武進精細化工廠是國內最大的生產水質穩(wěn)定劑的化工廠之一。水質穩(wěn)定劑類生產廢水的特點是：廢水成分復雜且濃度高，間歇排放，水質水量波動大。該廠高濃度有機廢水主要含有甲醇、甲酯、醛、羧酸等有機物，尤以甲醇為主要污染物。廢水的COD高達(2.5～44)×104 mg/L，排放周期為3～30 h，濃度逐級惡化，pH值為3.5。該廠廢水受納水域為太湖流域，廢水處理須達《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)的新擴改一級標準。
1 方案選擇及工藝流程
1.1 方案選擇
①高濃度含甲醇廢水通過精餾塔進行預處理，回收97%以上的甲醇，這既有一定的經濟效益，又把高濃廢水的COD值控制在合理的范圍內，為后續(xù)處理減輕壓力。精餾后廢水水質指標見表1。
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表1 精餾后的廢水水質
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COD濃度(mg/L)
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平均COD值(mg/L)
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水量(t/d)
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pH
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水溫(℃)
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60 000～230000
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80000
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10
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3.5
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70
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②高濃度廢水的BOD5/COD＞0.5，基本上屬于易生物降解廢水，因此選擇以厭氧處理為主，好氧處理為輔的生物處理工藝。
、鄣蜐舛壬a、生活混合廢水因其有機物含量較低，且易于生物降解，可與厭氧出水進行混合，然后一起進好氧生物處理設備。低濃度生產、生活混合廢水的具體水質情況見表2。
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表2 低濃度生產、生活混合廢水的水質
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平均COD值(mg/L)
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水量(t/d)
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pH
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600
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300
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6.0
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1.2 工藝流程
武進精細化工廠廢水處理流程如圖1所示。
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1.3 主要構筑物
、僬{節(jié)池的有效容積為30 m3，主要作用是均化水質，調節(jié)水量。高濃度來水和一體化兩相厭氧器的出水回流混合可有效調節(jié)廢水的pH值，使其提高至6.0左右。
、谝惑w化兩相厭氧反應器屬新型UASB設備，是專門針對高濃度有機廢水而設計的。它基于兩相厭氧生物降解的原理，在同一個反應器中通過內部結構的變化，實現(xiàn)產酸和產甲烷兩相分離，從而保持這兩大類微生物的生物活性，使二者在各自的最佳生長繁殖條件下，以最高的反應速度達到最好的運行效果。該反應器有效容積為200m3，直徑為6.6 m，高為7.8 m，采用中溫消化，反應溫度通過自動控制系統(tǒng)保持在(35±3)℃范圍。
、墼诤醚醴磻髦袃戎靡环N有機填料，可使混合液在其內部交叉流動，并使微生物在填料表面掛膜，從而有效強化污水與微生物膜之間的傳質速率，提高氧的利用率，加快反應速度。單體有效容積為75 m3，填料高度為2.0m，兩座并聯(lián)運行。
④重力過濾器直徑為1.6m，柱高為2 m，濾速為8.6 m/h。
2 一體化兩相厭氧反應器的運行過程
2.1接種污泥
反應器中產酸相的接種污泥部分來自于常州市麗華污水處理廠二沉池排放的好氧活性污泥，另一部分來自于南京揚子化工廠脫水后的厭氧污泥。產甲烷相的污泥全部取自南京揚子化工廠的厭氧污泥。裝泥時，向兩反應器內加入適量過濾后的新鮮糞便水作為營養(yǎng)。揚子廠的厭氧污泥：VSS/SS=0.42，含水率為76.4%；麗華廠污泥的MLSS約為2000 mg/L。產酸相的污泥接種濃度約為10kgVSS/m3，產甲烷相的污泥接種濃度約為18 kgVSS/m3。
2.2 污泥培養(yǎng)馴化期
馴化期間為使菌種恢復活性并逐步適應新的水質，采取間歇進水。進水COD控制在1 000～2 000 mg/L，進水流量為4 t/h(設計流量)左右。最初每班(8 h)進水0.5 h，隨后增加至1.0 h，使反應器的出水COD維持在400 mg/L左右，當來水水質穩(wěn)定后即逐步延長進水時間。
2.3 逐步提高負荷期
約45 d以后系統(tǒng)開始連續(xù)進水，并逐步提高進水負荷。這一階段依靠增加進水流量和濃度來提高進水負荷。由于企業(yè)生產量增加，進水流量由4 t/h提高至6 t/h，進水COD由2 000 mg/L提高至8 000 mg/L。經過兩個月左右的運行，反應器的負荷達設計要求，并且有很大的潛力。反應器內的污泥先由原來小顆粒狀的固體污泥溶解成絮狀，并逐步變成密實、表面有光澤的顆粒污泥，污泥性質發(fā)生了明顯的變化。由此，反應器具備了一定的抗沖擊負荷的能力，轉入滿負荷運行階段。
2.4 滿負荷運行期
該階段是在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行和出水水質情況下，進一步提高反應器的容積負荷，充分挖掘反應器的潛力，并使出水水質進一步提高。這段時間反應器的進水COD達到15 000 mg/L，處理量超出設計值50%左右。各階段的運行情況見表3。
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表3 一體化兩相厭氧反應器的運行情況及參數(shù)
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運行階段
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運行時間
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運行情況及參數(shù)
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污泥培養(yǎng)馴化
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45 d
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進水Q=4.0t/h，COD=1 000～2 000 mg/L
Nv=0.05～1.0 kgCOD/(m3·d)
出水COD在400 mg/L左右
COD去除率達85%以上
反應器運行半個多月后，水封即開始冒氣，出水清澈，反應器內污泥小部分已溶解，但大部分呈固體顆粒狀
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逐步提高負荷期
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55 d
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進水Q＝4.0～6.0 t/h
COD＝2 000 mg/L～8 000 mg/L
Nv=1.0～6.0kgCOD/(m3·d)
出水COD在300～400 mg/L之間
COD去除率在90%～95%之間
產氣量逐步增大且隨進水負荷變化，后期反應器跑泥，出水呈黑色，污泥基本溶解，部分已顆粒化
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滿負荷運行期
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30 d
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進水Q=4.0～6.0 t/h
COD＝8 000 mg/L～15 000 mg/L
Nv=6.0～11.0kgCOD/(m3·d)
出水COD在200～400 mg/L左右
COD去除率在95%～99%之間
出水呈微黑色，跑泥很少，反應器底部形成顆粒污泥密實層，顆粒污泥大多由球菌菌團組成
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3 好氧反應器的運行過程
好氧反應器的接種污泥全部來自于麗華污水處理廠二沉池的剩余污泥，在裝泥過程中同時投加經過濾的新鮮糞便水和適當?shù)牡、磷營養(yǎng)。對好氧池鼓風悶曝3 d，污泥恢復活性，此時污泥中的原生動物比較活躍，可以進水對污泥進行培養(yǎng)和馴化。
因來水水質變化較大，系統(tǒng)先間歇進水，待出水COD降到200 mg/L以下時，逐漸增加進水時間。系統(tǒng)連續(xù)進水后，負荷由小到大逐漸增加，然后按設計負荷進水正？刂乒に嚄l件。約經一個月時間，污泥已適應新的水質，污泥生物相豐富活躍，各種有機物去除率穩(wěn)定，培馴基本成功。各階段運行的具體情況和參數(shù)見表4。
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表4 好氧反應器的運行情況及參數(shù)
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項目
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啟動初期
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較低負荷期
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較高負荷期
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正常運行期
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進水流量(t/h)
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4.0
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8.0
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12.0
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10.0
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進水COD(mg/L)
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200～300
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300～500
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600～900
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200～500
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出水COD(mg/L)
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120～140
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100～130
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120～140
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40～80
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去除率(%)
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40～60
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65～75
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80～85
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70～85
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5 結論
一體化兩相厭氧反應器的處理效果十分顯著，容積負荷達到6.0～11.0kgCOD/(m3•d)，進水COD達到6 000 mg/L以上，運行期間無論進水負荷有多大波動，出水COD值都在200～400 mg/L，甚至更低。好氧反應器通過對厭氧反應器出水和低濃度生產、生活廢水的進一步處理，能夠有效保證最終出水達到排放標準。
整套厭氧—好氧工藝搭配合理，能夠充分發(fā)揮兩相厭氧反應器處理負荷高、抗沖擊能力強的優(yōu)勢，利用好氧反應器對高、低負荷皆可適應的特點對厭氧出水進行深度處理，提高了出水水質。該工藝自動化程度高、操作簡單、運行穩(wěn)定，整個工程具有投資少、效益高、有效利用空間、節(jié)省占地、易于維護等特點，成為處理高濃度有機廢水的一個示范工程。
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