A2O工藝降解高濃度有機(jī)制藥廢水效果研究

古麗皮耶·圖爾蓀，任相浩，梁明杰

(1.北京建筑大學(xué) 環(huán)境與能源工程學(xué)院，北京 202616；2.新華制藥(壽光)有限公司，山東 淄博 262700)

1 引言

我國制藥工業(yè)發(fā)展迅速，藥品種類繁多，制藥廠的制藥原材料成分不同，制藥廠廢水成分也不同[1～3]。其中化學(xué)合成類制藥廢水有著成分復(fù)雜，鹽度高，有機(jī)物含量高，B/C較低等特征，且排放時間不固定，是目前最難處理的工業(yè)廢水之一[4]。針對國內(nèi)水污染現(xiàn)象，制藥工業(yè)提高了污水排放要求，該領(lǐng)域也成為污水處理的研究熱點(diǎn)[5]。

針對高濃度難降解有機(jī)制藥廢水，本工藝采用水解酸化—缺氧—三級好氧(A2O)將難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易降解有機(jī)物，通過三級好氧系統(tǒng)有效去除有機(jī)物。通過分析各反應(yīng)池對有機(jī)物的降解效果，分析微生物特征，重點(diǎn)了解本A2O工藝對化學(xué)制藥廢水中難降解有機(jī)物的處理效果。

2 廢水水質(zhì)及處理

2.1 進(jìn)水水質(zhì)

本研究對象使某化學(xué)制藥廠制藥廢水，廢水設(shè)計(jì)流量為360 m3/d，該廢水是化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)中間體類型藥物過程中產(chǎn)生，具有有機(jī)物濃度高，B/C低的特點(diǎn)，其中進(jìn)水COD濃度為1980～8696 mg/L，BOD5濃度為696～1350 mg/L，NH3-N濃度為69～599 mg/L，pH濃度范圍為7～9.6，水溫為32～36 ℃。

2.2 處理工藝

該制藥廠廢水處理主要工藝為水解酸化—缺氧—三級好氧(A2O)生物處理段和后續(xù)物化處理段，而本研究對象是生物處理段。制藥廢水設(shè)計(jì)流量為360 m3/d，實(shí)際流量為120 m3/d；水解酸化池有效容積為22250 m3，水力停留時間為36 h；缺氧池有效容積為1125 m3，停留時間為18 h；三級好氧池有效容積為5625 m3，停留時間為90 h；二沉池有效容積為427 m3，停留時間為9.3 h。

3 結(jié)果與討論

3.1 有機(jī)物的去除效果與分析

3.1.1 有機(jī)物的去除效果

由圖1(a)可以看出隨時間的變化，進(jìn)水COD濃度變化相對也大。在第1～39 d COD進(jìn)水濃度由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濃度下降至3424 mg/L。相比水質(zhì)變化較大的進(jìn)水，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定，出水平均濃度為445.49 mg/L。由于進(jìn)水COD濃度變化大，COD去除率相應(yīng)從第31的91.76%下降到第33 d的76.57%，之后COD去除率逐漸上升直至平穩(wěn)，平均去除率為90.3%。

如圖1(b)所示，進(jìn)水BOD5濃度由第6 d的890 mg/L升高至第80 d的1350 mg/L，之后整體呈現(xiàn)相對平衡趨勢，平均濃度為1100.7 mg/L。在200 d運(yùn)行中出水BOD5濃度相對穩(wěn)定，其中出水濃度范圍為25～52 mg/L,平均出水濃度為40.25 mg/L，平均去除率為96.05%。

從圖1(c)所示進(jìn)水B/C值變化較大，進(jìn)水有機(jī)物可生化性變化也大。在第1～50 d B/C值從0.21增加為0.36，有機(jī)物可生化性變高。在第51～100 d B/C值降低為0.14，有機(jī)物可生化性變差。從第101 d開始B/C值穩(wěn)定增加，有機(jī)物可生化性變高，但是200 d進(jìn)水綜合B/C平均值為0.24，進(jìn)水有機(jī)物可生化性較差。出水B/C平均值為0.09,大部分可生化有機(jī)物得到有效降解。

3.1.2 各反應(yīng)池中COD的去除效果

為了詳細(xì)了解A2O工藝中各反應(yīng)池對有機(jī)污染物的去除效果，對調(diào)節(jié)池、水解酸化池、缺氧池、好氧池、清水池內(nèi)的COD進(jìn)行了分析(圖2)。結(jié)果表明，調(diào)節(jié)池出水平均值為4992.4 mg/L，經(jīng)過水解酸化池后出水平均濃度降為2635.4 mg/L,去除率為48.1%；經(jīng)過缺氧池后出水平均濃度降為584.3 mg/L，去除率為77.2%；經(jīng)過好氧池后出水平均濃度降為491.4 mg/L，去除率為15.9%；經(jīng)過二沉池后清水池濃度為445.49 mg/L。通過結(jié)果分析，可以看出大部分有機(jī)物都在水解酸化池階段和缺氧池階段降解，在好氧池階段處理降解效果低。

圖1 A2O工藝對有機(jī)物的處理效果

圖2 A2O工藝中各反應(yīng)池對有機(jī)物(COD)的處理效果

3.2 各反應(yīng)池中污泥變化特性研究

3.2.1 各反應(yīng)池中污泥MLSS濃度變化

活性污泥的變化直接影響A2O生物處理效果。由圖3所示，該工藝水解池MLSS平均濃度為3639.24 mg/L，缺氧池MLSS平均濃度為4360.94 mg/L，好氧池MLSS平均濃度為5226.76 mg/L。根據(jù)各反應(yīng)池中的有機(jī)物去除效果，相比厭氧池和缺氧池，好氧池的微生物更有利于生長。

3.2.2 污泥SVI以及SV30特性研究

污泥SVI和SV30作為反映反應(yīng)池中微生物沉降性的重要指標(biāo)，其結(jié)果如圖4所示。好氧池污泥SV30平均值為91%，SVI平均值為183 mL/g，其中SVI值超過了正常范圍為60～120 mL/g[6]。這意味著好氧池中污泥沉降性能較差，易于膨脹，對出水水質(zhì)可能有負(fù)面影響。

圖3 A2O工藝中各反應(yīng)池的MLSS濃度變化

圖4 好氧池中污泥的SVI和SV30分析結(jié)果

4 結(jié)論

(1)進(jìn)水COD濃度變化大，出水COD濃度相對穩(wěn)定，COD去除率平均為90.3%；進(jìn)水B/C平均值為0.24，進(jìn)水有機(jī)物可生化性較差。

(2)有機(jī)物的降解主要發(fā)生在A2O工藝的水解酸化池和缺氧池中。

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