A2O工艺降解高浓度有机制药废水效果研究

古丽皮耶·图尔荪，任相浩，梁明杰

(1.北京建筑大学 环境与能源工程学院，北京 202616；2.新华制药(寿光)有限公司，山东 淄博 262700)

1 引言

我国制药工业发展迅速，药品种类繁多，制药厂的制药原材料成分不同，制药厂废水成分也不同[1～3]。其中化学合成类制药废水有着成分复杂，盐度高，有机物含量高，B/C较低等特征，且排放时间不固定，是目前最难处理的工业废水之一[4]。针对国内水污染现象，制药工业提高了污水排放要求，该领域也成为污水处理的研究热点[5]。

针对高浓度难降解有机制药废水，本工艺采用水解酸化—缺氧—三级好氧(A2O)将难降解有机物转化为易降解有机物，通过三级好氧系统有效去除有机物。通过分析各反应池对有机物的降解效果，分析微生物特征，重点了解本A2O工艺对化学制药废水中难降解有机物的处理效果。

2 废水水质及处理

2.1 进水水质

本研究对象使某化学制药厂制药废水，废水设计流量为360 m3/d，该废水是化学反应生产中间体类型药物过程中产生，具有有机物浓度高，B/C低的特点，其中进水COD浓度为1980～8696 mg/L，BOD5浓度为696～1350 mg/L，NH3-N浓度为69～599 mg/L，pH浓度范围为7～9.6，水温为32～36 ℃。

2.2 处理工艺

该制药厂废水处理主要工艺为水解酸化—缺氧—三级好氧(A2O)生物处理段和后续物化处理段，而本研究对象是生物处理段。制药废水设计流量为360 m3/d，实际流量为120 m3/d；水解酸化池有效容积为22250 m3，水力停留时间为36 h；缺氧池有效容积为1125 m3，停留时间为18 h；三级好氧池有效容积为5625 m3，停留时间为90 h；二沉池有效容积为427 m3，停留时间为9.3 h。

3 结果与讨论

3.1 有机物的去除效果与分析

3.1.1 有机物的去除效果

由图1(a)可以看出随时间的变化，进水COD浓度变化相对也大。在第1～39 d COD进水浓度由4625 mg/L下降到1980 mg/L，在第40～101 d升高至8696 mg/L，在第102～200 d COD浓度下降至3424 mg/L。相比水质变化较大的进水，出水水质比较稳定，出水平均浓度为445.49 mg/L。由于进水COD浓度变化大，COD去除率相应从第31的91.76%下降到第33 d的76.57%，之后COD去除率逐渐上升直至平稳，平均去除率为90.3%。

如图1(b)所示，进水BOD5浓度由第6 d的890 mg/L升高至第80 d的1350 mg/L，之后整体呈现相对平衡趋势，平均浓度为1100.7 mg/L。在200 d运行中出水BOD5浓度相对稳定，其中出水浓度范围为25～52 mg/L,平均出水浓度为40.25 mg/L，平均去除率为96.05%。

从图1(c)所示进水B/C值变化较大，进水有机物可生化性变化也大。在第1～50 d B/C值从0.21增加为0.36，有机物可生化性变高。在第51～100 d B/C值降低为0.14，有机物可生化性变差。从第101 d开始B/C值稳定增加，有机物可生化性变高，但是200 d进水综合B/C平均值为0.24，进水有机物可生化性较差。出水B/C平均值为0.09,大部分可生化有机物得到有效降解。

3.1.2 各反应池中COD的去除效果

为了详细了解A2O工艺中各反应池对有机污染物的去除效果，对调节池、水解酸化池、缺氧池、好氧池、清水池内的COD进行了分析(图2)。结果表明，调节池出水平均值为4992.4 mg/L，经过水解酸化池后出水平均浓度降为2635.4 mg/L,去除率为48.1%；经过缺氧池后出水平均浓度降为584.3 mg/L，去除率为77.2%；经过好氧池后出水平均浓度降为491.4 mg/L，去除率为15.9%；经过二沉池后清水池浓度为445.49 mg/L。通过结果分析，可以看出大部分有机物都在水解酸化池阶段和缺氧池阶段降解，在好氧池阶段处理降解效果低。

图1 A2O工艺对有机物的处理效果

图2 A2O工艺中各反应池对有机物(COD)的处理效果

3.2 各反应池中污泥变化特性研究

3.2.1 各反应池中污泥MLSS浓度变化

活性污泥的变化直接影响A2O生物处理效果。由图3所示，该工艺水解池MLSS平均浓度为3639.24 mg/L，缺氧池MLSS平均浓度为4360.94 mg/L，好氧池MLSS平均浓度为5226.76 mg/L。根据各反应池中的有机物去除效果，相比厌氧池和缺氧池，好氧池的微生物更有利于生长。

3.2.2 污泥SVI以及SV30特性研究

污泥SVI和SV30作为反映反应池中微生物沉降性的重要指标，其结果如图4所示。好氧池污泥SV30平均值为91%，SVI平均值为183 mL/g，其中SVI值超过了正常范围为60～120 mL/g[6]。这意味着好氧池中污泥沉降性能较差，易于膨胀，对出水水质可能有负面影响。

图3 A2O工艺中各反应池的MLSS浓度变化

图4 好氧池中污泥的SVI和SV30分析结果

4 结论

(1)进水COD浓度变化大，出水COD浓度相对稳定，COD去除率平均为90.3%；进水B/C平均值为0.24，进水有机物可生化性较差。

(2)有机物的降解主要发生在A2O工艺的水解酸化池和缺氧池中。

(3)好氧池MLSS浓度高于水解酸化池和缺氧池的MLSS，但好氧池的沉降性能较差。