高含磷生产废水处理试验研究

张忠园，张 欢，王国峰

(天津市塘沽鑫宇环保科技有限公司 天津300450)

高含磷生产废水处理试验研究

张忠园，张 欢，王国峰

(天津市塘沽鑫宇环保科技有限公司 天津300450)

对可发性聚苯乙烯生产废水的处理工艺进行了研究，确定了处理工艺为混凝沉淀+水解酸化+生物接触氧化+MBR膜过滤，研究了混凝剂的选择及用量，通过生化连续运行确定了最佳工艺参数，出水可达到天津市《污水综合排放标准》(GB 12/356-2008)二级标准。

聚苯乙烯废水 化学除磷 水解酸化 MBR

可发性聚苯乙烯生产废水主要污染物为苯环类有机化合物及LAS外还有少量脂肪族的有机小分子物质如戊烷、四嗅乙烷、氨基苯钠等，成分比较复杂，是一种典型的有机化工废水，在生产过程中，采用的分散剂为磷酸三钙[TCP，Ca3(P04)2]，表现为生产废水的总磷严重超标。

此废水水质特点为：B/C比低，可生化性差，pH值多为强酸性或强碱性，故处理难度很大，已经成为世界性难题。[1-3]因此，对高效、低成本处理化工废水新工艺的研究具有重要意义。本研究采用混凝沉淀＋水解酸化＋接触氧化＋MBR膜过滤的工艺对EPS生产废水处理进行了试验。

1 废水水质及分析

试验原水取自天津某化工厂生产废水，水质如表1。

表1 水质情况一览表(单位：mg/L)Tab1. List of water quality conditions (Unit：mg/L)

由上表1可见，废水BOD5/COD≤0.3，属于难生化处理；总磷含量严重超标，BOD5/总磷≤4，远低于生化除磷的BOD5/总磷≥17要求。

2 试验装置及方法

2.1 工艺流程

原水中含磷量较高且大部分为无机磷，化学除磷对其效果显著；有机污染物可生化性差，生化采用厌氧＋好氧的工艺，工艺流程如图1所示：

图1 工艺流程图Fig.1 Process flowchart

原水进入混凝沉淀系统，通过投加药剂，降低废水中的总磷含量，然后进入生化处理系统，水解酸化可提高废水 B/C，促进后续接触氧化对 COD的去除，最后经膜过滤出水，出水可达到天津市《污水综合排放标准》(GB 12/356-2008)中二级排放标准。

2.2 试验装置(见图2、3)

图2 生化试验装置实物图Fig.2 Photo of the biochemical test device

图3 MBR膜试验装置实物图Fig.3 Photo of the membrane bioreactor test device

生化装置有效容积为 255,L，水解酸化与接触氧化有效容积比为 1∶2，MBR池有效容积为 80,L，MBR膜采用中空纤维帘式膜。

2.3 试验方法

2.3.1 混凝试验

由于废水的 pH值在 6～7之间，对比金属盐除磷的最佳 pH，选择 PAC作为混凝药剂，并附加助凝剂 PAM。混凝试验采用小试试验，取原水 1,000,mL于2,000,mL烧杯中，加入PAC和PAM，PAC投加量分别为 300,mg/L、400,mg/L、500,mg/L、600,mg/L、700,mg/L，PAM 均为 2,mg/L，快速搅拌 1,min，转速300,r/min，慢搅 15,min，转速 90,r/min，沉淀 30,min后取上清液测定 COD和总磷；SS超标严重，混凝后去除效果明显，不作为主要的水质指标进行研究。

2.3.2 生化试验

生化试验采用水解酸化和接触氧化工艺，主要去除废水中的COD，同时能够去除部分磷，对生化部分主要研究水力停留时间对处理效果的影响。

水解酸化停留时间设置为 4,h、6,h、8,h、10,h、12,h 5个梯度进行试验，接触氧化停留时间设置为8,h、12,h、16,h、20,h、24,h 5 个梯度进行试验，试验采用连续进水的方式，测定出水COD和总磷。

2.3.3 ,MBR试验

MBR为成套设备，运行主要影响因素为污泥浓度，操作压力，膜通量，试验主要对以上因素进行了研究。

2.4 分析检测方法

CODCr采用重铬酸钾法(HJ/T 399-2007)测定，总磷采用钼酸铵分光光度法(GB 11893-1989)测定。

3 结果与讨论

3.1 混凝试验

混凝试验采用小试试验方法，研究混凝对 COD和总磷的去除效果，实验结果如图4所示：

图4 PAC投药量对COD和总磷去除效果的影响Fig.4 Influence of polyaluminium chloride dosageon removal efficiency of COD and TP

由图 4可见，随着投药量的增加，总磷的去除率逐渐升高，当 PAC投药量达到 600,mg/L时，总磷去除率达到96%以上，出水总磷降至4,mg/L以下，达到生化处理要求。

3.2 水解酸化

水解酸化集生物降解、物理沉降和吸附为一体，并且在水解细菌作用下，将大分子物质、难以降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质，提高了污水的可生化性，从而提高了污水的处理效率，并减少了污泥生成量，[4-5]水解酸化水力停留时间按照 5个梯度进行试验，试验结果如图5：

图5 水力停留时间对水解酸化处理效果影响Fig.5 Influence of hydraulic retention time on hydrolytic acidification treatment efficiency

由图5可见，随着停留时间的升高，COD去除率逐渐升高，最高可达 30%以上，水解酸化阶段控制在厌氧过程的前段，不产生沼气，而利用水解产酸菌世代周期短、可迅速降解有机物的特点，形成以水解产酸菌为主的厌氧上流污泥床；水解酸化对总磷的去除率不高，只是依靠微生物合成去除一部分，当停留时间为 8,h时，出水总磷达到 3.2,mg/L，综合考虑水解酸化停留时间采用8,h。

3.3 接触氧化

生物接触氧化池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，采用膜片式曝气头，气水比为40∶1，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷；[6]试验接触氧化水力停留时间分5个梯度进行试验，实验结果如图6所示：

图6 水力停留时间对接触氧化处理效果影响Fig.6 Influence of hydraulic retention time on contact oxidation treatment efficiency

由图6可见，随着水力停留时间的增加，COD去除率逐渐增加，当停留时间达到 16,h时，出水 COD降至100,mg/L以下，接触氧化池布满弹性填料，为微生物附着提供了大面积的空间，大大提高了污泥浓度，能够对 COD产生良好的去除效果；接触氧化对磷的去除是依靠微生物的自身合成，出水总磷降至1.2,mg/L，综合考虑，接触氧化水力停留时间采用16,h。

3.4 MBR膜过滤

MBR工艺以膜组件代替传统污水生物处理工艺中的二次沉淀池，通过膜组件的高效截留作用使得泥水彻底分离，反应池中活性污泥浓度的上升和泥中特效菌的出现，提高了生化反应速率。[7-8]

接触氧化池出水进入 MBR池，MBR池采用活性污泥法，对COD和总磷均有去除作用。实验表明，污泥浓度在 5,000～8,000,mg/L，膜通量在 10～20,L/m2·h，工作压力 0.02～0.03,MPa，出水能够达到天津市《污水综合排放标准》二级标准，出水浊度降至1,NTU以下，进出水表观如图7所示：

图7 试验进出水表观对比Fig.7 Appearance contrast of the test inlet water and outlet water

4 结 论

①混凝采用 PAC和 PAM 的组合药剂，投加量为：PAC,600,mg/L，PAM,2,mg/L，对总磷去除率达到96%以上。

②生化采用水解酸化＋接触氧化工艺，实验表明：水解酸化最佳水力停留时间为 8,h，接触氧化为16,h，出水 COD降至 100,mg/L以下，处理效果显著。

③MBR膜过滤最佳工况：污泥浓度在 5,000～8,000,mg/L，膜通量在 10～20,L/m2·h，工作压力在0.02～0.03,MPa条件下，出水可达到天津市《污水综合排放标准》二级要求。

［1］游俊仁. 高浓度含磷废水处理方法综述[J]. 化学工程与装备，2010，12(8)：143-145.

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［5］施昌平. 水解酸化技术的研究进展及应用前景[J]. 环境科技，2011，24(2)36-39.

［6］陆少平，方平，杜敬，等. 曝气生物滤池挂膜的中试试验[J]. 水处理技术，2006，36(8)：66-69.

［7］邵文妹. MBR运行效果影响因素研究[J]. 污染防治技术，2009，22(4)：14-18.

［8］宋方召，杨云军. 膜生物反应器在我国工业污水处理中的发展进程[J]. 北方环境，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