綜合工業(yè)廢水處理PACT工藝

　　工業(yè)廢水成分復(fù)雜，水質(zhì)水量變化大，通常沒有規(guī)律性，并含有較多的生物抑制成分，對廢水生物處理工藝具有較大的沖擊性，不利于生物處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，因此一般的生物處理工藝很難達到預(yù)期的效果。而PACT工藝(PowderedActivatedCarbonTreatmentProcess)由于其能強化活性污泥的凈化功能，提高有機物的去除效率，增強生物系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性，因此在處理工業(yè)廢水方面脫穎而出。

　　PACT工藝在1972年由杜邦(DuPont)公司開發(fā)并申請專利，是1種向活性污泥系統(tǒng)中投加粉末活性炭的技術(shù)。該工藝將粉末活性炭(PAC)連續(xù)或間歇地按比例加入曝氣池，亦可以與初沉池出水混合后再一同進入生化處理系統(tǒng)，在曝氣池中同時發(fā)生吸附與生物降解作用。PAC和污泥在二沉池固液分離后再回流入生化系統(tǒng)。該工藝因其在經(jīng)濟性和處理效果方面的優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)廢水(如煉油、制革廢水、印染廢水等)的處理。

　　張玉杰等研究了PACT工藝在合成制藥廢水處理中的應(yīng)用，考察了PACT工藝對制藥廢水中COD的去除效果和污泥沉降性能的影響;張龍等進行了生物活性炭對印染廢水A2/O工藝強化運行效果的表征。目前的研究大多只針對某1種工業(yè)廢水，而對于綜合性園區(qū)工業(yè)廢水的處理研究較少。由于綜合工業(yè)廢水的水質(zhì)復(fù)雜性，處理難度更高。本研究以某工業(yè)園區(qū)內(nèi)綜合工業(yè)廢水為研究對象，探討PACT工藝的主要影響因素，考察PACT工藝的最佳運行參數(shù)，旨在為PACT工藝在綜合工業(yè)廢水的應(yīng)用提供有力的支撐。

　　1、試驗部分

　　1.1 試驗水質(zhì)

　　采用江蘇省某工業(yè)園區(qū)內(nèi)綜合污水處理廠初沉池出水作為中試進水，進水水質(zhì)復(fù)雜，成分種類繁多，是上游綜合性工業(yè)園區(qū)的混合排水，包括橡膠制品廢水、聚醚消泡劑廢水、紫外熒光劑廢水、醫(yī)藥中間體生產(chǎn)廢水等，水質(zhì)變化波動較大，無法保證進水水質(zhì)穩(wěn)定。水質(zhì)指標見表1。

　　1.2 試驗裝置與試驗方法

　　試驗地點在江蘇省某工業(yè)園區(qū)綜合污水處理廠內(nèi)。試驗裝置：混凝沉淀池1個，緩沖池1個，水解酸化沉淀池1個，A/O-PACT一體池1個。具體工藝流程：取工業(yè)園區(qū)污水處理廠的初沉池出水作為進水，經(jīng)混凝沉淀池處理后進入緩沖池，緩沖池內(nèi)污水經(jīng)泵提升進入水解酸化沉淀池，污水中的難降解有機物在水解酸化菌的作用下分解為小分子易生物降解的有機物，經(jīng)沉淀后上清液自流進入A/O-PACT一體池，在此完成COD和氨氮等物質(zhì)的去除與降解，流程見圖1。A/O-PACT一體池是在A/O工藝的基礎(chǔ)上，向O池中投加PAC，以強化生化處理工藝的污水處理裝置。A/O-PACT一體池處理規(guī)模為0.25m3/h。

　　1.3 接種污泥

　　試驗接種污泥取自污水處理廠二沉池的剩余污泥，接種污泥濃度(以SS計)約為10000mg/L，A/O-PACT設(shè)備中保持污泥濃度(以SS計)約為5000mg/L

　　1.4 檢測項目及分析方法

　　氨氮(NH3-N)采用納氏試劑分光光度法，COD采用重鉻酸鉀快速測定法，溫度、pH和DO采用HQ30D便攜式多參數(shù)水質(zhì)分析儀。

　　2、運行效果

　　由于接種污泥取自原污水處理廠，所以不需要單獨馴化。設(shè)備接種完成后，首先A池攪拌24h使污泥轉(zhuǎn)化為缺氧污泥，O池投加一定量的粉末活性炭后悶曝24h，然后開始進水。并逐漸提高進水流量，且隔天投加PAC，直到達到設(shè)計進水規(guī)模，出水水質(zhì)穩(wěn)定時，說明中試設(shè)備啟動成功。

　　A/O-PACT一體化設(shè)備穩(wěn)定運行后，分別研究了水力停留時間、氣水比、回流比和粉末活性炭投加量對于出水水質(zhì)的影響，最后得出，當HRT為24h，氣水比為20，回流比為200%，PAC的投加量為1.0g/L時，設(shè)備處理效率最高，COD去除率為78.1%，NH3-N去除率達到了59.4%，處理效果優(yōu)于園區(qū)污水處理廠現(xiàn)有處理工藝。而污水處理廠原有A/O工藝COD的去除率為56.2%，NH3-N去除率為38.6%。

　　3、影響因素分析

　　3.1 水力停留時間的影響

　　逐步提高進水流量(6.9、10.4、13.9L/h，)以考察水力停留時間(36、24、18h)對A/O-PACT工藝處理效果的影響，結(jié)果見圖2、圖3。圖2顯示，隨著水力停留時間的縮短，出水COD逐漸上升。當HRT為36h時，系統(tǒng)穩(wěn)定后出水COD平均值約為59.4mg/L;當HRT為24h時，系統(tǒng)穩(wěn)定后出水COD平均值約為66.0mg/L;當HRT為18h時，系統(tǒng)穩(wěn)定后出水COD平均值約為109.9mg/L;相應(yīng)的COD去除率分別為79.7%、77.3%、62.9%。圖3顯示了氨氮隨水力停留時間的變化趨勢。當HRT分別為36、24、18h時，出水氨氮平均值分別為3.1、3.8、7.2mg/L;氨氮去除率分別為72.1%、62.1%、29.6%?？梢姰擧RT由36h降低至24h時，出水COD和氨氮升高的幅度均不大，但是當HRT降低至18h時，出水COD和氨氮均大幅度上升。這是由于水力停留時間短時，一方面氨氮負荷升高，硝化菌不能有效氧化氨氮，另一方面異養(yǎng)菌不能有效降解水中COD，造成出水COD高，而異養(yǎng)菌又與自養(yǎng)的硝化菌爭奪溶解氧，同時高COD也抑制硝化菌的活性，因此造成出水氨氮也大幅度提高?？梢姀奶幚硇Ч徒?jīng)濟性來看最佳HRT為24h。

　　3.2 氣水比的影響

　　在HRT為24h時，改變曝氣量以考察氣水比(15、20、25)對A/O-PACT工藝處理效果的影響，結(jié)果見圖4、5。圖4顯示，當各條件下運行穩(wěn)定后，氣水比為15、20、25時，相應(yīng)的出水COD平均值分別為112.2、72.3、59.5mg/L;COD去除率分別為59.9%、74.1%、78.7%?？梢婋S著氣水比的增大，出水COD濃度逐漸下降。圖5顯示氨氮隨氣水比的變化與COD變化趨勢相同。當氣水比為15、20、25時，出水氨氮濃度平均值分別為6.6、3.8、3.4mg/L;氨氮去除率分別為38.4%、62.1%、74.9%?？梢姰敋馑扔?5升高到20時，出水COD和氨氮降低的幅度較大，但是當氣水比繼續(xù)升高到25時，出水COD和氨氮均變化不大。這同樣是由于曝氣量小時溶解氧不足，好氧異養(yǎng)菌不能有效降解水中COD，造成出水COD濃度高，而異養(yǎng)菌又與自養(yǎng)的硝化菌爭奪溶解氧，因此造成出水氨氮也大幅度提高，可見從處理效果和經(jīng)濟性來看最佳氣水比為20。

　　3.3 回流比的影響

　　混合液回流對A/O-PACT工藝處理效果的影響見圖6、圖7、圖8。圖6顯示，當HRT為24h，氣水比為20時，回流比為100%、200%、300%、500%時，相應(yīng)的出水COD濃度平均值分別為74.1、66.4、65.5和74.4mg/L;COD去除率分別為75%、77.6%、78%、74.4%?？梢婋S著回流比的增大，出水COD濃度先降低后升高。圖7顯示氨氮隨回流比的變化與COD變化趨勢相同。當回流比為100%、200%、300%、500%時，出水氨氮濃度平均值分別為6.2、4.0、3.9、7.1mg/L;氨氮去除率分別為43.4%、55.5%、62.3%、35.7%。圖8顯示總氮隨回流比的變化與COD、氨氮的變化趨勢也相似。當回流比為100%、200%、300%、500%時，出水總氮濃度平均值分別為18.2、16.1、16.8、20mg/L;總氮去除率分別為40.9%、51.2%、50.1%、39.9%。可見當回流比由100%升高到200%時出水COD、氨氮和總氮濃度降低幅度較大，當回流比繼續(xù)升高到300%時出水COD、氨氮和總氮濃度均變化不大，而當回流比升高到500%時，出水COD、氨氮和總氮濃度反而升高。這是由于回流比過低時，來水中的一些有毒物質(zhì)對微生物有抑制作用，降低了COD去除;而當回流比加大時，回流水的稀釋作用降低了有毒物質(zhì)的濃度，減少了其對微生物的抑制作用;但是當回流比過大時，由于微生物在A/O系統(tǒng)缺氧和好氧單元停留時間過短，造成微生物在缺氧和好氧單元頻繁遷移，導(dǎo)致特異性降解菌的活性在短暫的停留時間下不能恢復(fù)，因此高回流比下COD、氨氮和總氮去除率下降。從處理效果和經(jīng)濟性來看，最佳回流比為200%。

　　3.4 粉末活性炭添加量的影響

　　當各條件確定后，考察粉末活性炭投加量對A/O-PACT工藝處理效果的影響見圖9、圖10。圖9顯示，當粉末活性炭投加量為0.5、1.0、1.5g/L時，相應(yīng)的出水COD濃度平均值分別為74.1、64.4、59.2mg/L;COD去除率分別為75.1、78.1、79.6%?？梢婋S著粉末活性炭投加量的增大，出水COD濃度逐漸下降。圖10顯示當粉末活性炭投加量為0.5、1.0、1.5g/L時，出水氨氮濃度平均值分別為5.3、4.0、3.2mg/L;氨氮去除率分別為49%、59.4%、67.7%?？梢姵鏊钡獫舛入S粉末活性炭投加量的增加而下降。當粉末活性炭投加量由0.5g/L提高到1.0g/L時，出水COD和氨氮濃度降低幅度較大，但是當粉末活性炭投加量提高到1.5g/L時，出水COD和氨氮濃度降低幅度較小。這是由于粉末活性炭可以吸附有機物，并使微生物附著其上，增加生物量。當粉末活性炭投加量為1.0g/L時，系統(tǒng)內(nèi)增加的微生物量足夠滿足該系統(tǒng)碳化和硝化作用的需要，再增加粉末活性炭雖然仍能緩慢增加COD和氨氮去除作用，但不夠經(jīng)濟，并且當粉末活性炭的投加量繼續(xù)增大時，引起出水的色度和懸浮物增加?？梢姀奶幚硇Ч徒?jīng)濟性來看，最佳粉末活性炭投加量為1.0g/L。

　　4、結(jié)論與建議

　　(1)PACT工藝可以起到加強生化系統(tǒng)處理效果的作用。

　　(2)在處理綜合工業(yè)廢水時，當HRT為24h，氣水比為20，回流比為200%，粉末活性炭添加量為1.0g/L時，PACT工藝的運行效果穩(wěn)定，污染物的去除效率最高，其中COD去除率為78.1%，NH3-N去除率達59.4%。

　　(3)PACT處理綜合工業(yè)廢水過程中PAC投加量要適宜，不宜過大，否則會對出水產(chǎn)生負面影響，造成出水色度和懸浮物(粉末活性炭)增多。(來源：北京天地人環(huán)保科技有限公司，桑德集團有限公司)