好氧顆粒污泥處理增塑劑生產廢水

張 偉，王新剛，林 兵

（江蘇科技大學 生物與化學工程學院，江蘇 鎮江 212018）

Zhang Wei，Wang Xingang，Lin Bing

鄰苯二甲酸二辛脂是一種廣泛應用于塑料行業的增塑劑，是樹脂工業不可缺少的原料，經該產品增塑的制品多用于醫藥、食品及絕緣、高溫、防曬用品等領域［1］。增塑劑生產過程中產生大量高濃度有機廢水［2］，由于含有鄰苯二甲酸鹽、少量的醇、酯類及無機鹽類，使得廢水處理難度加大［3］。好氧顆粒污泥是微生物在好氧條件下相互聚合而成的一種高活性的粒狀聚集體，具有良好的沉降性能，可提高反應器中微生物量，確保污染物的快速轉化。同時好氧顆粒污泥是一個微生態系統，具有豐富的微生物相，能形成高效代謝網，且對其中的微生物個體具有保護作用，可增強抵抗生物抑制劑的能力［4］。目前，好氧顆粒污泥已應用于多種工業廢水的處理中［5-7］。

本工作采用好氧顆粒污泥處理增塑劑生產廢水，考察了馴化及處理過程中好氧顆粒污泥對廢水的處理效果，為好氧顆粒污泥處理該化工廢水的實踐應用奠定基礎。

1 實驗部分

1.1 材料、試劑和儀器

取按文獻［8-9］已培養的好氧顆粒污泥，挑選粒徑3～5 mm、外形為球形或橢球形的好氧顆粒污泥作為接種污泥。好氧顆粒污泥照片見圖1。

圖1 好氧顆粒污泥照片

增塑劑生產廢水取自江蘇某化工廠，為該廠廢水處理設施物化處理單元出水。由于好氧顆粒污泥在人工模擬廢水（主要以葡萄糖、乙酸鈉、氯化銨、磷酸二氫鉀及其他微量元素等配制而成）中培養，因此實驗開始階段將增塑劑生產廢水混入人工模擬廢水中，逐漸增加增塑劑生產廢水占進水的體積分數（以體積分數10%～20%的比例增加），最終進水全部為增塑劑生產廢水，以實現對好氧顆粒污泥的馴化。廢水水質見表1。

表1 廢水水質 mg/L

1.2 實驗裝置

實驗在SBR反應器中進行。反應器內徑為60 mm，高度為1 000 mm，有效容積為2.54 L。運行參數為：進水5 min、曝氣210 min、沉淀3 min、排水2 min，靜置20 min，周期總長為240 min，排水比為1/2。各階段的運行均通過時間控制器來控制。

1.3 實驗方法

將好氧顆粒污泥置于反應器中，加入人工配水運行7 d后，改變增塑劑廢水在進水中的比例。進水濃度每改變一次，穩定運行7 d后，取樣檢測。

1.4 分析方法

采用加熱回流重鉻酸鉀消解法測定COD［10］210-211；采用滴定法測定ρ（NH3-N）［10］246-247；采用鉬銻抗分光光度法測定TP［10］282-283。

2 結果與討論

2.1 COD的去除效果

好氧顆粒污泥對COD的去除效果見圖2。由圖2可見：由于好氧顆粒污泥具有良好的沉降性能和較高的污泥濃度，因此對COD的去除效果較好；運行初始階段，人工模擬廢水COD為750 mg/L，出水COD為76 mg/L，去除率達到了90%；隨著進水中增塑劑生產廢水體積分數的增加，出水COD波動較小，主要集中在43～77 mg/L，COD去除率一直保持較高水平，為78%～91%；當增塑劑廢水體積分數為60%時，出水COD最低，為42 mg/L，此時進水COD為451 mg/L，COD去除率為91%；當進水全部為增塑劑生產廢水時，雖然進水COD不高，只有283 mg/L，但出水COD有所升高，達到62 mg/L，COD去除率也最低，為78%。這主要由于增塑劑廢水中難降解物質較多［11］，盡管進水COD低，但出水受到影響。另外，由于增塑劑廢水中氮、磷含量較低，無法滿足好氧顆粒污泥生長需求，也會影響出水效果。盡管如此，經好氧顆粒污泥處理后出水仍接近于GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》［12］的一級B標準（COD小于60 mg/L）。

圖2 好氧顆粒污泥的COD去除效果

2.2 NH3-N的去除效果

好氧顆粒污泥對NH3-N的去除效果見圖3。由圖3可見：在運行初始階段，人工模擬廢水中ρ（NH3-N）較高，達到45.0 mg/L，出水ρ（NH3-N）為15.0 mg/L，NH3-N去除率為66%；增塑劑生產廢水中ρ（NH3-N）較低，只有3.5 mg/L，因此，隨著進水中增塑劑生產廢水體積分數增加，進水ρ（NH3-N）持續降低，出水ρ（NH3-N）相應下降，NH3-N去除率緩慢增大；當增塑劑生產廢水體積分數為60%時，出水ρ（NH3-N）為5.3 mg/L，NH3-N去除率為75%；當增塑劑生產廢水體積分數為80%時，出水ρ（NH3-N）只有0.6 mg/L，NH3-N去除率接近95%；而進水全部為增塑劑生產廢水時，出水ρ（NH3-N）未檢出。有研究表明［13］：硝化細菌因為生長周期比較長，需要較長的污泥停留時間，因而它更“傾向”于存在于固定相中，反應器的選擇壓力大，絮體被洗出，沉降性能好的被好氧顆粒污泥保存下來，從而增加了反應器內硝化菌的濃度，因此好氧顆粒污泥對NH3-N具有較好的去除效果。而由于增塑劑生產廢水的ρ（NH3-N）只有3.5 mg/L，所以好氧顆粒污泥通過同化作用及氨化作用可將其完全去除。

圖3 好氧顆粒污泥對NH3-N的去除效果

2.3 TP的去除效果

好氧顆粒污泥對TP的去除效果見圖4。

圖4 好氧顆粒污泥對TP的去除效果

由圖4可見：在運行初始階段，人工模擬廢水中TP較高，達到8.00 mg/L，出水TP為3.50 mg/L，TP去除率為56%；增塑劑生產廢水中TP低，只有0.40 mg/L，因此，隨著好氧顆粒污泥進水中增塑劑廢水體積分數增加，進水TP持續降低，出水TP相應下降，TP去除率緩慢增加，在增塑劑生產廢水體積分數為80%時，出水TP為0.60 mg/L，TP去除率為65%；進水全部為增塑劑生產廢水時，出水TP為0.03 mg/L，去除率超過了90%。在傳統活性污泥法中，廢水中TP的去除主要是通過將富磷污泥以剩余污泥的形式排放而去除的。在好氧顆粒污泥體系中，顆粒污泥致密，沉降性能良好，排放的污泥量比較少，因此系統對磷的去除率整體不高。而由于增塑劑廢水TP只有0.40 mg/L，所以好氧顆粒污泥通過同化作用可將磷大部分去除，因而出水中磷的含量很低，小于0.10 mg/L。

3 結論

采用好氧顆粒污泥處理增塑劑生產廢水。實驗結果表明，好氧顆粒污泥對增塑劑生產廢水處理效果良好，出水ρ（NH3-N）未檢出，TP為0.03 mg/L，TP去除率大于90%；COD的去除率為78%，出水COD為62 mg/L，接近于GB18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級B標準。

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