混凝生化集成反應器處理日化廢水的工程應用

黃天岳，張欣琪，劉麗琴

（汕頭市景源環保科技有限公司，廣東 汕頭 515000）

中小型企業工業廢水的日排放量一般在5～100 t，廢水普遍具有成分復雜、水質波動性大、排水周期不規律等特點，加之企業可用于廢水治理的土地往往受限，整體治理難度較大。以某企業日化廢水為例，其廢水主要來自生產線設備及反應釜的清洗廢水等，主要成分為烷基苯磺酸鈉、油類、脂肪酸、醇類等[1]。該企業廢水日產生量僅20 t，屬高濃度有機廢水，廢水中的長鏈脂肪酸對微生物有一定的抑制作用，水質可生化性差[2]。混凝生化集成反應器是將混凝物化反應和生化處理反應有機結合的一體化反應器，適用于小水量、高濃度的工業廢水治理，對本研究案例的日化廢水具有實用意義。

1　混凝生化集成反應器的原理

1.1　混凝生化集成反應器的工藝簡介

混凝生化集成反應器的內部工藝由“混凝物化反應沉淀區+配水區+水解酸化區+好氧區”組合而成，其中，配水區用于收集預處理廢水和硝化回流液，水解酸化區用于水質緩沖及調節，好氧區由流化床、接觸氧化及MBR（膜生物反應器）三種工藝組合而成，是活性污泥法和生物膜法的集成運用。其中，流化床屬于活性污泥法，對高濃度有機廢水的治理效率高，接觸氧化及MBR屬于生物膜法，對穩定水質和處理效果起重要作用。

圖1　混凝生化集成反應器的應用工藝流程

1.2　混凝生化集成反應器的處理能力

混凝生化集成反應器的混凝物化反應沉淀區最大處理能力為2 t/h。水解酸化區有效容積為10 m3，結合升流式厭氧池反應原理對該反應區進行工藝實現。流化床反應區有效容積為5.5 m3，該工藝段是在活性污泥法的原理基礎上與MBBR（移動床生物膜反應器）填料進行有機結合，在MBBR填料的輔助作用下可提高微生物的數量及其與有機污染物的接觸面積。MBBR工藝的技術核心是使用具有高比表面積的懸浮填料，通過機械攪拌、曝氣等方式實現填料的翻轉和旋流，以流化態頻繁地與污水接觸，通過填料上附著的好氧及厭氧微生物的作用對污水進行凈化，它是一種流化床活性污泥法與生物膜法相結合的新型污水處理工藝[3-4]。接觸氧化區有效容積為5.5 m3，是利用生物填料作為微生物生長的載體的好氧微生物處理法；MBR膜反應器最大通量為24 t/d，是利用好氧微生物分解有機污染物，并通過膜反應器濾出反應出水，實現反應和沉淀兩個功能合二為一的處理工藝。

2　日化廢水治理案例應用研究

2.1　案例企業日化廢水水質及治理目標

本案例企業日化廢水水體呈乳白色，濁度高，伴有大量泡沫，廢水排放時間集中在中午及傍晚，水質波動劇烈。參照地方環保要求，該廢水經治理后應達到廣東省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）的第二時段一級標準中相應污染物排放限值。廢水主要控制指標包括化學需氧量（CODCr）、生化需氧量（BOD5）、懸浮物（SS）、陰離子表面活性劑（LAS），經監測，其具體情況如表1所示。

表1　案例企業日化廢水主要控制指標

2.2　案例企業日化廢水水量

本案例企業日產生生產廢水約20 t，系統按每天20 h運行計算，則處理系統單位時間處理量為1 t/h。

2.3　案例企業日化廢水治理工藝

由于污水處理站建設地方有限，而案例企業的生產廢水水質復雜、污染物濃度高，混凝生化集成反應器因其工藝集成度高、污染物處理能力強且占地面積小的優勢，適用于本案例廢水的治理。在混凝生化集成反應器應用的基礎上，人們為案例處理系統配套廢水調節和污泥處理功能，確保系統工藝和功能的完整。

2.4　工藝適用性分析

在廢水調節上，本案例生產廢水屬于間歇集中性排放，為調節均質廢水水質，系統前端需設置一個有效容積約20 m3的地下調節池。工藝方面，依據混凝生化集成反應器的工藝參數，以本案例日化廢水的水質及水量情況，核算該反應器在本案例上的適用性。

經核算，混凝生化集成反應器應用于本案例日化廢水的處理，其混凝物化反應沉淀區處理能力≥1 t/h，MBR膜反應器最大通量≥1 t/h，可以滿足需求。水解酸化區HRT（水力停留時間）為10 h，流化床反應區及接觸氧化區的HRT為5.5 h，其中，水解酸化區和接觸氧化區填料裝填比為70%，流化床反應區填料裝填比為12%，以《生物接觸氧化法污水處理工程技術規范》為計算參考依據（計算過程不贅述），在本案例日化廢水的處理應用上，混凝生化集成反應器工藝可行且處理能力基本滿足，具有實用意義。

3　運行效果

3.1　各工藝段運行效果

本研究混凝生化集成反應器應用于20 t/d的日化廢水治理案例中，經工藝調試后，對系統運行情況進行為期6個月的連續性監測，并對數據進行統計分析處理，其統計結果通過折線圖表現，各工藝段主要污染物濃度（mg/L）變化情況和去除率如圖1、圖2所示。

圖1　項目各工藝段污染物濃度變化情況

圖2　項目各工藝段污染物去除率

3.2　結果分析與討論

混凝生化集成反應器在本案例日化廢水的治理上運行穩定，主要污染物去除率高達95%，出水水質穩定達標。其間，SS濃度在流化床反應區、接觸氧化區和MBR膜反應區工藝段突然飆升、CODCr和BOD5濃度大幅度下降，其原因是這兩個工藝段在運行過程中以提高MLSS濃度來提高微生物數量的方式，實現大幅度消耗和降解有機污染物的目的。該工藝從MBR膜反應區到膜出水實現了SS濃度的驟降，其主要歸功于MBR膜反應器對微生物和懸浮物的截留作用。

4　結論

混凝生化集成反應器可應用于小水量日化工業廢水的處理，工程實踐證明，該工藝成熟穩定，處理出水穩定達到地方環保排放標準。混凝生化集成反應器以設備占地小、處理負荷高和耐沖擊性強等優勢，適合在小水量工業廢水的治理上推廣應用。