废水生化处理工段降解效能分析

王 玲

（晋能控股煤业集团有限公司环境督查大队，山西 大同 037003）

1 工程条件

某工厂废水排水量在169～215 m3/h，平均排水量为192 m3/h，排出的废水有生活污水、低温甲醇洗废水、地面冲洗水、酚氨回收废水等。设计污水处理站时考虑到工厂未来发展需求，并且分析了全厂排水量、不可预见的水量以及生产污水波动性等，最终选用360 m3/h 储量的污水处理站。污水处理站对废水进行物化预处理，处理掉大量酚类物质及其副产物，使废水中COD 比例快速降低，在2 000～5 000 mg/L，总酚质量浓度通常不超过300 mg/L。因为工业废水中的氨氮浓度较高，且含有大量可生物降解的污染物，所以生化处理工艺是处理废水最高效且性价比最高的方式[1]。

2 生化处理工段的COD 降解效能

2.1 生化处理工艺启动阶段的COD 去除效果

2.1.1 生物增浓同步脱氮池启动阶段COD 去除效果

废水中总酚和COD 的大小是判断COD 去除效果的重要依据。进出水中含量最高的有毒有害物质为总酚[2]。进水COD 在初始启动阶段约为600 mg/L，经过处理后，出水处COD 值不断降低，直至100 mg/L时保持稳定状态。COD 去除率超过70%，出水水质能保持稳定状态。说明接种的含水量超过80%污泥经过处理后，污泥生物活性丧失，可以为下一步活性污泥的培养打好基础。总酚处理效果见图1。

图1 生物增浓同步脱氮池启动阶段总酚处理效果

图1 显示，进水ρ（总酚）在初始阶段平均为240mg/L，最低150 mg/L，最高350 mg/L。出水ρ（总酚）平均在50 mg/L。总酚去除率基本波动在70%～90%，平均为80%。含酚废水的接种污泥经过处理后，恢复了生物活性，说明生物增浓工艺对降解含酚废水有一定作用[3]。

2.1.2 改良A/O 池启动阶段的效果

废水经过生物增浓工艺后，出水大部分有毒有害物质被降解或去除，此时的出水就是改良A/O 处理工艺的进水，进水波动较大。改良A/O 处理工艺进一步的提高COD 去除率，利用硝化和反硝化作用将废水中的氨氮分解成硝酸盐氮，然后将其去除，COD 的去除效果见图2。

图2 改良A/O 池启动阶段COD 处理效果

从图2 可知，改良A/O 处理工艺时间为100 d，进水COD 在初始阶段为160 mg/L，最高240 mg/L，平均为200 mg/L。这是因为，废水经过生物增浓工艺后，出水大部分有毒有害物质被降解或去除。改良A/O 工艺的COD 去除效果随着操作时间的增加而增加。改良A/O 处理工艺进行到80～90 d 时，COD 波动变小基本保持在110～120 mg/L，COD 去除率基本波动在15%～55%，平均为25%，测试结果证明改良A/O 工艺对COD去除率有进一步提高作用。

2.2 生化处理工艺稳定运行阶段的COD 去除效果

废水经过生物增浓和改良A/O 工艺后进入稳定运行阶段，经过生物增浓工艺后池内污泥沉降比在20%～30%之间，污泥质量浓度在3 000～4 000 mg/L 左右；经过改良A/O 工艺后池内污泥沉降比降低到10%～20%，污泥质量浓度降低到2 000～3 000 mg/L，COD 处理效果如图3 所示。

图3 生物增浓同步脱氮池+改良A/O 池稳定运行阶段COD 处理效果

根据图3 显示，进水COD 在1 000～1 300 mg/L，出水则基本保持在100 mg/L，对应的COD 去除率平均维持在90%。进水总酚质量浓度在250 mg/L，出水为20 mg/L，总酚去除率也达到90%。因为接种污泥本身具有较好的去除酚的能力，所以随着处理单元生物量的增加，启动阶段的驯化培养提高了现场废水处理能力。

3 生化处理工段的脱氮效果

3.1 生化处理工艺启动阶段的脱氮效果

由于脱氮池启动阶段时进水大部分为生活污水和人工配水，其毒害物质成分较小，对硝化细菌抑制作用不大，所以在废水经过生物增浓工艺时，氨氮去除率达到60%～70%。同时，因为处理废水前期生物量的大幅度增加，对氮的需求量也随之增加。所以导致在废水经过生物增浓工艺时氨的去除效果较高[4]。

图4 为进行改良A/O 工艺时的去除氨氮的效果数据。进水初始阶段的氨氮质量浓度为70 mg/L，最高为180 mg/L，平均保持在120 mg/L。其脱氮效果会随着氨氮质量浓度的增加而提升。

图4 改良A/O 池启动阶段氨氮处理效果

根据图4 数据，生物增浓工艺结束后得到的出水就是改良A/O 工艺的进水，此时废水中的氨氮成分还没有得到较好地去除，经过改良A/O 工艺后，进水时ρ（氨氮）为70 mg/L，出水时ρ（氨氮）为50 mg/L，氨氮去除率从30%增加到70%。这表明，随着工艺的变化，改良A/O 工艺对废水中的氨氮去除效果比生物增浓工艺更好。改良A/O 工艺在初始阶段时，氨氮去除效果不明显，因为硝化细菌的生长需要一段时间慢慢增长，要氨氮去除率得到大幅提升，A/O 池中的硝化细菌就要花费较多时间去生长。除此之外，硝化细菌还会随着废水一起排出，所以悬浮生长过程中，必须保证污泥回返率维持在足够的量上，才能保持较高的硝化速率。为了实现最大的氨氮去除效果，现场调试中改良A/O 处理工艺时间设置为100 d。

3.2 生化处理工艺稳定运行阶段的脱氮效果

废水经过生物增浓工艺后逐渐进入稳定运行阶段，进水氨氮浓度主要有由高到低两个阶段。技术改造前是高进水氨氮浓度阶段，技术改造后是低进水氨氮浓度阶段。

污水处理站在处理废水的初始阶段时，没有清晰表现出脱氮方面的效果。经过生物增浓工艺后废水中的氨氮去除率为30%。由于初始阶段时进水氨氮质量浓度平均在200 mg/L，对池内反硝化菌有抑制作用，此外，废水中的烷基吡啶、甲酚、苯酚、烷基萘胺等物质在浓度处于一定水平时，对硝化细菌会产生抑制影响。但在处理的后期阶段，脱氮效果明显提高，对酚氨回收工段进行改善，进水氨氮质量浓度由200 mg/L 降至70 mg/L，同时为了提高氨氮处理效果，在池内投入适量碱度。所以，在处理的后期阶段氨氮去除率提升至80%。废水中绝大多数酚类物质及其副产物在经过生物增浓工艺后被降解或去除，生物增浓工艺结束后得到的出水就是改良A/O工艺开始前的进水，此时的进水中有毒有害成分较少，总酚质量浓度在40～60 mg/L，在这样的水质条件下，可以为硝化细菌提供较好的生长环境，为接下来的A/O 工艺顺利实施打下了基础。在稳定运行阶段的改良A/O 池氨氮去除效果见图5。

图5 改良A/O 池稳定运行阶段氨氮去除效果

根据图5 得知，改良A/O 工艺实施后到达的稳定阶段时，氨氮去除率最低70%，最高95%，平均保持在80%，出水氨氮质量浓度维持在5～10 mg/L，说明氨氮去除效果不错。一方面，因为污水处理系统在进行生物增浓工艺后有一定的氮效果，帮助A/O 池进水氨氮质量浓度从70 mg/L 降至30 mg/L；另一方面，在进行改良A/O 工艺处理前，在池内增加低温甲醇洗涤废水管道，为硝化细菌提供足量碳源使其更好生长，也为更好地去除废水中的氨氮。

4 结论

1）废水处理初期，经过生物增浓工艺的实施，总酚去除率为80%，COD 去除率为70%，出水再经过改良A/O 工艺的实施后，COD 去除率为30%；稳定运行阶段，废水经过生物增浓及A/O 工艺的联合处理，出水总酚质量浓度保持20 mg/L，COD 去除率为90%，总酚去除率基本维持在90%。

2）废水处理初期，经过生物增浓工艺的实施，氨氮去除率在60%～70%，出水再经过改良A/O 工艺的实施后，脱氮效果有明显提升，氨氮去除率为70%；稳定运行阶段，生物增浓工艺后的氨氮去除率为80%，改良A/O 工艺后的氨氮去除率为80%，出水氨氮质量浓度在5～10 mg/L。