生化处理冷轧废水运行方式的研究与应用

霍俊梅

(河钢股份有限公司唐山分公司，河北唐山 063000）

引言

冷轧废水是钢铁企业较难处理的废水之一。由于冷轧包含酸轧、连退、镀锌等过程，生产线多，生产工艺复杂，工艺产生废水排放量大，排放点多，废水中含有大量的酸、碱、油等杂质，排放的废水具有分子量较小、COD 含量非常高、可生化性非常差的特点，对废水生化处理带来了很大的困难[1]。由于利用这两项技术共同处理的案例很少，对于运行操作、参数设置等方面可参考的经验非常少，在运行过程中，出现了污泥老化，降解有机物效果降低等问题，这使得系统运行不稳定[2]。如果污泥持续老化，为了保证外排水质达标，必须进行活性污泥的重新驯化，驯化期间只能单池运行，含碱废水处理系统产水量将较少，相应的能够处理的水量也会减少，影响生产。

采用对比试验法，探索唐山高强汽车板公司生化系统稳定运行的方法，保证外排水质达标，不再重新驯化污泥，使生化系统稳定运行[3，4]。对间歇性曝气方法进行试验。生化处理系统有机物去除率达到90%以上。

1 工艺概况

唐山高强汽车板公司生化系统工艺见图1。由缺氧池+好氧池+MBR 膜组件组成，系统设计处理水量为100 m3/h，处理水包含经过预处理的浓油/乳化液（10 m3/h）、平整液（6 m3/h）、和稀碱（84 m3/h）。主要用于去除溶解性COD及氨氮。

2 试验

2.1 设计方案

缺氧池由池体、填料、曝气搅拌系统三部分组成。分为二池，每池尺寸为（13×11.1×6.0）m3，有效水深5.5 m。总有效容积为1600m3，停留时间为10 h。

图1 唐山高强汽车板公司生化系统工艺图

好氧池利用膜组件进行固液分离，将全部微生物截留在反应池内，与废水中残留的有机物进行生化反应，分为二池，每池尺寸为(23.0×11.1×6.0)m3，有效水深5.5 m，总有效容积为2800 m3，停留时间为17.5 h。膜组件每池16组，每组200片，单张平板膜有效膜面积150 dm2，膜通量10～15 L/m2·h。

2.2 试验分析

统计2018 年1～12 月份COD 月平均去除率，去除率呈现下降趋势，如图2 所示，并出现以下情况：

（1）溶解氧居高不下；

（2）A/O池均出现黄白色泡沫；

（3）沉降比上层清液浑浊；

（4）在池壁出现厌氧泥挂壁现象。

图2 2018年月平均COD去除率

由此分析，活性污泥正在呈现老化趋势，为了保证系统稳定运行，寻找生化系统老化原因。2019年以来，生化进水COD 值变化越来越大，不稳定性越来越高，对于生化系统的冲击负荷增加。图3 为2018年及2019年的生化系统进水COD值对比。

图3 生化系统进水COD对比（COD单位mg/L）

根据系统设计流量及来水流量分析，生化系统进水流量小，COD 变化大，不间断的曝气会使活性污泥过氧化，发生污泥膨胀，失去活性[5]。对此，以两池采用不同的运行方式进行试验，观察COD 去除情况。

（1）保证试验环境一致，营养物C:N:P=100:5:1，pH=6～9，DO=2～4 mg/L，T=25～30 ℃，A池采用间断性曝气方式，B 池一直保持曝气状态。试验数据如表1。

经过试验，A池去除COD效果稍好于B池，现场观察A 池出现泡沫现象已明显好转，观察生化沉降比上清液，A池较B池更为清澈，但COD去除效果并没有达到之前的最佳效果。

增加COD 去除率，相当于使废水中的有机物在生化系统中能够充分分解，增加废水停留在生化系统的时间，对此，再次进行试验。

表1 A、B池曝气试验数据一览表

（2）保证试验环境一致，营养物C:N:P=100:5:1，pH=6～9，DO=2～4 mg/L，T=25～30 ℃，A 池、B 池均采用间断性曝气方式，A 池间断性曝气后，将O 段水回流至A段，增加水力停留时间。试验数据如表2。

表2 A、B池间断性曝气试验数据一览表

经过试验，增加废水在生化系统中的水力停留时间有利于有机物充分氧化，提高了生化系统去除COD能力[6]。

3 实施效果

2019 年生化系统去除有机物能力变化，如表3所示。

表3 2019年生化系统去除率统计

采用间歇曝气的方式，风机运行时间减少，节省电费：72×365×0.56=1.47万元/年；

若污泥老化现象持续，需要对活性污泥进行重新驯化，驯化过程需用药剂葡萄糖约1t，尿素0.2 t，磷盐0.04 t，药剂费用总计：(1×5 200+0.2×5 900+0.04×6 200)/10 000=0.66万元；

在驯化期间，需要将老化的污泥大量排出，单池约排1 000 m3，需要10 天排泥，5 天压泥，人工至少需10 人，两池排泥工作量约30 天，费用约为9 600×10/10 000=9.6万元；

污泥驯化期间，为了保证水质达标排放，可处理水量相对减少，唐山高强汽车板相应产生含碱废水的产线至少有一条产线排产量要减少，按平均排产量最少的产线每月外售减少1/15 的产量计算，损失约为：10 000×1/15×4 500/10 000=300万元。

综上所述，对废水生化处理系统运行方式的优化，每年创效约为：1.47+0.66+9.6+300=311.73万元。

4 结束语

经过本次课题研究，解决了 污泥老化问题，正式投入使用后，使生化系统去除率稳定在92%以上，避免了重新驯化污泥造成的成本费、人工费以及对生产产水的影响，同时也避免了对高强汽车板公司产线的影响。提高了生化处理系统降解有机物能力，使生化处理系统更加稳定运行，节省了驯化污泥的费用，避免了对生产的影响，保证出水达标排放。