度釋磷現(xiàn)象。相反，A配水厭氧末期磷量降低約50%G配水在厭氧初15min內(nèi)磷濃度略有上漲，而后也呈下降趨勢。對于這種厭氧除磷的異樣現(xiàn)象將另文探討，而由此無厭氧釋150疣氧時『可/min圖3M￡配水厭氧磷量變化曲線磷現(xiàn)象能夠清除本試驗中以多聚磷酸鹽為厭氧吸收有機物能量根源的可能性。2.3糖元作為能量根源的議論A配水中不含糖類成分，細胞吸收基質(zhì)進入體內(nèi)不會對胞內(nèi)糖元的測定產(chǎn)生擾亂。因此，該配水下的內(nèi)糖（IC）曲線與G配水相比，更能清晰地從糖元含量的角度反應(yīng)細胞內(nèi)糖類物質(zhì)與非糖類物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)變，表示以糖元為能量根源進行厭氧快速吸收的真切內(nèi)糖變化規(guī)律。將A配水穩(wěn)定運行期內(nèi)糖變化規(guī)律及同期測定的COD厭氧去除情況（見圖1）與A配水馴化期IC與COD曲線（圖4）用來對照細胞成立內(nèi)糖能源體制前后的IC變化及CODfc除的特點，能夠看出馴化期基本沒有COD厭氧吸收，細胞內(nèi)糖也僅有小幅度變化，無顯然變化規(guī)律，IC/MLSS水平較低（為0.13?0.14）;穩(wěn)定運行期的混淆液COD在厭氧段快速下降，細胞內(nèi)糖含量陪伴這一過程而降低，即糖元分解并在隨后的好氧段從頭合成，內(nèi)糖水平獲得恢復(fù)，IC/MLSS高于馴化期（為0.25?0.33）。此外，曲線表示糖元的分解與合成都較為遲緩。400}KMII好輒10.2時間/h圏4A配水馴化期內(nèi)糖及COD曲線2.4葡萄糖酵解作為啟動能源的議論對照圖1與圖2的IC曲線并將厭氧最初30min兩種配水IC變化情況局部放大為圖5,能夠看出，雖然兩種配水的內(nèi)糖變化總體趨勢均呈厭氧分解、好氧合成的規(guī)律，但G配水厭氧初期的內(nèi)糖變化擁有顯然特點：厭氧最初10min的內(nèi)糖水平激增達峰值，爾后在約5min內(nèi)以較快速度下降，這一突變過程可能波及到G配水下的能量根源問題。0.6101520253035IXW.時何/min厭氧初期內(nèi)糖曲線厭氧最初10min內(nèi)糖水平激增顯然是由匍萄糖基質(zhì)被快速吸收進入細胞所惹起的。但是如果只是考慮糖元的遲緩分解則很難解釋此后內(nèi)糖的快速下降，因此推斷存在某種比糖元更容易被快速利用的糖類在厭氧初期被消耗，G配水下顯然就是吸收入細胞的葡萄糖發(fā)生酵解或轉(zhuǎn)變成其他非糖元的儲藏物。試驗從兩方面來考證這一推斷，首先G配水厭氧混淆液pH值曲線（圖6）表示，厭氧最初15min內(nèi)混淆液pH值顯然降低，這說明確實發(fā)生了葡萄糖的酸性發(fā)酵。此外，同期測定的外糖（EC）與混淆液COD曲線（圖7）顯示，整個厭氧過程中EC和COD并非同步下降，EC下降速率要大于CO［降解速率，厭氧末EC濃度僅為41mg/L而COD仍有108mg/L?？梢娫趨捬踹^程中混淆液CO［組成成分在不斷變化，已經(jīng)不是完全由配水的葡萄糖組成，其中糖類成分漸漸減少而由其他物質(zhì)取代，這些組成COD的新物質(zhì)很可能就是被釋放到混淆液中的糖酵解產(chǎn)物。由此能夠認為，G配水厭氧初期IC曲線的特殊變化可能是四部分綜合作用的結(jié)果：吸收葡萄糖進入細胞，葡萄糖厭氧酵解，葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌翘俏镔|(zhì)以及糖元的分解。其中，前兩者是厭氧初期影響內(nèi)糖水平的主要因素。根據(jù)以上細胞利用葡萄糖酵解釋放能量進行厭氧吸收這一推斷，可認為A、G兩種配水污泥馴化時間上的差別，是源于兩種基質(zhì)自己的復(fù)原態(tài)不同。系統(tǒng)啟動時，也就是污泥馴化期，在細胞體內(nèi)并無儲備糖元的情況下，G配水葡萄糖基質(zhì)的復(fù)原態(tài)較高，能夠自發(fā)酵解產(chǎn)能為馴化提供啟動能量；而A配水的乙酸基質(zhì)復(fù)原態(tài)低，基質(zhì)本身在厭氧時不發(fā)生放能反響，該配水下的厭氧吸收除糖元以外沒有其他可利用的能源，馴化期內(nèi)只能依靠較遲緩的代謝調(diào)節(jié)才能成立起內(nèi)糖能源體制，致使較長時間里沒有厭氧吸收效果。將這一結(jié)論應(yīng)用于實際，能夠在非生物除磷的厭氧快速吸收系統(tǒng)啟動之初，向污染物復(fù)原態(tài)較低、不易被厭氧吸收的進水中投加適量的能夠自發(fā)酵解產(chǎn)能的簡單有機物，以加速系統(tǒng)的啟