生化处理进水关键技术参数控制工艺

胡长江，王振宇，郭鹏飞，洪骏，朱海杰

（安徽浩悦环境科技有限责任公司，安徽合肥231145）

某化工企业生产废水经酸碱中和、絮凝沉淀、板框压滤后，进行蒸发脱盐处理，处理后馏分水成分复杂，可生化性较低，无法直接进入生化系统进行深度处理。常见的废水深度处理工艺有SBR 法、氧化沟技术和AO技术等。各处理工艺特点如表1所示。

表1 废水深度处理工艺特点

本文通过铁碳微电解技术降低废水中COD（化学需氧量）含量，提高B/C 值（B/C 比值表征废水可生化性），从而提高馏分水的可生化性。同时优化工艺，重点研究铁碳微电解技术中的关键技术参数，实现工业废水脱盐处理后馏分水的有效处置。

1 概述

1.1 馏分水水质情况及生化进水限值

安徽某化工企业废水经蒸发脱盐产生的馏分水，其水质和工艺进水限值如表2。

1.2 工艺流程

表2 馏分水水质情况及限值

蒸发脱盐后的馏分水利用铁碳微电解工艺降解COD，处理后废水同生活污水混合后，经AO 工艺进一步处理后废水达标回用。

2 实验部分

2.1实验流程和装置

2.1.1铁碳微电解工艺流程图（图1）

图1 铁碳微电解工艺流程图

2.1.2 AO处理工艺流程图（图2）及实验装置示意图（图3）

图2 A2O工艺流程图

图3 A2O实验装置示意图

2.2 主要设备和仪器（表3）

表3 主要设备和仪器

2.3 主要实验试剂（表4）

表4 主要实验试剂

2.4 实验步骤

取一定量馏分水加入铁碳微电解装置内，用硫酸调节pH至相应范围内后，开启曝气反应，将反应后馏分水加入到调节装置中，使用氢氧化钠调节pH=7.0～8.0，分别考查进水pH 值、铁碳使用量、停留时间和气液比对COD 降解效率的影响，然后同生活污水混合进入调节池后进入AO装置中进行深度处理。

3 结果与讨论

3.1 铁碳微电解实验结果与讨论

3.1.1 进水pH对COD降解效率的影响

各取5 组馏分水，COD 含量740.2 mg/L，每组600 mL 置于1 000 mL 的烧杯中，分别标记为实验①、实验②、实验③、实验④、实验⑤，分别调节pH 至1.0、3.0、5.0、7.0、9.0后，开启曝气泵，控制气量为3.0 L/min，气液比600∶1，曝气2 h，取样检测处置后废水中COD 和BOD含量。

图4 进水pH对COD降解效率的影响

图5 进水pH对BOD5/COD的影响

从图4 中可以看出，在pH＜3.0 时，COD 降解率随着pH的升高而升高，当pH＞3.0后，COD降解率随着pH值的升高而降低，原因是在酸性条件下，H的存在有助于铁碳Fe的产生以及·OH 的生成，提高氧的电极电位，加大微电解的电位差，促进电极反应，从而使反应快速进行。另外，pH值的降低会改变降解产物的存在形式，如破坏反应后生成的絮凝体，导致铁的消耗量大，产生大量铁泥。

从图5 中看出，pH 值3.0～5.0，BOD/COD 均可达到0.5以上，表现出较高可生化性，故选择进水pH值为3.0。

3.1.2 铁碳使用量对COD降解效率的影响

各取5 组馏分水，COD 含量740.2 mg/L，每组600 mL置于1 000 mL的烧杯中，分别添加铁碳石6 g、30 g、60 g、90 g、120 g，调节pH值至3.0后，开启曝气泵，控制气量为3.0 L/min，气液比600∶1，曝气2 h，取样检测处置后废水中COD和BOD含量。

图6 铁碳使用量对COD降解率的影响

图7 铁碳使用量对BOD5/COD的影响

从图6 可以看出，在一定范围内，随着铁碳使用量的增加，废水中COD去除率逐渐升高，当铁碳使用量超过150 g/L 时，COD 降解效率逐渐下降。原因是铁碳在微电解过程中，需要保持一定的孔隙率和良好的水力条件。当铁碳过量时，会导致孔隙率降低，容易出现铁碳板结，从而降低处置效率。

从图7 可以看出，当铁碳使用量达到100 g/L 时，BOD/COD值最高，故选择铁碳使用量为100 g/L。

3.1.3 水力停留时间对COD降解效率的影响

各取5 组馏分水，COD 含量740.2 mg/L，每组600 mL 置于1 000 mL 的烧杯中，添加铁碳石60 g，调节pH值至3.0后，开启曝气泵，调整曝气量，控制气液比600∶1，分别曝气30 min、60 min、90 min、120 min、150 min，取样检测处置后废水中COD和BOD含量。

图8 水力停留时间对COD降解率的影响

图9 水力停留时间对BOD5/COD的影响

从图8 可以看出，在一定范围内，随着水力停留时间延长，废水COD降解效率逐渐升高，当超过一定时间后，降解效率趋于平缓。

通过图9 可知，当水力停留时间为90 min 时，可得到较高的COD降解率和BOD/COD值，表明此时废水可生化性较高，故选择水力停留时间为90 min。

3.1.4 气液比对COD降解效率的影响

各取5 组馏分水，COD 含量740.2 mg/L，每组600 mL 置于1 000 mL 的烧杯中，添加铁碳石60 g，调节pH值至3.0 后，开启曝气泵，曝气90 min，分别调整气液比为300∶1，600∶1，900∶1，1 200∶1，1 500∶1，取样检测处置后废水中COD和BOD含量。

图10 气液比对COD降解效率的影响

图11 气液比对BOD5/COD的影响

从图10可以看出，随着气液比的增加，废水中COD降解率逐渐升高，当气液比达到600∶1 时，废水中COD降解率可达到86.4%，当气液比超过600∶1时，COD降解率趋于平缓。

根据图11 所示，当气液比达到600∶1 时，废水可生化性BOD/COD 值达到0.5 以上，表明废水中可生化性较强。当气液比大于600∶1 时，随着气液比的增加，废水可生化性（BOD/COD）呈下降趋势。因为铁碳本身含铁量比较大，随着曝气量的增加，铁碳容易出现钝化，进而导致废水中COD降解效率降低。

3.1.5 优化条件下COD的降解效率

各取5 组馏分水，每组600 mL 置于1 000 mL 的烧杯中，添加铁碳石60 g，调节pH 至3.0 后，开启曝气泵，曝气90 min，调整曝气量控制气液比为600∶1，取样检测处置后废水中COD和BOD含量。

据表5 所示，废水在处理后，COD 降解率达到87.1%，同时可生化性（BOD/COD）得到较大提高。

3.2 结果与讨论

3.2.1 馏分水与生活污水混合进入AO系统

表5 优化条件下COD降解效率及可生化性

取优化条件下处理后的馏分水同生活污水混合均匀后，泵入AO 模拟装置，通过便携式溶氧仪检测厌氧池溶解氧为0.16 mg/L，缺氧池溶解氧为0.34 mg/L，好氧池溶解氧为2.78 mg/L，污泥负荷（Kg BOD/Kg MLVSS·d）为0.18，取二沉池上清液，检测水质指标，同《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中的一级标准相对比，结果如表6所示。

从表6 可以看出，馏分水经铁碳微电解处理后，同生活污水混合进入AO装置，出水指标中pH：7.5，COD：34.3 mg/L，BOD：15.5 mg/L，氨氮＜10 mg/L，SS＜20 mg/L，明显低于《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中的一级标准。

表6 A2O设备模拟实验出水

3.2.2 AO反应装置运行情况

取生活污水及经铁碳微电解处理后的馏分水混合后放入调节池，控制厌氧池溶解氧在0.2 mg/L 以下，缺氧池溶解氧在0.2～0.5 mg/L，好氧池溶解氧在2.0～4.0 mg/L，污泥负荷（Kg BOD/Kg MLVSS·d）在0.15～0.25。AO反应装置运行情况见图12。

图12 A2O装置进出水COD及去除率

由图12可知，当AO进水COD在300 mg/L左右时，出水COD在45 mg/L以下，出水水质指标达到《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中的一级标准，且运行稳定。

4 结论

（1）通过铁碳微电解工艺研究，得出某化工企业产生的废水COD 的降解优化条件，处理后废水中COD 的去除效率达到87.1%，可生化性（BOD/COD）为0.69，满足进入AO系统要求。

（2）处理后馏分水同生活污水混合后进入AO 系统，污泥负荷（Kg BOD/Kg MLVSS·d）在0.15～0.25 和好氧池溶解氧在2.0～4.0 mg/L条件下，AO装置COD去除率可达89.2%。

（3）经多批次运行，出水稳定，水质指标优于《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中的一级标准要求。