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錢塘江流域某印染工業(yè)園區(qū)污水廠處理量為30×104m3/d，處理對象以印染生產(chǎn)廢水為主，具有水量大、水質(zhì)變化大、工業(yè)廢水比例高、B/C值低、處理難度大等特點。目前采用傳統(tǒng)城鎮(zhèn)污水處理工藝，但不可避免地出現(xiàn)了處理效果差、運行效率低、經(jīng)濟(jì)成本高等缺點。為滿足出水水質(zhì)不斷提高的要求而實施的技術(shù)改造，也存在處理難度大、投資成本高等不利因素。為解決提標(biāo)減排問題，在小試基礎(chǔ)上，采用間歇膨脹水解+好氧+脫色混凝組合工藝在該工業(yè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)行了中試，并取得了理想效果，為進(jìn)行提標(biāo)改造提供了解決方案。

1、材料與方法

1.1 試驗水質(zhì)

試驗用水取自廠區(qū)調(diào)節(jié)池，中試設(shè)計處理量為40m3/d。進(jìn)水主要為印染和化工廢水等，主要水質(zhì)指標(biāo)如下：水溫為23.7～40.5℃，pH為8.92～11.82，COD為776.6～1413.6mg/L，BOD5為173.1～425.1mg/L，SS為398～1200mg/L。在測定SS中纖維類物質(zhì)含量時，先采用超聲波破碎，經(jīng)150目篩過濾以后進(jìn)行檢測，具體結(jié)果見表1。

進(jìn)水水質(zhì)波動較大，具有堿度、溫度、SS、COD高，B/C值低的特點，進(jìn)水SS中纖維類物質(zhì)的含量占15%左右。

1.2 試驗流程

污水處理廠目前采用調(diào)節(jié)池+初沉池+水解池+好氧池+混凝澄清池工藝，考慮到原工藝COD去除率低、物化工藝污泥量大的不足，在小試基礎(chǔ)上，中試采用間歇膨脹水解池（采用脈沖布水，使底部污泥處于周期性的膨脹-收縮狀態(tài)）和新型脫色混凝劑（以二乙烯三胺、環(huán)氧氯丙烷、硫酸鋁為原料制得）為主體的高效、低污泥產(chǎn)量關(guān)鍵技術(shù)，試驗流程如圖1所示。

調(diào)節(jié)池廢水經(jīng)過提升后進(jìn)入間歇膨脹水解池，在兼氧狀態(tài)下利用微生物將難降解有機物分解成小分子物質(zhì)，并對回流污泥進(jìn)行減量化；然后進(jìn)入好氧池，通過微生物好氧反應(yīng)去除絕大部分的有機物，把有機物氧化為CO2和H2O；好氧池出水進(jìn)入沉淀池，進(jìn)行泥水分離，同時污泥回流至間歇膨脹水解池；出水進(jìn)入脫色混凝池，向其中投加新型脫色混凝劑，以進(jìn)一步去除廢水中的剩余有機物和色度。

1.3 分析項目及方法

COD采用重鉻酸鉀法測定，pH采用pH儀測定，NH3-N采用納氏試劑分光光度法測定，TP采用鉬酸銨分光光度法測定，SS采用重量法測定，色度采用稀釋倍數(shù)法測定。

2、結(jié)果與討論

2.1 COD和pH的變化

中試運行時間從4月中旬持續(xù)到10月底，各工段進(jìn)出水COD和pH的變化見表2。可知，總COD去除率為91.2%，達(dá)到了預(yù)期目的。水解池COD去除率達(dá)到27.9%，pH下降0.5，說明廢水在水解池中發(fā)生了酸化。但由于印染廢水中堿度含量較高，具有一定的緩沖作用，pH平均值仍維持在9以上。好氧池COD去除率達(dá)到79.3%，脫色混凝池COD去除率達(dá)到41.0%，說明生化出水中顯色物質(zhì)主要為水溶性好、難生物降解的污染物，采用新型脫色混凝劑能發(fā)揮其與親水性陰離子污染物結(jié)合共沉淀的功能，達(dá)到同時降低COD和色度的目的。

2.2 色度的變化

進(jìn)出水色度的變化如圖2所示。可知，水解池的脫色效果先短暫下降后逐漸提升，最后趨于穩(wěn)定，說明其生物群落結(jié)構(gòu)已逐漸發(fā)生適應(yīng)性變化。經(jīng)好氧處理后，疏水性染料和易降解物質(zhì)基本被去除。新型脫色混凝劑能有效去除廢水中的殘余親水性染料，以進(jìn)一步降低廢水的色度。水解池、好氧和脫色混凝池的脫色率分別為26.6%、44.1%和79.6%，總脫色率達(dá)到91.6%。

2.3 NH3-N和TP的變化

試驗期間，調(diào)節(jié)池出水TP和NH3-N分別為10.20和38.98mg/L，水解池出水TP和NH3-N分別7.69和43.24mg/L，好氧池出水TP和NH3-N分別為4.61和9.73mg/L，脫色混凝池出水TP和NH3-N分別為0.44和11.52mg/L。分析發(fā)現(xiàn)，進(jìn)水C/N值較高，其主要通過生化合成作用去除廢水中的NH3-N。如需進(jìn)一步提升對NH3-N的去除效果，需延長好氧生化停留時間或者投加填料以提升生化系統(tǒng)中硝化菌數(shù)量和硝化負(fù)荷。由于工藝流程中無厭氧池，生物除磷效果一般。經(jīng)生化處理后使用新型脫色混凝劑，發(fā)現(xiàn)對TP的去除效果明顯提升，說明生化過程中顆粒態(tài)和有機態(tài)磷已轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)的磷酸鹽。

2.4 BOD5和B/C的變化

試驗期間，調(diào)節(jié)池出水BOD5和B/C值分別為307.1mg/L和0.278，水解池出水BOD5和B/C值分別為247.5mg/L和0.309，好氧池出水BOD5和B/C值分別為15.6mg/L和0.087。分析發(fā)現(xiàn)，水解池出水BOD5有小幅下降，平均去除率為19.42%，而B/C值平均有11.2%的增幅，可生化性明顯提高。說明難降解有機物通過微生物的水解酸化作用轉(zhuǎn)化為可降解的小分子物質(zhì)，提高了可生化性。

2.5 SS、污泥濃度和污泥量分析

調(diào)節(jié)池出水SS平均值為808.2mg/L（第1批次為980mg/L、第2批次為636.4mg/L），SS中無機成分（經(jīng)600℃煅燒1h后測定灰分）比例的平均值為71.82%（第1批次為69.73%、第2批次為73.90%），SS中纖維及大顆粒比例的平均值為12.74%（第1批次為13.78%、第2批次為11.69%）。

水解池內(nèi)污泥濃度的變化見表3。可知，間歇膨脹水解池底層污泥濃度明顯高于懸浮層，這是由于采用了底部脈沖式布水方式，使底部污泥處于周期性的膨脹-收縮狀態(tài)。底層污泥濃度總體逐漸升高，懸浮層污泥濃度變化幅度不大。水解池污泥濃度處于10~20g/L區(qū)間能夠保持比較好的運行狀態(tài)。進(jìn)水SS中無機成分占比為72.25%，水解池7.5、7.0、6.0、5.0、4.0m處污泥中的無機成分占比分別為52.68%、52.56%、60.10%、59.81%、57.81%。可知，無機物和纖維類物質(zhì)在反應(yīng)器中被截留并不斷累積，纖維素生化降解性差，其多官能團(tuán)和絲狀結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致污泥絮體結(jié)構(gòu)和性能的變化，因此要保持水解池污泥的活性需定期進(jìn)行污泥回流和排泥，以維持污泥的活性狀態(tài)。

水解池排泥量為404mg/L，脫色混凝池排泥量為130.8mg/L，總污泥量為534.8mg/L，約為現(xiàn)有系統(tǒng)污泥量的80.7%。說明好氧生化污泥回流至水解池后，厭氧、好氧交替環(huán)境使分解代謝與合成代謝分離，根據(jù)能量解偶聯(lián)理論造成污泥減量。

2.6 不同藥劑去除效果對比分析

當(dāng)聚合氯化鋁（PAC）投加量為60mg/L時，出水COD為137mg/L、色度為50倍；當(dāng)脫色混凝劑投加量為57.5mg/L、PAC投加量為40mg/L時，出水COD為88mg/L、色度為20倍；當(dāng)脫色混凝劑投加量為57.5mg/L、聚丙烯酰胺（PAM）投加量為8mg/L時，出水COD為84mg/L、色度為16倍。不同藥劑投量下都出現(xiàn)了分層沉淀現(xiàn)象，說明沉淀效果較好。分析發(fā)現(xiàn)，脫色混凝劑+PAC、脫色混凝劑+PAM的COD和色度去除效果明顯優(yōu)于單獨PAC的。可見，由于作用機理不同，有機脫色混凝劑比無機混凝劑具備更好的親水性陰離子污染物去除能力。考慮到污泥產(chǎn)量，最佳加藥組合為脫色混凝劑+PAM。

2.7 與廠區(qū)原有工藝處理效果對比分析

廠區(qū)原有初沉池的出水COD為866.1mg/L，水解池為789.8mg/L，好氧池為150.2mg/L，混凝澄清池為133.8mg/L。中試期間，間歇膨脹水解池出水COD為782.0mg/L，好氧池為161.6mg/L，脫色混凝池為95.3mg/L。可見，采用間歇膨脹水解+好氧+脫色混凝組合工藝處理后，出水水質(zhì)能夠達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級標(biāo)準(zhǔn)。由于間歇膨脹水解池具有污泥濃度高、具備污泥回流消化能力等特點，其替代初沉池可達(dá)到同樣的處理效果，且停留時間更短、污泥產(chǎn)量更小。新型脫色混凝劑替代傳統(tǒng)混凝劑具有更好的COD和色度去除效果。

3、結(jié)論

①采用間歇膨脹水解+好氧+脫色混凝組合工藝對錢塘江流域某集中式工業(yè)園區(qū)污水處理廠進(jìn)行了提標(biāo)改造，并取得了理想效果。在進(jìn)水COD為1084.2mg/L、色度為173倍、TP為10.20mg/L和NH3-N為38.98mg/L的條件下，出水COD為95.3mg/L、色度為14.5倍、TP為0.44mg/L、NH3-N為11.52mg/L，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級標(biāo)準(zhǔn)。

②間歇膨脹水解池對COD的去除率為27.9%，而B/C值有11.2%的增幅，可生化性明顯提高。替代初沉池可達(dá)到同樣的COD去除效果，同時還具有停留時間短、污泥量小等特點，污泥量約為現(xiàn)有系統(tǒng)的80.7%，說明水解池對進(jìn)水SS和回流污泥具有明顯的消化作用。

③脫色混凝池的脫色率為79.6%，COD去除率為41.0%，采用新型脫色混凝劑替代傳統(tǒng)混凝劑具有更好的色度和COD去除效果。