高含磷生產廢水處理試驗研究

張忠園，張 歡，王國峰

(天津市塘沽鑫宇環保科技有限公司 天津300450)

高含磷生產廢水處理試驗研究

張忠園，張 歡，王國峰

(天津市塘沽鑫宇環保科技有限公司 天津300450)

對可發性聚苯乙烯生產廢水的處理工藝進行了研究，確定了處理工藝為混凝沉淀+水解酸化+生物接觸氧化+MBR膜過濾，研究了混凝劑的選擇及用量，通過生化連續運行確定了最佳工藝參數，出水可達到天津市《污水綜合排放標準》(GB 12/356-2008)二級標準。

聚苯乙烯廢水 化學除磷 水解酸化 MBR

可發性聚苯乙烯生產廢水主要污染物為苯環類有機化合物及LAS外還有少量脂肪族的有機小分子物質如戊烷、四嗅乙烷、氨基苯鈉等，成分比較復雜，是一種典型的有機化工廢水，在生產過程中，采用的分散劑為磷酸三鈣[TCP，Ca3(P04)2]，表現為生產廢水的總磷嚴重超標。

此廢水水質特點為：B/C比低，可生化性差，pH值多為強酸性或強堿性，故處理難度很大，已經成為世界性難題。[1-3]因此，對高效、低成本處理化工廢水新工藝的研究具有重要意義。本研究采用混凝沉淀＋水解酸化＋接觸氧化＋MBR膜過濾的工藝對EPS生產廢水處理進行了試驗。

1 廢水水質及分析

試驗原水取自天津某化工廠生產廢水，水質如表1。

表1 水質情況一覽表(單位：mg/L)Tab1. List of water quality conditions (Unit：mg/L)

由上表1可見，廢水BOD5/COD≤0.3，屬于難生化處理；總磷含量嚴重超標，BOD5/總磷≤4，遠低于生化除磷的BOD5/總磷≥17要求。

2 試驗裝置及方法

2.1 工藝流程

原水中含磷量較高且大部分為無機磷，化學除磷對其效果顯著；有機污染物可生化性差，生化采用厭氧＋好氧的工藝，工藝流程如圖1所示：

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process flowchart

原水進入混凝沉淀系統，通過投加藥劑，降低廢水中的總磷含量，然后進入生化處理系統，水解酸化可提高廢水 B/C，促進后續接觸氧化對 COD的去除，最后經膜過濾出水，出水可達到天津市《污水綜合排放標準》(GB 12/356-2008)中二級排放標準。

2.2 試驗裝置(見圖2、3)

圖2 生化試驗裝置實物圖Fig.2 Photo of the biochemical test device

圖3 MBR膜試驗裝置實物圖Fig.3 Photo of the membrane bioreactor test device

生化裝置有效容積為 255,L，水解酸化與接觸氧化有效容積比為 1∶2，MBR池有效容積為 80,L，MBR膜采用中空纖維簾式膜。

2.3 試驗方法

2.3.1 混凝試驗

由于廢水的 pH值在 6～7之間，對比金屬鹽除磷的最佳 pH，選擇 PAC作為混凝藥劑，并附加助凝劑 PAM。混凝試驗采用小試試驗，取原水 1,000,mL于2,000,mL燒杯中，加入PAC和PAM，PAC投加量分別為 300,mg/L、400,mg/L、500,mg/L、600,mg/L、700,mg/L，PAM 均為 2,mg/L，快速攪拌 1,min，轉速300,r/min，慢攪 15,min，轉速 90,r/min，沉淀 30,min后取上清液測定 COD和總磷；SS超標嚴重，混凝后去除效果明顯，不作為主要的水質指標進行研究。

2.3.2 生化試驗

生化試驗采用水解酸化和接觸氧化工藝，主要去除廢水中的COD，同時能夠去除部分磷，對生化部分主要研究水力停留時間對處理效果的影響。

水解酸化停留時間設置為 4,h、6,h、8,h、10,h、12,h 5個梯度進行試驗，接觸氧化停留時間設置為8,h、12,h、16,h、20,h、24,h 5 個梯度進行試驗，試驗采用連續進水的方式，測定出水COD和總磷。

2.3.3 ,MBR試驗

MBR為成套設備，運行主要影響因素為污泥濃度，操作壓力，膜通量，試驗主要對以上因素進行了研究。

2.4 分析檢測方法

CODCr采用重鉻酸鉀法(HJ/T 399-2007)測定，總磷采用鉬酸銨分光光度法(GB 11893-1989)測定。

3 結果與討論

3.1 混凝試驗

混凝試驗采用小試試驗方法，研究混凝對 COD和總磷的去除效果，實驗結果如圖4所示：

圖4 PAC投藥量對COD和總磷去除效果的影響Fig.4 Influence of polyaluminium chloride dosageon removal efficiency of COD and TP

由圖 4可見，隨著投藥量的增加，總磷的去除率逐漸升高，當 PAC投藥量達到 600,mg/L時，總磷去除率達到96%以上，出水總磷降至4,mg/L以下，達到生化處理要求。

3.2 水解酸化

水解酸化集生物降解、物理沉降和吸附為一體，并且在水解細菌作用下，將大分子物質、難以降解的物質轉化為易于生物降解的小分子物質，提高了污水的可生化性，從而提高了污水的處理效率，并減少了污泥生成量，[4-5]水解酸化水力停留時間按照 5個梯度進行試驗，試驗結果如圖5：

圖5 水力停留時間對水解酸化處理效果影響Fig.5 Influence of hydraulic retention time on hydrolytic acidification treatment efficiency

由圖5可見，隨著停留時間的升高，COD去除率逐漸升高，最高可達 30%以上，水解酸化階段控制在厭氧過程的前段，不產生沼氣，而利用水解產酸菌世代周期短、可迅速降解有機物的特點，形成以水解產酸菌為主的厭氧上流污泥床；水解酸化對總磷的去除率不高，只是依靠微生物合成去除一部分，當停留時間為 8,h時，出水總磷達到 3.2,mg/L，綜合考慮水解酸化停留時間采用8,h。

3.3 接觸氧化

生物接觸氧化池內設置填料，池底曝氣對污水進行充氧，采用膜片式曝氣頭，氣水比為40∶1，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷；[6]試驗接觸氧化水力停留時間分5個梯度進行試驗，實驗結果如圖6所示：

圖6 水力停留時間對接觸氧化處理效果影響Fig.6 Influence of hydraulic retention time on contact oxidation treatment efficiency

由圖6可見，隨著水力停留時間的增加，COD去除率逐漸增加，當停留時間達到 16,h時，出水 COD降至100,mg/L以下，接觸氧化池布滿彈性填料，為微生物附著提供了大面積的空間，大大提高了污泥濃度，能夠對 COD產生良好的去除效果；接觸氧化對磷的去除是依靠微生物的自身合成，出水總磷降至1.2,mg/L，綜合考慮，接觸氧化水力停留時間采用16,h。

3.4 MBR膜過濾

MBR工藝以膜組件代替傳統污水生物處理工藝中的二次沉淀池，通過膜組件的高效截留作用使得泥水徹底分離，反應池中活性污泥濃度的上升和泥中特效菌的出現，提高了生化反應速率。[7-8]

接觸氧化池出水進入 MBR池，MBR池采用活性污泥法，對COD和總磷均有去除作用。實驗表明，污泥濃度在 5,000～8,000,mg/L，膜通量在 10～20,L/m2·h，工作壓力 0.02～0.03,MPa，出水能夠達到天津市《污水綜合排放標準》二級標準，出水濁度降至1,NTU以下，進出水表觀如圖7所示：

圖7 試驗進出水表觀對比Fig.7 Appearance contrast of the test inlet water and outlet water

4 結 論

①混凝采用 PAC和 PAM 的組合藥劑，投加量為：PAC,600,mg/L，PAM,2,mg/L，對總磷去除率達到96%以上。

②生化采用水解酸化＋接觸氧化工藝，實驗表明：水解酸化最佳水力停留時間為 8,h，接觸氧化為16,h，出水 COD降至 100,mg/L以下，處理效果顯著。

③MBR膜過濾最佳工況：污泥濃度在 5,000～8,000,mg/L，膜通量在 10～20,L/m2·h，工作壓力在0.02～0.03,MPa條件下，出水可達到天津市《污水綜合排放標準》二級要求。

［1］游俊仁. 高濃度含磷廢水處理方法綜述[J]. 化學工程與裝備，2010，12(8)：143-145.

［2］馮紹華. 高濃度含磷廢水的治理技術[J]. 給水排水，2000，26(1)：57-59.

［3］湯日斌. 絮凝法處理含磷廢水[J]. 黑龍江環境通報，2002，26(2)：58-59.

［4］吉芳英，左寧，黃力彥，等. 水解酸化-A2O污泥減量工藝的運行性能研究[J]. 環境工程學報，2010，12(4)：795-800.

［5］施昌平. 水解酸化技術的研究進展及應用前景[J]. 環境科技，2011，24(2)36-39.

［6］陸少平，方平，杜敬，等. 曝氣生物濾池掛膜的中試試驗[J]. 水處理技術，2006，36(8)：66-69.

［7］邵文妹. MBR運行效果影響因素研究[J]. 污染防治技術，2009，22(4)：14-18.

［8］宋方召，楊云軍. 膜生物反應器在我國工業污水處理中的發展進程[J]. 北方環境，2012，24(1)：72-74.

Treatment of High Phosphatic Wastewater

ZHANG Zhongyuan，ZHANG Huan，WANG Guofeng
(Tianjin Tanggu Xinyu Science & Technology Environmental Protection Co.，Ltd.，Tianjin 300450，China)

Through a study of expandable polystyrene wastewater treatment，the process of coagulation sedimentation＋hydrolytic acidification＋biological contact oxidation＋Membrane BioReactor(MBR)was determined. Also，the variety and dosage of coagulant were researched and the optimal technological parameters were confirmed through a continuous biochemical operation. It was testified that the effluent met the Class B level of the Standard of Integrated Wastewater Discharge(GB12/356-2008)in Tianjin.

polystyrene wastewater；chemical phosphorus removal；hydrolytic acidification；Membrane BioReactor(MBR)

X523

A

1006-8945(2014)10-0053-03

2014-09-09