欧卡生化酶在污水处理厂出水水质提标中的应用研究

2011-07-02何振华黄国贤

浙江水利科技 2011年4期

何振华,黄国贤,沈超

(1.海宁紫光水务有限责任公司,浙江海宁 314400;2.紫薇水务公司,浙江海宁 314400)

1 问题的提出

海宁市盐仓污水处理厂进水中含有90%以上的工业废水,进水CODcr很不稳定。而且由于严重缺乏碳源,可生化性较差,所以曝气池中的絮团状态不好[1].,严重影响了系统的去除率,因此出水CODcr只能达到GB 8978—1996污水综合排放标准》二级标准 (120mg/L)。为了使出水CODcr能提高到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的二级标准 (100 mg/L),公司引进先进技术,在原系统使用欧卡生化酶,以全面提高CODcr、BOD、SS、氨氮、TP的去除率,提高系统的抗冲击能力,确保CODcr、SS等出水达到目前国家新二级标准以上。

2 生化酶作用机理

废水中所有污染物是分散在粗糙颗粒、胶体和分子扩散中,属于悬浮的第一基团的胶体物颗粒直径为1～200μm,可用肉眼观察到,而分子扩体系包括(有机)分子溶液或(无机)离子[2].。欧卡生化酶能直接或间接作用于这些物质,其机理如下:

2.1 胶化过程

按照物理化学的观点,污染的废水往往是呈水溶性胶体溶液,简称水溶液(SOL)。该体系显示了不稳定的热力学状态,具有较好表面扩张能力的胶体趋向于形成粗颗粒的表面状态,具有较差的表面扩张能力的胶体趋向于形成一个具有能量释放的粗颗粒减少的表面状态。这种状态主要受胶体表面带电荷离子和有极性的分子的电荷电位所共同影响。在同性电荷相排斥和异性电荷相吸引的交替作用下,水中的胶体在等电位点时稳定性最差,从而在重力作用下达到最大的沉淀速度。颗粒扩散的能量能增加颗粒运动的速度(勃朗宁运动),在若干颗粒碰撞后不发生分离(Schu lze-Hardy规则)[3].,在等电位点3价离子时其效率要比单价离子高出500倍。

当在污水中投加欧卡生化酶后,生化酶中高价离子和催化反应后,可以帮助胶体颗粒达到等电位点,从而形成絮凝矾花。同时污水中的活性基团在胶体颗粒之间呈现“架桥”作用,使絮凝矾花进一步长大,压密呈薄层。从而使污染物在水中迅速沉淀并分离出来,上层水透明清澄[4].。最重要的反应过程有以下几种:

2.1.1 形成溶解度低的沉淀物

欧卡生化酶与许多阴离子形成微溶性的化合物沉淀下来,这些化合物在形成絮凝矾花的核心和矾花之间的连接中特别重要。除此之外,由絮凝矾花吸附磷酸盐离子,这些沉淀反应明显地降低磷酸盐,使污水中的富营养化成分减少到最低。

2.1.2 无机化合物的氧化反应

欧卡生化酶可使若干无机化合物直接氧化,或与溶解氧加速催化反应,形成无害的易于沉淀物。

2.1.3 有机化合物的氧化反应

由于欧卡生化酶的高催化能力,许多有机化合物很容易与溶解氧发生反应。在许多情况下,最终产物是CO2、H2O和氮气。有时也会产生一些酸性物质,这些酸性物质与金属离子一起形成微溶性的化合物,从废水中除去。

2.2 微生物氧化过程

废水中的有机污染物是通过好氧微生物的氧化作用得以降解的。当加入欧卡生化酶后,可以加速这种氧化分解的速度。其作用机理应该是金属离子由高价位向低价位转变时,成为微生物代谢过程中的电子受体,提高氧化传递速度,刺激好氧微生物群迅速增殖[5].(测试表明,经过欧卡生化酶处理的活性污泥中,好氧细菌是普通活性污泥的3倍以上)。当污水中的有机物作为微生物的食物来源时,有机污染物被好氧细菌迅速氧化、分解,因而提高了废水的净化效率。

3 生化酶的效果分析

2009年初,海宁紫光水务有限责任公司与烟台欧卡环保材料有限公司达成协议,成立盐仓污水处理厂出水提标研究小组,立项研究如何提高出水水质。在小试取得初步成功的基础上,2009年3月19日盐仓污水处理厂一期工程A/O工艺应用欧卡生化酶,2009年8月19日二期工程A2/O工艺开始应用,经过半年以上的时间证明,应用欧卡生化酶后出水水质稳定达到预期应用目标,CODcr出水指标已稳定达到100mg/L以下,SS、氨氮、TP去除率均有提升。

在对出水水质水量的检测中发现:

(1)以使用欧卡生化酶月份分析,月平均出水CODcr均已达到了85mg/L以下,稳定达到了预期应用目标,出水明显好于没有使用欧卡生化酶的月份。

(2)对比使用生化酶前后的出水水质,使用欧卡生化酶可以稳定达到应用目标,出水明显好于没有使用欧卡生化酶的月份。

(3)以环保监测数据为依据,计算使用生化酶期间BOD、SS、氨氮以及总磷的去除率。2009年1—4月份:BOD去除率92.2%;SS去除率79.1%;氨氮去除率74.3%;总磷去除率 83.7%。2010年 1—4月份:BOD去除率96.0%;SS去除率94.8%;氨氮去除率80.4%;总磷去除率94.0%。

可见,使用了欧卡生化酶后,BOD、SS、氨氮、总磷等的去除率得到了进一步提高。

(4)盐仓污水处理厂2009,2010年水量对比,2009年1—4月份日均处理污水量46 741 t,2010年 1—4月份日均处理水量达到了57577 t,相差10 836 t。说明应用了欧卡生化酶后,系统污水处理量增大了。

(5)投加了欧卡生化酶后,活性污泥中生物相发生了变化,出现了比使用欧卡生化酶前更多新的有益菌种,而且整个生物相比使用欧卡生化酶前更多更健康,提高了曝气池的活性和去除效率。

4 使用生化酶的效益分析

4.1 一期A/O工艺

4.1.1 前3个月为训化期

按平均处理10 000 t/d污水计算,污水投加10 g/t欧卡生化酶,欧卡生化酶价格为20 000元/t,使用欧卡生化酶成本为:

10 000 t污水×10 g÷1 000=100 kg/d

100 kg/d×20 000元/t=2 000元/d

污水需要0.2元/d◦t

4.1.2 3个月之后为稳定运行期

污水投加4 g/d欧卡生化酶 (投加量多可以提高出水标准),按平均处理10 000 t/d污水计算,使用欧卡生化酶成本为:

10 000 t污水/d×4 g÷1 000=40 kg/d

40 kg/d×20 000元/t=800元/d

污水需要0.08元/d◦t

4.2 二期A2/O工艺

平均进水量近60 000 t/d,按此计算(已超过设计能力近10 000 t)。

因为一期A/O工艺的回流与二期A2/O工艺相联,在一期A/O工艺使用欧卡生化酶的过程中已经影响了二期A2/O工艺,使二期A2/O工艺在一期A/O工艺的使用期间得到了一定程度的训化,另外二期A2/O工艺在设计施工等方面均优于一期A/O工艺,为了降低运行成本,二期A2/O工艺在使用欧卡生化酶时省略了训化期,在进水量大多超过设计能力的情况下污水仅使用 1 g/t欧卡生化酶,每天仅用60 kg。

使用欧卡生化酶成本为:

60 kg×20 000元/t=1 200元/d

污水需要0.02元/d◦t

综上所述,一期A/O工艺与二期A2/O工艺目前平均污水使用1.43 g/t欧卡生化酶,平均污水需要0.029元/d◦t