A/O+MBBR组合工艺在含硅废水处理中的应用

徐连学 张东华

摘要：采用厌氧-好氧-移动床生物膜反应器（A/O+MBBR）组合工艺进行了含硅废水处理试验研究，考察了试验装置对含硅废水中COD的去除情况及该装置的耐冲击负荷能力。研究结果表明，与传统的生化处理工艺相比，A/O+MBBR组合工艺具有脱碳能力强、出水水质稳定、剩余污泥产量低、运行方式灵活、运行管理简洁、运行能耗低等优点。

关键词：A/O；MBBR；含硅废水；COD

中图分类号：X703 文献标识码：A

引言

单晶硅生产废水的传统处理工艺是混凝沉淀+厌氧+好氧生物处理，其中生物处理以活性污泥法最为普遍。根据对镇江某新能源公司含硅废水处理的运行情况来看，活性污泥法虽属于成熟工艺，但是尚存有很多的缺点和不足，如曝气池容积大、占地面积大、运行费用高、处理负荷低、抗冲击能力差等。

鉴于上述因素，针对镇江某新能源公司现有含硅废水处理设施好氧池处理负荷过高的特点，拟通过将原有的活性污泥池改造为MBBR池以到达提高负荷的目的，并且尽可能的省掉土建投资。因此，利用原有污水处理站的污水进行MBBR工艺试验，并分析了其对废水中COD的去除率影响。

1 试验部分

1.1工艺方案

含硅废水经格栅后进入收集池，经各车间收集池收集后泵入调节池，在调节池内进行预曝气处理，废水经提升后进入混凝沉淀池，经沉淀后进入后续的水解池，经水解后进入MBBR（好氧池）池，出水沉淀后外排。废水经荣德污水站的废水主要为含硅废水和含氟废水，与我们的实验相关的是含硅废水的一期工程，相关情况如下。

1.2.1 工艺流程

图1污水处理工艺流程

1.2试验设备及材料

1.2.1试验设备

实验装置位于污水站含硅废水一期工程好氧池一段池壁外侧，池体为8mm厚的UPVC板，每一级池体均设有进，出水管，放空管以及微孔曝气设备。进，出水管均位于液位附近，呈对角线形式；放空管位于装置底部，以UPVC球阀控制启闭；微孔曝气装置固定于池底，以进气管上的球阀开度来控制气量。使用计量泵从好氧池一段进水口附近进水，从螺杆风机处引一路气管供气。装置每一级的尺寸见表1。

表1实验装置相关参数

尺寸（m×m×m） 有效水深（m） 有效容积（L） 数量（座） 填料体积（L）

MBBR1 1.00×0.70×1.00 0.80 560 1 200

MBBR2 1.00×0.65×1.00 0.80 520 1 100

MBBR3 1.00×0.65×1.00 0.80 520 1 75

1.2.2试验用填料

试验用填料采用悬浮填料，悬浮填料是指在被处理水体中处于悬浮，流化状态的填料。YL-Ⅱ型悬浮填料为柱状悬浮填料，整体呈空心柱状，材质为高密度聚乙烯。

YL-Ⅱ型悬浮填料亲水性好，易流化，与污染物质接触充分；比表面积大，生物量多；亲生物性好，易挂膜，生物活性高；处理负荷高，耐冲击性强，处理效果好；同时还具有使用寿命长的优点。在工程应用上灵活方便，可以选择不同的载体填充率，满足兼顾高效和远期扩大处理规模而无需增大池容的要求。对于原有活性污泥法处理厂的改进和升级，使用悬浮填料可以很方便地与原有的工艺有机结合起来，形成活性污泥-生物膜集成工艺，以增强脱碳，硝化和脱氮效果，提高出水水质。

1.3 废水水量及水质

1.3.1进水水量及水质

含硅废水一期工程的设计水量为140m3/h，即3360m3/d。试验装置分别210L/h，260L/h进行进水试验。废水水质见表2。

表2废水水质指标

单位：mg/L，pH无量纲

项目 pH CODCr SS F-

含硅废水 2～3 1000 400 －

1.3.2出水水质及试验要求

根据业主要求，本次试验的MBBR好氧池容积负荷达到1.1 kgCOD/(m3•d)，是原污水站含硅废水一期工程好氧区设计负荷的2倍，出水COD不高于100mg/L。具体出水水质指标见表3。

表3出水水质指标

单位：mg/L，pH无量纲

项目 pH CODCr BOD5 SS F-

排放标准 6～9 ≤100 ≤20 ≤70 ≤10

1.4 测定方法

COD的测定方法是国标重铬酸钾法的一种改进。该方法的原理与国标法相同，试剂和操作步骤基本类似，主要的区别在于这种方法使用的K2Cr2O7，Ag2SO4，H2SO4三种试剂的质量以及质量比与国标法不同，同时它采用的加热方式和加热时间也不同，它是在165℃的烘箱中加热20分钟。

K2Cr2O7，Ag2SO4和H2SO4的混合溶液的配制方式如下：称取在105℃干燥2h的分析纯K2Cr2O7质量4.9g，分析纯的Ag2SO4质量20g溶于166mL蒸馏水中，溶解后移入1000mL容量瓶中，加浓硫酸稀释至标线，摇匀。

2 试验结果及讨论

2.1 填料流化

在填料生物膜生长稳定之后，少量曝气即可使填料完全流化，整个装置无死角。填料填充率按照表1进行配置，过高的填充率容易造成流化不利。

2.2 挂膜状况

在经过了2周时间的稳定运行之后，填料表面生长出了一层厚厚的生物膜，膜色为淡黄色，在显微镜下镜检发现生物膜上生长有大量的钟虫和轮虫，是处理效果好的指示生物。

2.3 数据分析

本次实验共分为三个阶段：运行调整和填料挂膜阶段；210L/h运行阶段；260L/h运行阶段。

2.3.1 运行调整和填料挂膜阶段

在此阶段前期，进水量和曝气量都处于调整状态，故流量以及气量都不稳定。此阶段后期，水量以及气量逐渐稳定，生物膜处于生长阶段，出水COD也逐步降低。此阶段的进，出水状况见图2，装置的平均容积负荷见表4。

图2运行调整和填料挂膜阶段进出水COD逐日变化图

表4运行调整阶段装置的平均容积负荷

日期 容积负荷(kgCOD/(m3·d))

06.17 0.513

06.18 1.301

06.19 1.257

06.20 1.348

06.21 1.244

06.22 1.588

06.23 0.835

2.3.2210L/h运行阶段

图3210L/h运行阶段进出水COD逐日变化图

在此阶段前期，实验装置的各项参数稳定，运行效果优良，出水COD稳定在100mg/L以下。在此阶段后期，出水COD的波动很大，主要原因是污水站做了一些运行调整，厌氧水解池受到了很大的冲击，导致COD的可降解性变差，出水COD升高。污水站同时期的数据可以说明厌氧水解池受到的冲击。此阶段的进，出水状况见图3，装置的平均容积负荷见表5。

表5210L/h运行阶段装置的平均容积负荷

日期 容积负荷(kgCOD/(m3·d))

06.24 0.513

06.25 1.301

06.26 1.257

06.27 1.348

06.28 1.244

07.01 1.588

07.02 0.835

07.03 1.588

07.04 1.607

2.3.3260L/h运行阶段

图4260L/h运行阶段进出水COD逐日变化图

在此阶段，增加了进水流量，装置的平均容积负荷正常情况下都维持在1.3kgCOD/(m3·d)以上，此时的出水COD略高于100mg/L。部分原因是因为进水流量的增加减少了总的停留时间，所以处理效果有所下降，从这个角度而言，在相同的容积负荷下，进水COD略高一点可以增强处理效果。但是对比试验和污水站的数据可以得出：此阶段出水COD升高的主要原因是进水的可降解性变差了。此阶段的进，出水状况见图4，装置的平均容积负荷见表6。