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錢塘江流域某印染工業(yè)園區(qū)污水廠處理量為30×104m3/d，處理對(duì)象以印染生產(chǎn)廢水為主，具有水量大、水質(zhì)變化大、工業(yè)廢水比例高、B/C值低、處理難度大等特點(diǎn)。目前采用傳統(tǒng)城鎮(zhèn)污水處理工藝，但不可避免地出現(xiàn)了處理效果差、運(yùn)行效率低、經(jīng)濟(jì)成本高等缺點(diǎn)。為滿足出水水質(zhì)不斷提高的要求而實(shí)施的技術(shù)改造，也存在處理難度大、投資成本高等不利因素。為解決提標(biāo)減排問題，在小試基礎(chǔ)上，采用間歇膨脹水解+好氧+脫色混凝組合工藝在該工業(yè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)行了中試，并取得了理想效果，為進(jìn)行提標(biāo)改造提供了解決方案。

1、材料與方法

1.1 試驗(yàn)水質(zhì)

試驗(yàn)用水取自廠區(qū)調(diào)節(jié)池，中試設(shè)計(jì)處理量為40m3/d。進(jìn)水主要為印染和化工廢水等，主要水質(zhì)指標(biāo)如下：水溫為23.7～40.5℃，pH為8.92～11.82，COD為776.6～1413.6mg/L，BOD5為173.1～425.1mg/L，SS為398～1200mg/L。在測定SS中纖維類物質(zhì)含量時(shí)，先采用超聲波破碎，經(jīng)150目篩過濾以后進(jìn)行檢測，具體結(jié)果見表1。

進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)較大，具有堿度、溫度、SS、COD高，B/C值低的特點(diǎn)，進(jìn)水SS中纖維類物質(zhì)的含量占15%左右。

1.2 試驗(yàn)流程

污水處理廠目前采用調(diào)節(jié)池+初沉池+水解池+好氧池+混凝澄清池工藝，考慮到原工藝COD去除率低、物化工藝污泥量大的不足，在小試基礎(chǔ)上，中試采用間歇膨脹水解池（采用脈沖布水，使底部污泥處于周期性的膨脹-收縮狀態(tài)）和新型脫色混凝劑（以二乙烯三胺、環(huán)氧氯丙烷、硫酸鋁為原料制得）為主體的高效、低污泥產(chǎn)量關(guān)鍵技術(shù)，試驗(yàn)流程如圖1所示。

調(diào)節(jié)池廢水經(jīng)過提升后進(jìn)入間歇膨脹水解池，在兼氧狀態(tài)下利用微生物將難降解有機(jī)物分解成小分子物質(zhì)，并對(duì)回流污泥進(jìn)行減量化；然后進(jìn)入好氧池，通過微生物好氧反應(yīng)去除絕大部分的有機(jī)物，把有機(jī)物氧化為CO2和H2O；好氧池出水進(jìn)入沉淀池，進(jìn)行泥水分離，同時(shí)污泥回流至間歇膨脹水解池；出水進(jìn)入脫色混凝池，向其中投加新型脫色混凝劑，以進(jìn)一步去除廢水中的剩余有機(jī)物和色度。

1.3 分析項(xiàng)目及方法

COD采用重鉻酸鉀法測定，pH采用pH儀測定，NH3-N采用納氏試劑分光光度法測定，TP采用鉬酸銨分光光度法測定，SS采用重量法測定，色度采用稀釋倍數(shù)法測定。

2、結(jié)果與討論

2.1 COD和pH的變化

中試運(yùn)行時(shí)間從4月中旬持續(xù)到10月底，各工段進(jìn)出水COD和pH的變化見表2。可知，總COD去除率為91.2%，達(dá)到了預(yù)期目的。水解池COD去除率達(dá)到27.9%，pH下降0.5，說明廢水在水解池中發(fā)生了酸化。但由于印染廢水中堿度含量較高，具有一定的緩沖作用，pH平均值仍維持在9以上。好氧池COD去除率達(dá)到79.3%，脫色混凝池COD去除率達(dá)到41.0%，說明生化出水中顯色物質(zhì)主要為水溶性好、難生物降解的污染物，采用新型脫色混凝劑能發(fā)揮其與親水性陰離子污染物結(jié)合共沉淀的功能，達(dá)到同時(shí)降低COD和色度的目的。

2.2 色度的變化

進(jìn)出水色度的變化如圖2所示。可知，水解池的脫色效果先短暫下降后逐漸提升，最后趨于穩(wěn)定，說明其生物群落結(jié)構(gòu)已逐漸發(fā)生適應(yīng)性變化。經(jīng)好氧處理后，疏水性染料和易降解物質(zhì)基本被去除。新型脫色混凝劑能有效去除廢水中的殘余親水性染料，以進(jìn)一步降低廢水的色度。水解池、好氧和脫色混凝池的脫色率分別為26.6%、44.1%和79.6%，總脫色率達(dá)到91.6%。

2.3 NH3-N和TP的變化

試驗(yàn)期間，調(diào)節(jié)池出水TP和NH3-N分別為10.20和38.98mg/L，水解池出水TP和NH3-N分別7.69和43.24mg/L，好氧池出水TP和NH3-N分別為4.61和9.73mg/L，脫色混凝池出水TP和NH3-N分別為0.44和11.52mg/L。分析發(fā)現(xiàn)，進(jìn)水C/N值較高，其主要通過生化合成作用去除廢水中的NH3-N。如需進(jìn)一步提升對(duì)NH3-N的去除效果，需延長好氧生化停留時(shí)間或者投加填料以提升生化系統(tǒng)中硝化菌數(shù)量和硝化負(fù)荷。由于工藝流程中無厭氧池，生物除磷效果一般。經(jīng)生化處理后使用新型脫色混凝劑，發(fā)現(xiàn)對(duì)TP的去除效果明顯提升，說明生化過程中顆粒態(tài)和有機(jī)態(tài)磷已轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)的磷酸鹽。

2.4 BOD5和B/C的變化

試驗(yàn)期間，調(diào)節(jié)池出水BOD5和B/C值分別為307.1mg/L和0.278，水解池出水BOD5和B/C值分別為247.5mg/L和0.309，好氧池出水BOD5和B/C值分別為15.6mg/L和0.087。分析發(fā)現(xiàn)，水解池出水BOD5有小幅下降，平均去除率為19.42%，而B/C值平均有11.2%的增幅，可生化性明顯提高。說明難降解有機(jī)物通過微生物的水解酸化作用轉(zhuǎn)化為可降解的小分子物質(zhì)，提高了可生化性。

2.5 SS、污泥濃度和污泥量分析

調(diào)節(jié)池出水SS平均值為808.2mg/L（第1批次為980mg/L、第2批次為636.4mg/L），SS中無機(jī)成分（經(jīng)600℃煅燒1h后測定灰分）比例的平均值為71.82%（第1批次為69.73%、第2批次為73.90%），SS中纖維及大顆粒比例的平均值為12.74%（第1批次為13.78%、第2批次為11.69%）。

水解池內(nèi)污泥濃度的變化見表3?？芍?，間歇膨脹水解池底層污泥濃度明顯高于懸浮層，這是由于采用了底部脈沖式布水方式，使底部污泥處于周期性的膨脹-收縮狀態(tài)。底層污泥濃度總體逐漸升高，懸浮層污泥濃度變化幅度不大。水解池污泥濃度處于10~20g/L區(qū)間能夠保持比較好的運(yùn)行狀態(tài)。進(jìn)水SS中無機(jī)成分占比為72.25%，水解池7.5、7.0、6.0、5.0、4.0m處污泥中的無機(jī)成分占比分別為52.68%、52.56%、60.10%、59.81%、57.81%?？芍瑹o機(jī)物和纖維類物質(zhì)在反應(yīng)器中被截留并不斷累積，纖維素生化降解性差，其多官能團(tuán)和絲狀結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致污泥絮體結(jié)構(gòu)和性能的變化，因此要保持水解池污泥的活性需定期進(jìn)行污泥回流和排泥，以維持污泥的活性狀態(tài)。

水解池排泥量為404mg/L，脫色混凝池排泥量為130.8mg/L，總污泥量為534.8mg/L，約為現(xiàn)有系統(tǒng)污泥量的80.7%。說明好氧生化污泥回流至水解池后，厭氧、好氧交替環(huán)境使分解代謝與合成代謝分離，根據(jù)能量解偶聯(lián)理論造成污泥減量。

2.6 不同藥劑去除效果對(duì)比分析

當(dāng)聚合氯化鋁（PAC）投加量為60mg/L時(shí)，出水COD為137mg/L、色度為50倍；當(dāng)脫色混凝劑投加量為57.5mg/L、PAC投加量為40mg/L時(shí)，出水COD為88mg/L、色度為20倍；當(dāng)脫色混凝劑投加量為57.5mg/L、聚丙烯酰胺（PAM）投加量為8mg/L時(shí)，出水COD為84mg/L、色度為16倍。不同藥劑投量下都出現(xiàn)了分層沉淀現(xiàn)象，說明沉淀效果較好。分析發(fā)現(xiàn)，脫色混凝劑+PAC、脫色混凝劑+PAM的COD和色度去除效果明顯優(yōu)于單獨(dú)PAC的?？梢姡捎谧饔脵C(jī)理不同，有機(jī)脫色混凝劑比無機(jī)混凝劑具備更好的親水性陰離子污染物去除能力?？紤]到污泥產(chǎn)量，最佳加藥組合為脫色混凝劑+PAM。

2.7 與廠區(qū)原有工藝處理效果對(duì)比分析

廠區(qū)原有初沉池的出水COD為866.1mg/L，水解池為789.8mg/L，好氧池為150.2mg/L，混凝澄清池為133.8mg/L。中試期間，間歇膨脹水解池出水COD為782.0mg/L，好氧池為161.6mg/L，脫色混凝池為95.3mg/L?？梢?，采用間歇膨脹水解+好氧+脫色混凝組合工藝處理后，出水水質(zhì)能夠達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。由于間歇膨脹水解池具有污泥濃度高、具備污泥回流消化能力等特點(diǎn)，其替代初沉池可達(dá)到同樣的處理效果，且停留時(shí)間更短、污泥產(chǎn)量更小。新型脫色混凝劑替代傳統(tǒng)混凝劑具有更好的COD和色度去除效果。

3、結(jié)論

①采用間歇膨脹水解+好氧+脫色混凝組合工藝對(duì)錢塘江流域某集中式工業(yè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)行了提標(biāo)改造，并取得了理想效果。在進(jìn)水COD為1084.2mg/L、色度為173倍、TP為10.20mg/L和NH3-N為38.98mg/L的條件下，出水COD為95.3mg/L、色度為14.5倍、TP為0.44mg/L、NH3-N為11.52mg/L，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

②間歇膨脹水解池對(duì)COD的去除率為27.9%，而B/C值有11.2%的增幅，可生化性明顯提高。替代初沉池可達(dá)到同樣的COD去除效果，同時(shí)還具有停留時(shí)間短、污泥量小等特點(diǎn)，污泥量約為現(xiàn)有系統(tǒng)的80.7%，說明水解池對(duì)進(jìn)水SS和回流污泥具有明顯的消化作用。

③脫色混凝池的脫色率為79.6%，COD去除率為41.0%，采用新型脫色混凝劑替代傳統(tǒng)混凝劑具有更好的色度和COD去除效果。