UASB+A/O工艺处理永固紫废水冬季调试运行

杨 峰， 郑 刚， 赵选英， 何尚卫， 周腾腾， 蔡国飞

（南京大学 盐城环保技术与工程研究院， 江苏 盐城 224000）

0 引言

永固紫是含咔唑环三苯二噁嗪的高档有机颜料，外观为蓝光的紫色粉末,不溶于水；几乎不溶于任何有机溶剂，化学性质稳定；不与酸碱等发生作用，热稳定性好，广泛应用于涂料、塑料、有机玻璃、橡胶、纺织印花、溶剂量、水性墨、包装印刷等领域[1]。永固紫生产过程中主要原料为难降解有机物，如：N-乙基咔唑、四氯苯醌、甲苯等，生产过程中产生的废水呈现出量大、生物毒性强、色度高等特点，单一的处理方法很难对其进行有效的去除[2]。生化系统对此类废水难以适应、驯化慢[3-5]。针对这类含有大量难直接生物降解的废水，在实际废水处理过程中常采用厌氧+好氧的组合工艺，以增强废水对难降解物质的去除率。

某企业地处银川，采用烷基化—硝化—还原—缩合闭环—球磨等工艺生产永固紫颜料，银川冬天昼夜温差大，运行过程中特别注意对整个系统的保温效果。

1 废水水质及接管标准

企业生产过程中产生不同种类的废水，同时各种不同种类的废水ρ(BOD）/ρ(COD）（可生化性）较低，可生化性差。调试期间，对各股废水的水量初步统计，水质进行了一次随机测定，可以看出，企业生产过程中废水产生量波动较大，与企业生产现状有关，且产品生产废水的可生化性均较差，同时废水中含有较高浓度的表面活性剂（LAS）。已有研究表明，较高浓度的LAS会抑制生化效果。企业还有一定量的生活污水，这部分生活污水量约为生产废水产生量的50%，生化性较好，可以作为优质碳源来协同降解难降解污染物。调试期间，水质水量初步统计见表1。

表1 废水水质水量表

企业废水经处理后达到园区工业污水厂废水接管标准后，接管进入工业污水厂进一步处理。污水厂废水接管标准见表2。

表2 污水处理厂接管标准

2 污水处理工艺

预处理出水通过调节池调配之后进入生化系统[6]，UASB厌氧反应池中的厌氧微生物将大分子颗粒物分解为小分子类物质，然后通过随后的水解和好氧阶段将污水中有机物降解从而进一步去除废水COD、氨氮、总磷等指标，二沉池进行泥水分离，混沉池用来对最终出水COD进行把关控制，达标废水进入外排池[7]。

因地处北方，运行过程中特别注意对整个系统的保温效果。采用蒸汽加热，在生化调节池位置直接对废水进行蒸汽加热，相比较其它方式热损更少，加热更有效。

生化系统产生剩余污泥用污泥泵输送至污泥池通过板框压滤，干污泥送有资质单位处置。

废水处理生化工艺流程见图1。

图1 污水处理生化工艺流程

3 主要构筑物及设计参数

3.1 生化调节池

生化调节池1座，有效容积400 m3，停留时间10 h，预处理出水自流至污水站生化调节池，同时厂区低浓度废水、亦送至污水站生化调节池，通过曝气调节废水水质。

3.2 UASB厌氧池

均质后废水泵送至UASB,通过厌氧微生物长时间的降解，降低COD。UASB厌氧池自身设有污泥回流系统，以保证厌氧池池内具有一定的上升流速形成污泥床，污泥质量浓度（MLVSS）为8 000 mg/L,污泥负荷为 0.03 kg/（kg·d）。 UASB 厌氧池 1 座 2 组，有效容积3 150 m3，停留时间约为3 d。

3.2 A/O池

废水经厌氧处理后自流至A/O系统，废水在A/O池兼性厌氧微生物及好氧微生物的作用下，得到有效处理。好氧池污泥质量浓度为4 000 mg/L,污泥负荷 0.036 kg/（kg·d）。A/O 池 1 座 2 组，有效容积 2 750 m3，停留时间 2.7 d。

3.4 二沉池

A/O池后续接二沉池，废水自流至二沉池，二沉池的作用主要是将泥水分离，降低废水浊度，设有污泥回流系统，将二沉池的污泥回流至A/O池始端，避免A/O池中的污泥浓度降低，微生物含量减少，影响废水处理效果。二沉池1座，有效容积354 m3，停留时间 9 h，表面负荷 0.4 m3/（m2·h）.

3.5 混沉池

二沉池出水自流至混凝沉淀池，通过投加PAC，PAM，进一步降低废水的色度和浊度，使得最终废水能够达标排放。沉淀池1座，有效容积354 m3，停留时间 14 h，表面负荷 0.4 m3/（m2·h）出水自流至排放池。

3.6 排放池

混凝沉淀池的出水自流至排放池，排放池主要用于处理出水的指标监测。排放池1座，有效容积600 m3，停留时间 14 h。

4 工程调试

4.1 调试各阶段

（1）准备阶段

该阶段主要是调试所需各项条件的准备。主要包括设备及池体检查；运行所需要的铁粉、石灰、PAM、酸碱等药剂准备；泵、管道、阀门等各运转关键环节的保温措施的检查；污水站常规水质分析所需要的化验试剂、仪器、药品准备到位并对化验人员进行COD、氨氮、总磷、全盐、pH值等常规指标的分析培训。

（2）初期阶段

该阶段主要进行清水试车及全过程废水流通试验，主要包括清水试车；生化系统投加菌种，接种的污泥来自某城市生活污水处理厂的生化压滤污泥（含水率80%左右），投加UASB系统活性污泥质量浓度为10 000 mg/L，好氧系统为5 000 mg/L[8]。

（3）菌种培养阶段

污泥接种后投加葡萄糖和淀粉，投加质量简单计算为1 mg的葡萄糖提供1 mg的COD，在生化调节池开启蒸汽加热，对生化系统进水进行加热，温度控制在35℃左右。UASB系统葡萄糖投加量按照1 000 mg/L投加，好氧系统葡萄糖投加量按照500 mg/L投加，调节曝气量，开启混合液回流系统使池内污泥混合均匀，培养1周时间。

（4）菌种驯化阶段

逐步通入工艺废水进行污泥驯化，此阶段进水控制ρ（COD）≤ 1 000 mg/L，ρ（氨氮）≤ 50 mg/L，ρ（总磷）≤5 mg/L，pH 值为=7~8，进水量≤50 t/d，水温控制在35℃，回流24 h开启，当COD去除率达50%左右时，提高进水浓度和进水量，每次增加不超过50%，重复上一操作。

4.2 调试中存在的问题及解决对策

（1）好氧池泡沫过多

调试初期，好氧池泡沫过多，分析原因可能是污泥驯化初期污泥微生物量少有机物量短时间内过高，微生物无法完全利用导致，粘度增加之后导致在曝气作用下泡沫变多，调控曝气量效果不明显，同时进水中含有表面活性剂，也会造成好氧池产生泡沫过多，针对此问题在上方加装喷头，对泡沫进行有效的去除，效果明显。

（2）加热保温

北方的气候昼夜温差较大，冬天寒冷，温度对生化微生物生长和降解污染物效果的影响较大，较低的温度环境会导致微生物活性降低进而影响COD等指标的去除率，有必要对泵区以及生化系统进行保温，因此采取了一定保温的措施，一是在泵区加盖保温房，二是对生化调节池内的水用蒸汽管道直接加热。

5 调试结果

5.1 调试全过程COD变化

各单元COD变化见图2。

图2 各单元COD变化

由图2可以看出生化系统各处理单元的进、出水变化，随着污泥驯化的逐渐成熟生化系统的处理效果逐渐提升，培养初期，向系统内通入低浓废水，2周之内系统内污水处于置换阶段；3周左右时，生化出水COD浓度升高，此时系统内充满低浓废水，菌种处于驯化阶段COD去除率不高；4~6周阶段，去除率有明显的波动，此时菌种处于指数增长阶段，快速繁殖导致内源代谢加快，但同时菌种更新换代也加快，COD去除率出现波动；6周以后菌种数量达到一定值趋于稳定，COD去除率保持在较高水平，污泥驯化完毕，最终二沉出水COD质量浓度稳定在400 mg/L以下，生化系统总体处理效率达到70%。

5.2 生化微生物镜检结果

生化系统调试30~35 d左右时的微生物镜检见图3。由图3可以看出，生化系统经驯化后菌群种类丰富，各微生物繁殖旺盛，其中钟虫、太阳虫等代表性微生物数量繁多，此类微生物只有在生化系统运行较好时才会出现，进一步说明生化系统调试成功。

图3 微生物镜检结果

5.3 系统运行效果

系统运行效果见表3。

表3 系统运行效果

由表3可知，经生化调节池后，由于生活污水的混合使原先的收集池废水的ρ（BOD）/ρ（COD）由 0.1提高到0.35以上，可生化性大大加强。COD、总磷等常规指标经过系统处理后均能满足园区污水厂接管标准。

5.4 运行费用

系统运行费用包括动力费、药剂费、人工费等。

生化处理规模600 t/d，总功率为154.75 kW,电价为0.6元/(kW·h)，动力费为3.7元/m3；

药剂费主要包括PAC，PAM，Ca(OH)2等，PAC投加量为 100 kg/d，为 1 000元/t，PAM 投加量为15 kg/d，为 8000 元/t，Ca(OH)2投加量为 150 kg/d，为 500 元/t，则药剂费用共计295元/d，即为0.49元/m3；

人工费按照二班运转制度，每班3人，化验室2人，负责人1人，共9人。工资按照3 000元/（月·人）计算，则人工费为900元/d，即为0.9元/m3。则总运行费用为5.09元/m3。

6 结论

（1）大生化模式使全过程处理成本降低，UASB+A/O工艺处理效果好，适用于处理永固紫此类水量大、水质波动大的废水，是目前该类废水处理的主要工艺。

（2）针对北方冬天温度低的特点，采用在调节池直接蒸汽加热的方式，减少热损，降低了能耗，同时使加热更有效。

（3）在冬季低温时，对废水进行加热，阶段性提高进水浓度可以使生化污泥驯化加快，系统启动和运行时间可缩短至40 d。

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