高回流比处理低碳氮比制药废水技术应用与示范

陈思勇

摘 要：以HJ高效菌种为平台，借鉴宁波市恒洁水务发展有限公司以往的成功项目案例，优化传统AO工艺并采用改良的新技术即控制回流比实现厌氧氨氧化，完成对泰瑞制药股份有限公司生产泰勒菌素、泰秒菌素及维生素B12混合废水（碳氮比小于3：1，BOD5小于100mg/l）的脱氮处理，并达标排放。

关键词：HJ高效菌 泰勒泰秒菌素 碳氮比 回流比 短程硝化

1工程概况

宁夏泰瑞制药股份有限公司主要致力于兽用原料药、预混剂和饲料添加剂的研发、生产和销售，包括泰乐菌素、泰妙菌素、泰乐碱、替米考星、预混剂、VB12等系列产品，每日废水量达到3000方，出水指标要求COD300mg/L以下，氨氮15mg/L以下，该制药废水水质比较特殊，主要表现在三个方面：碳氮比失衡（2：1至3：1）、水质波动较大、可生化性BOD5较低（小于100mg/L）。在原水COD平均不到1600mg/L，而氨氮平均达500mg/L的情况下，传统的AO工艺已经达不到彻底脱氮的效果，并且运行中极易出现污泥膨胀、污泥老化等问题，本次升级改造采用HJ高效微生物菌种活性污泥，通过控制AO结构单元的比例，并对系统运行条件进行改良的先进技术，使最终出水指标中氨氮去除率达到99%，总氮去除率达到80%，COD为500mg/l左右。

2工艺流程

生产废水中主要是维生素B12及泰勒泰秒菌素废水，通过收集池收集进入调节池，进行曝气混匀并调节碱度，泵入厌氧塔进行水解及甲烷化二个过程，出水进入浅层气浮系统，去除残留的悬浮物（SS<1000mg/l）后，进入生化系统A池，折流入各O池，有机物和氨氮被降解后自流到二沉池进行沉降，上清液自流入后反应端集水池，泵入四项反应器进行高级强氧化处理，出水经终沉池沉淀后排放。

3过程分析与结果討论

3.1废水的碳源（COD、BOD5/N比）对氨氮去除率的影响；运行条件：以COD分别为700mg/L、1200mg/L、1600mg/L，2000mg/L的厌氧塔出水为A池进水，各池pH值调节到7.8左右、A池溶氧为0.5mg/L、各O池溶氧为3-4mg/L左右、A池HRT为10h、硝化液回流比为200%、MLSS浓度为9mg/L，测定A池、O1、O4的氨氮，并计算其去除率。

可看出，进水COD浓度越大，A池和O4池氨氮去除率明显上升，当原水COD小于700mg/L时A池反硝化不明显，O池硝化反应受到抑制，相对于A池基本没有去除率；调试中发现A池反硝化剧烈程度随原水COD的升高而升高，同时A池发生厌氧氨氧化反应（短程硝化）后氨氮去除率明显增加，在碳氮比达到4：1时，去除率达到了80%，极大的降低了O池的氨氮负荷，节省了好氧池的能耗（耗电、耗碱量）。

3.2停留时间HRT（回流比的大小）对氨氮去除率的影响

运行条件：以HRT分别为5小时、8小时、10小时、13小时为A池混合液停留时间，进水COD为2200mg/L、回流比（硝化液及污泥回流总量比进水量分别为600%、400%、200%、100%）、氨氮为600mg/L，各池pH值调节到7.8左右、在A池溶氧为0.5mg/L以下、各O池溶氧为3-4mg/L左右、MLSS浓度为9mg/L，测定A池、O1、O4的氨氮，并计算其去除率。

随着回流比的增大而A池混合液停留时间变短（有别于AO池容积大小造成的停留时间变短），A池氨氮去除率升高，同时O1池氨氮去除率达到90%以上（短程反硝化程度最大化），随着回流比降低，各池氨氮明显上上升，好氧池氨氮负荷升高，致使出水氨氮去除不完全。因此对于低碳比的废水，加大回流比，有利于将好氧池的亚硝酸根回到A池，当浓度和进水氨氮达到1：1时，在厌氧氨氧化菌的同化作用下，氨氮去除率大增。

3.3污泥浓度对氨氮去除率的影响

运行条件：以MLSS分别为5000mg/L、7000mg/L、9000mg/L、11000mg/L为O2池MLSS，回流比（硝化液及污泥回流总量比进水量）为600%，进水COD为2200mg/L，氨氮为600mg/L，各池pH值调节到7.8左右，A池溶氧为0.5mg/L以下，A池HRT为5h，测定O2的氨氮，并计算其去除率。

随污泥浓度的增加，脱氮能力上升，因为污泥浓度增加，硝化菌总个体数量也增加，在同样的进水氨氮负荷条件下，每单个硝化菌分担的降解氨氮压力下降（即硝化菌的污泥负荷降低），有利于硝化反应的进行，但污泥浓度达到9000mg/L后去除率不再上升，相反上清液悬浮物增加，因为在原水营养不充分的情况下，污泥浓度太高，食微比下降、污泥龄增加，污泥出现死亡、解絮。

3.4综上所述，对于采用改良AO工艺（池容比为1：3.5）处理此类低碳氮比的混合废水，控制A池HRT为5小时、DO小于0.5mg/L；O池DO为3-4mg/L，污泥浓度为9000mg/L，原水碳氮比不小于3：1，出水氨氮去除率达到99%，总氮去除率能达到80%，当然PH值也是影响硝化的因素，但并不占主导作用，当硝化反应进行，系统PH会降低，只有及时的补加碱源，就能更好的促进硝化反应的进行。

4小结

本案例核心就是利用HJ高效混合菌，以有机物为碳源，让回流的混合液及污泥带来的硝态氮反硝化，形成N2或NxOy逸至大气中，达到短程反硝化最大化；同时微生物利用胞内聚磷分解产生的能量吸收污水中的易降解BOD，并水解难降解的COD，释放磷酸盐进入好氧阶段；好氧区因BOD大幅度降低，BOD/TKN降低较利于硝化菌的生长，促进硝化反应；通过控制排泥量和周期，维持硝化菌的最佳污泥浓度，最终达到脱氮的效果。

参考文献：

[1] 张自杰主编，排水工程（下册第三版）。北京：中国建筑工业出版社，1996年

[2] 王建龙.生物脱氮新工艺及其技术原理[J].中国给水排水，2000，16