顏秀勤，張秀華，鄭興燦?
（中國市政工程華北設計研究院，天津 300074）
摘 要：針對印染廢水的水質特點和集中處理后的出水水質要求，提出了采用厭氧/兩段好氧處理工藝，并介紹了有關設計要點和參數。
關鍵詞：印染廢水；A/O/O工藝；設計
中圖分類號：X791
文獻標識碼：C
文章編號：1000-4602(1999)10-0037-03 1 污水處理廠的水量、水質 浙江省某污水處理廠一期(近期)工程建設規模為20×10４m3/d，其中95%以上的污水為印染行業污水。污水處理廠設計進水水質見表1。 表1 污水處理廠設計進水水質和出水要求| 項目 | 進水 | 出水要求 | | BOD5（mg/L） | 450 | 40 | | COD（mg/L） | 1700 | 180 | | SS（mg/L） | 180 | 100 | | 色度 | 180 | 80 | | pH | 11.5 | 6-9 | | 氨氮（mg/L） | 40 | 25 | | 硫化物（mg/L） | 2.50 | 1.0 | | 六價鉻（mg/L） | 0.10 | 0.5 | | 銅（mg/L） | 0.10 | 1.0 | | 苯胺類（mg/L） | 0.20 | 2.0 | | 二氧化氯（mg/L） | 0.10 | 0.5 | 為了解該污水處理廠的進水水質特性，以確定合理適用的處理工藝，在實驗室條件下對取自一期截污工程污水收集系統的現狀污水進行了化學分析和可生化處理性試驗測定。?
原污水水質測定結果表明，BOD5/COD約為0.26，可生化性尚可。試驗結果還表明，單純采用長停留時間的好氧處理，COD有可能達標，但不穩定，去除率一般在85%左右，對色度的去除率低，約50%，難以達標；采用混凝沉淀(氣浮)法處理，脫色和COD去除效果均不理想；通過厭氧處理與好氧處理相結合，COD去除率可提高到93%，色度去除率可提高到62%，出水水質滿足要求。 2 工藝選擇的主要考慮因素 廢水中的有機物分為可生物降解與不可生物降解兩類。在可生物降解有機物中，又有易生物降解、慢速生物降解和難生物降解之分。印染廢水可生化處理性較差的主要原因是慢速生物降解有機物和難生物降解有機物所占比例較高。
一般好氧生物處理對色度和難降解有機物的去除率不高，這是因為某些染料、中間產物和添加劑在單純的好氧條件下分子結構很難破壞，生物降解半衰期很長；投加化學藥劑和生物曝氣法相結合能增強其對色度和難降解有機物的去除能力，但運行費用依然較高。
厭氧生物處理的主要作用是使印染廢水中的難降解有機物及其發色基團解體、被取代或裂解(降解)，從而降低廢水的色度，改善可生化處理性。即使不能直接降低色度，由于分子結構或發色基團已發生改變，也可使其在好氧條件下容易被降解并脫色。另外，通過選育、馴化和投加優良脫色菌也能提高色度的去除率。
在污水生物處理系統中，一種有機物能否得到降解以及降解率高低取決于系統內是否存在相應的能夠降解該有機物的微生物及其數量。而系統中相應微生物的存在與否及數量取決于系統的固體停留時間(泥θc)及微生物的比生長速率μi。如果處理系統的θc/μi<1，則該有機物在處理系統中得不到降解。θc/μi越大，該有機物的降解率越高。在污水處理系統的進水中存在多種有機物，其對應的降解微生物的比生長速率和降解速率也不同。
長泥齡的延時曝氣系統正是利用上述原理，使活性污泥微生物生態系統具有生物種類多、穩定性好的特點，強化慢速和難生物降解有機物的去除，從而提高COD和色度的去除率。
通過往曝氣池中投加鋁鹽、鐵鹽或粉末活性炭的方法可提高曝氣池對有機物特別是對難降解有機物的去除率。其原理一是絮凝作用，既提高曝氣池的污泥濃度和生物滯留性能，又提高了生物種群的多樣性；二是吸附作用，直接吸附部分難降解有機物。
但對投加鐵鹽來說，除絮凝作用外，還有增強污泥活性的作用(能提高污泥中的微生物對有機物的降解速率)以及可能轉化部分難降解有機物的作用。
試驗結果表明，生物鐵法用于處理難生物降解的印染廢水，有機物去除率高于普通活性污泥法，COD去除率提高10%～15%，并且因其MLSS高而具有良好的抗沖擊負荷能力，其剩余污泥沉降性能好、含水率低、便于處理。從經濟和處理效果上考慮，投加鐵鹽的生物鐵法是首選。 3 工藝流程的確定 3.1 水質水量的均衡調節
該污水處理廠集中處理70多家印染廠排放廢水，水質非常復雜，但緩解了水量水質的波動。特別是污水處理廠的進水來自管網系統的8級加壓泵站，各泵站均設有調節池，根據最后一級泵站連續10d的水量監測結果，每小時的出流量沒有大的波動，因此污水處理廠不設調節池，僅設置一穩壓井。
3.2 PH值的調節
活性污泥處理工藝最有效和正常運行的pH值操作范圍為6.5～8.5。在活性污泥微生物中，厭氧菌比好氧菌對pH值有更強的耐受力，特別是對高pH值的污水，厭氧菌經一段時間培養馴化后能夠適應。在厭氧生物過程中，由微生物呼吸作用而產生的二氧化碳將會與氫氧根離子發生反應而產生碳酸氫根離子，厭氧反應過程中產生的有機酸也能中和部分氫氧根離子，從而使處理系統的pH值緩沖到8.0左右。
對該處理廠進水的試驗測試結果表明，處理工藝流程中的厭氧池對pH值確有很大的調節作用，不需要設置連續加酸調節pH值的裝置，但啟動期需要對pH值作必要的調節。
3.3 推薦處理工藝流程
推薦處理工藝流程如圖1所示。 
4 設計要點 4.1 主要設計參數?
設計規模：20×10４m3/d
總變化系數：1.3?
穩壓井及細格柵：柵條間隙6mm?
厭氧池：θc=10d,HRT=9 h,X=3g/L?
沉淀池Ⅰ：q=1.75m3/(m2·h),?HRT=2.3h?
好氧池Ⅰ：?θc=4d,?X=3 g/L,?HRT=8h?
沉淀池Ⅱ：?q=1.75m3/(m2·h),?HRT=2.3h?
好氧池Ⅱ：?θc=20 d,?X=3 g/L,?HRT=9h?
沉淀池Ⅲ：?q=0.85 m3/(m2·h),?HRT=4h?
4.2 進水和預處理段?
為了充分利用已有污水收集管網和泵站的能力，減少污水處理廠的能耗，處理廠內不設泵房，處理廠所需的水頭由加壓泵站提供。管網系統中數座泵站已經設有調節池，因此處理廠內不設水量均衡調節池、沉砂池和粗格柵，降低投資。設一穩壓井以緩解進水對處理系統的沖擊，并在進水渠道中設立細格柵，去除漂浮物和粗大懸浮物。?
4.3 厭氧處理段?
4.3.1 厭氧處理工藝的選擇
經過分析論證，推薦采用懸浮生長型厭氧生物處理工藝，其特點是運行靈活性好、處理效果穩定可靠、適合大規模污水處理廠。
這里的厭氧從宏觀表現上來說，與水解(酸化)相似，但所要控制的主要反應過程和對象與水解(酸化)過程有所不同。水解(酸化)過程主要體現為慢速生物降解有機物的水解和快速生物降解有機物的酸化，最終電子受體主要為低分子有機酸。
在該工程中，厭氧處理的主要目的是通過水解和非水解作用實現難生物降解有機物的轉化，通過分子結構改變(開環、斷鍵、 裂解、基團取代、還原等)，使結構復雜難生物降解的有機物分子轉化成可慢速或快速生物降解的有機物，從而明顯改善污水的可生物處理性和脫色效果，使最終電子受體包括難生物降解有機物(分子結構中的基團或化學鍵)。
微生物的共代謝作用是近幾年的最新研究成果，當存在或加入易降解物后，難降解的有機物可與易降解物構成微生物的共代謝關系，從而提高脫色和有機物去除率。投加比例適當時，像活性黑K—BR這種典型的生物難降解染料脫色的時間可縮短一半。共代謝的結果甚至可將部分難降解物在厭氧時也徹底分解。
慢速和快速生物降解有機物的水解酸化(發酵)過程有助于形成難降解有機物轉化與水解所需的厭氧還原性環境，可提供剩余還原力(NADH+H+)和電子，使芳香族化合物為代表的難降解有機物的可生物處理性得到明顯改善，這也是厭氧水解(酸化)能夠改善污水可生物處理性的本質原因之一。
在實際應用上的另一個重要問題是盡量提高反應器中活性生物濃度、加長污泥泥齡和改善微生物的滯留能力，厭氧活性污泥與生物膜兩種生物處理法的結合 可較好地完成這一作用。
4.3.2 厭氧池的設計考慮
整個厭氧處理工段包括厭氧池、沉淀池及污泥回流系統。厭氧池分格，內設有攪拌器，使生物量與污染物充分接觸并維持生物量的懸浮。因生物膜法填料價格較高，不宜在大型污水廠中應用，故僅中間一格(約占厭氧池體積的20%～30%)裝填自由擺動彈性立體填料，提高生物量；池的最后一格設計成短時(水力停留時間約1h)曝氣區。試驗證明，呈分散狀態的厭氧污泥經短時間曝氣后能有效地改善厭氧活性污泥的絮凝和沉降性能，減少污泥流失。
在設計中，還設置回流設施，將好氧段的一部分剩余污泥送到厭氧區，增加厭氧區易生物降解有機物的產生能力，以進一步促進厭氧區的生物共代謝作用和厭氧還原作用。
4.4 好氧處理段
好氧段的主要作用是氧化分解厭氧反應后的產物，包括轉化成較易降解的分子較小的有機物。例如，芳香族化合物的完全氧化、完成脫色和COD的去除。染料主要靠其發色基團產生各種顏色，某些在厭氧時未能脫去的發色基團在好氧段可進一步被去除。
由于厭氧段的主要作用在于有機物的轉化，按COD度量的去除率并不高，這就使好氧段的進水COD濃度依然很高，如果直接采用延時曝氣系統，則所需的曝氣池池容很大，工程投資和運行費用會明顯增加。
因此，好氧工段采用兩段法工藝，即第一好氧段采用中負荷，第二好氧段采用低負荷的延時曝氣系統，以達到提高COD、色度去除率和降低工程投資與運行費用的目的。經濟分析表明，好氧段采用兩段法要比一段法節省投資5000萬元左右，并在處理效果的穩定可靠、運行調節的靈活方便、抗沖擊負荷的能力等方面更有保證。
為防止由于絲狀菌的過量繁殖而造成的污泥膨脹，一段好氧池(好氧池Ⅰ)采用分格推流式設計。?
在二段好氧池中，增加生物鐵法作為備用(投加硫酸亞鐵或氫氧化鐵)，起增強微生物滯留能力和處理效果的作用。當進水水質發生變化，或污水處理廠所承擔的污染負荷高于設計負荷時，在不需改動原有設計的基礎上，向好氧池中投加鐵鹽。由于鐵鹽對活性污泥的絮凝和催化作用，可提高有機物特別是難降解有機物的色度去除率。
4.5 沉淀池
對沉淀池出水懸浮物的控制是保證出水標準排放的關鍵因素之一。在該處理廠設計方案中，對傳統輻流式沉淀池的出水堰進行改進，在出水堰底部增設擋板，該擋板可引導上向懸浮固體遠離出水堰板處，有效防止出水帶走懸浮污泥，以保證出水水質達標排放。 參考文獻： ［1］USEPA.the Treatability Database［DB］.http://www.epa.gov/.
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電 話：(022)23342167×2028?
收稿日期：1999-03-13 | 
