物化法+A2/O生化法联合工艺处理企业生产废水运行分析

聂秀金

（沃威沃水技术（中国）有限公司， 上海 201203）

0 引言

TFT-LCD 企业产生的废水种类多，成分复杂，高铜，高磷，高COD，有机氮和色度也较高。有机废水的有机氮含量为80-150mg/L，COD 含量为800-1000mg/L；含磷废水TP 含量为800-1200 mg/L，COD 含量为300-500 mg/L；彩膜废水的COD 含量为2500-3000mg/L；含铜废水是高铜和高COD 废水，而且铜以络合铜形式存在，处理难度较大，铜含量为100-200mg/L，COD含量为1000-1500mg/L。COD 值越高，说明水的污染程度越高，直接排入水中，一方面造成水富营养化破坏水体生态系统平衡，另一方面通过食物链进入人体，对人体机能造成损伤，危害人类健康。因此，工业高氨氮，高COD废水，高磷及重金属的如何进行有效处理，成为我国水环境改善的关键。

1 工艺与水质

废水中的无机污染物一般采用的处理方法为物化法，高COD 废水的处理方法包括物理法、化学法、生物法以及联合处理法[1]。本文针对TFT-LCD 企业产生废水的特点，采用物化法+A2/O 生化法相结合的方法处理TFT-LCD企业产生的废水。

1.1 工艺流程设计

分析TFT-LCD 企业生产废水特性，种类较多，污染物浓度高，不适合直接全部混合处理，而是对每股废水进行针对性处理，将特定污染物去除后，再混合生化处理去除COD 和TN。具体流程如下：

图1 物化处理工艺流程图

1.2 物化处理阶段

彩膜废水含有高色度及高COD，若直接排至生化系统，会造成系统有机负荷过高，色度也会影响最终出水水质，最后导致系统出水无法做到达标排放。因此先对彩膜废水进行物化处理，通过添加酸、碱、PAC 和PAM 药剂, 调节pH，在PAC 的作用下形成胶体颗粒，PAM 的吸附架桥作用将胶体颗粒捕捉形成较大的繁花，经沉淀池固液分离，上清液的色度降低。

含铜废水含有较高浓度的铜和COD，若直接排至生化系统，铜会使微生物中毒，导致生物相不健全，从而系统出水无法做到达标排放。先对含铜废水进行物化处理，通过添加酸，碱，调节pH，在最佳的pH 条件下添加除铜剂，与铜形成固体沉淀物，再添加PAC 和PAM 药剂，形成胶体颗粒，PAM的吸附架桥作用将胶体颗粒捕捉形成较大的繁花，经过沉淀池固液分离，从上清液的颜色可以看出，大部分铜已经被去除。

含磷废水含有较高浓度的磷和COD，磷的量远超出微生物生长所需要的碳磷比，因此不能直接排至生化系统，须先对含磷废水进行除磷处理，通过添加Ca(OH)2，一方面用于调节pH，另一方面Ca 与P 形成Ca10(PO4)6(OH)2沉淀物，再添加PAC 和PAM 药剂，形成胶体颗粒，PAM 的吸附架桥作用将胶体颗粒捕捉形成较大的繁花，经过沉淀池固液分离，绝大部分P 在此段得以去除，上清液带有少部分P 进入生化系统作为微生物的磷营养，使生物相更健全。

1.3 A2/O 生化处理阶段

无机废水经过预处理后与有机废水混合，统一进行生化处理，因为废水中含有较高浓度的有机氮和COD，同时考虑节省运行费用及提高去除率，因此采用A1O1A2O2工艺，O 池的主要功能是将有机氮进行氨化，降解COD 及去除氨氮，A 池的主要功能是硝态氮转变成氮气，即反硝化，真正达到除氮效果[2]。从O1池将混合液回流至最前面的A1池，使其充分利用进水的COD 作为碳源进行反硝化,节省运行费用的同时提高去除率。废水再进入第二阶梯的A2O2进行深化降解、硝化、反硝化作用，进一步去除COD 和TN，A1O1A2O2工艺，最大程度提高TN 和COD 的去除率。

1.4 水质要求

企业的废水处理站要求处理后的排放标准如下：

表1 废水处理站处理排放标准

2 主要构筑物及其参数

2.1 彩膜废水系统的反应池及沉淀池

彩膜废水系统的处理能力为1560m3/d，所有构筑物为钢筋混凝土结构，内衬FRP 防腐，反应池的水力停留时间36min，反应池尺寸为：3.65m x 1.8m x 6.8m，有效水深6m，每个反应池配置顶入式搅拌机，功率3.5kw，化学药剂与污染物充分反应形成沉淀物；沉淀池9m x 9m x 6.8m，有效水深6m，刮泥机0.55kw x 1 台，水力负荷0.8m3/m2.d。

2.2 含铜废水系统的反应池及沉淀池

含铜废水系统的处理能力为3600m3/d，所有构筑物为钢筋混凝土结构，内衬FRP 防腐，反应池的水力停留时间32min，反应池尺寸为：3.65m x 3.65m x 6.8m，有效水深6m，每个反应池配置顶入式搅拌机，功率5.5kw，化学药剂与Cu 充分反应形成沉淀物；沉淀池9m x 9m x 6.8m，有效水深6m，刮泥机0.55kw，水力负荷1.8m3/m2.d。

2.3 含磷废水系统的反应池及沉淀池

含磷废水系统的处理能力为2160m3/d，所有构筑物为钢筋混凝土结构，内衬FRP 防腐，反应池的水力停留时间26min，反应池尺寸为：3.65m x 1.8m x 6.8m，有效水深6m，每个反应池配置顶入式搅拌机，功率3.5kw，化学药剂与P 充分反应形成沉淀物；沉淀池9m x 9m x 6.8m，有效水深6m，刮泥机0.55kw，水力负荷1.1m3/m2.d。

2.4 有机废水系统的生化池及沉淀池

有机废水系统的处理能力为12000m3/d，分两条线，每条线处理6000 m3/d，所有构筑物为钢筋混凝土结构，内衬FRP 防腐，pH 调节池的水力停留时间18min，pH 调节池尺寸为：3.5m x 3.5m x 6.8m，有效水深6.3m，配置顶入式搅拌机，功率5.5kw，使酸碱充分反应；缺氧池的总停留时间为7h，缺氧池尺寸为：19.6m x 7.1m x 6.8m x 2 个x 2 列，有效水深6.3m，每个缺氧池配置2 台潜水式搅拌机，功率5.5kw x 2 台x 2 列；好氧池的总停留时间为15h，好氧池尺寸为：(19.6m x 22m x 6.8m + 19.6m x 12m x 6.8m)x 2 列，有效水深5.8m，好氧池配置微孔曝气盘和鼓风机，风机功率110kw x 5 台，好氧池设置混合液回流泵至缺氧池，2 倍回流比；沉淀池19.6m x 19.6m x 6.8m x 2列，有效水深5.7m，刮泥机0.55kw x 2 台，配置污泥泵进行排泥及回流污泥，回流比为1，水力负荷0.65m3/m2.d。

3 运行效果分析

3.1 色度去除效果

彩膜废水的特点是高COD 和高色度，预处理主要是去除色度，运行效果表明，通过物化法可以将色度从2000 降至100 以下，但PAC 或氯化铁的加药量是常规加药量的10 倍。

3.2 TP 去除效果

目前除磷的最佳方法是物化法，把磷酸根转化成磷酸钙沉淀，采用一段化学混凝法，可将TP=1000mg/L 降至小于5mg/L，因为去除率较高，故Ca的加药量会过量较多，因此，若去除率要求较高，又需要控制运行成本，一般建议采用两段化学混凝法，其出水TP 可以小于1mg/L。

3.3 Cu 去除效果

TFT-LCD 企业产生的铜废水，一般以络合态形式存在，所以不能单纯调节pH 来去除铜，需先考虑破络，将络合铜转化成铜离子，再调节pH 转化成Cu（OH）2沉淀，或者直接采用专用的除铜剂，可以直接将络合铜转成沉淀物。采用一段化学混凝法，可将Cu=100mg/L 降至小于2mg/L，若要求更低浓度的出水，建议采用两段化学混凝，甚至可以采用螯合树脂，既能节省运行成本，出水水质也较好。

3.4 TN/NH3-N/COD 去除效果

有机废水中的氮，均以有机氮的形式存在，而且氮的浓度很高，从运行成本来考虑，生化法最为适中。有机废水先在好氧池中进行COD 分解，转化成CO2 和H2O；有机氮进行氨化，将有机氮转化成氨氮；氨氮进行硝化，即氨氮转化成硝态氮，好氧池这个过程可以将COD 处理至达标要求。通过混合液回流，将好氧池的硝态氮回流至缺氧池，在缺氧池中利用进水的COD 碳源或额外添加碳源，使硝态氮转化成N2，实际上，AOAO 工艺进行了两个阶梯的COD 和TN 处理，通过沉淀池的固液分离，上清液的出水可以达到COD <150mg/L,NH3-N<20mg/L，TN<50mg/L。

4 成本分析

该项目每天消耗的10%PAC 456kg/d(500 元/t)，PAM 干粉 22kg/d(8800 元/t)，石灰4.65t/d(200 元/t)，除铜剂3.5t/d(22000 元/t)，电费1.9 元/m3 水，折合吨水的运行费用5.96 元/t。

5 结语

该污水处理厂，根据每股废水的特性，对污染物进行针对性的预处理，将相应的污染物预处理完毕后，再与有机废水混合统一进行生化处理，有效的去除Cu，TP,色度，COD，TN，NH3-N 的同时给生化系统的生物相稳定提供了条件，确保了系统的稳定运行。物化法+AOAO+沉淀池的组合工艺，去除Cu，TP,色度，COD，TN，NH3-N 效果显著，出水达到排放要求。