水解酸化+SBR工艺处理工业园区废水
摘要：采用水解酸化+SBR 工艺处理以染料废水为主的综合工业废水， 并通过模糊控制实现了SBR 法以处理水质为目的的在线控制。该工艺处理此类废水具有效果好， 运行费用低等特点。运行调试结果表明： 在进水CODCr平均650mg/L 条件下， 出水可达国家综合排放二级标准。
关键词：水解,酸化,SBR,废水,处理
1 工程概况
某污水处理厂为内蒙古某工业园区生产废水及部分生活污水处理工程。该工业园区内建成的和在建企业有染料， 制钠， 聚乙烯， 热电厂等企业。该工业园区原仅采用自然蒸发的方式进行处理或未经处理直接排放于天然沟渠， 不符合环保排放标准要求， 严重污染了环境。
2 各部分废水水质水量
目前， 该工业园区内已建成的企业有染料厂，热电厂， 制钠工厂， 氯化聚乙烯厂， 氯化异氰尿酸， 氯酸钠厂等， 产业规划中陆续建设的企业多以化工为主。生产废水中含有焦油、酚类、氨氮等物质， 属难于处理的废水。上述工业废水中， 氯酸钠厂产生的废水含盐量较大， 废水中含有强氧化剂如游离氯、次氯酸钙、次氯酸钠等， 若该部分废水直接排入污水处理厂， 会对污水处理工艺尤其是生化反应阶段影响较大， 因此在设计中采用清污分流和轻重分流的原则， 将上述废水单独排入蒸发池内处理。其他企业产生的污水进行预处理后排入污水处理厂。污水处理厂接纳的排污企业有染料厂， 热电厂， 制钠厂， 氯化聚乙烯厂及部分生活污水。各部分废水水质及水量见表1。出水要求符合国家污水综合排放标准（GB 8978-1996） 二级排放标准。
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3 废水处理工艺
3.1 预处理工艺
预处理工艺设计的基本原则为清污分流， 含盐量高污染物和含盐量低污染物分离， 对微生物有毒有害物质和低毒物质分离（主要是酞菁和靛蓝两种废水中的铜离子）。对重污染、影响微生物的有毒有害物质设置预处理工艺加以处理， 高含盐污染物质利用当地自然蒸发量大、荒芜土地范围大的特点设置蒸发池进行污水处理。
预处理站处理废水为酞菁和靛蓝两种高浓度废水， 设计规模3600 m3/d。
预处理流程图见图1。
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预处理工艺调试主要是西北染料厂铁炭反应器的调试， 调节进水负荷， 铁炭反应时间。在设计铁屑和焦炭比例为1： 3 的情况下， 一周的调试期内，进水铜离子在50～110mg/L 的范围， 出水铜离子小于0.5mg/L。铁炭反应器的调试和运行期间发现铁屑的更换频率比较大， 半年约更换反应器容积1/3，而且反应器利用效率逐渐降低， 铁炭有结块现象。
3.2 污水厂工艺流程
目前国内工业废水处理主要采用物化工艺、生化工艺和两种工艺相结合。针对该园区生产废水水质水量特点以及将来便于运行管理， 确定主要生化工艺采用水解酸化+SBR 生物处理联合工艺。
水解酸化是厌氧消化过程的第一、第二两个阶段， 利用兼性厌氧菌， 将水中非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物， 将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子有机物质， 提高废水的可生化性， 以利于后续好氧生物处理单元能以较少的能耗和较短的停留时间而得到高效处理[1， 2]。
水解酸化+SBR 法广泛用于工业废水处理， 特别适用于间歇排放的工业废水， 而许多废水中的底物浓度随时间变化很大， 如果处理这样废水的SBR 法以同一反应时间运行， 那么当进水底物浓度很高时， 处理水质可能达不到要求， 当进水底物浓度很低时， 则反应时间可能过长， 这既浪费了能量， 又易于发生污泥膨胀。显然， 在反应阶段根据反应器内底物浓度的变化来控制反应时间将避免这一问题。本项工程中， 将氧化还原电位(ORP)、溶解氧浓度(DO)、pH 作为反应器中底物降解程度的间接指标。通过模糊控制实现了SBR 法以处理水质为目的的在线控制[3， 4]。具体工艺流程见图2。
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3.3 主要构筑物设备及设计参数
污水处理厂按20000m3/d 进行总体布局， 分期建设。一期污水厂平均日污水量8000m3， 其中粗格栅、提升泵站按远期考虑， 其他设备及构筑物按一期处理水量设计。
（1） 调节池
调节水质水量酸碱度及温度等。调节时间为8 小时， 为防止池底淤积， 在池内设置2 台潜水搅拌机。调节池出水采用三台潜水泵提升进入水解酸化池。调节池采用钢筋混凝土结构。
（2） 水解酸化池
水解酸化池内的水力停留时间为6h， 池内安装 2.0m 高半软性填料。进水采用底部穿孔管进水， 通过进水的上升流速可将水解酸化池内的污泥呈现悬浮状态， 以达到污泥与废水充分接触的目的。出水采用顶部配水管溢流出水。水解酸化池采用钢筋混凝土结构。
（3） 序批式反应池
SBR 反应池是SBR 法的核心， 在整个污水处理过程中， 它既充当曝气池， 又担当二沉池。此次工程中建设4 座SBR 反应池。SBR 池工作周期为 12h， 其中进水3h， 曝气最大5h， 进水2h 开始曝气， 沉淀2h， 出水2h， 排泥1h， 待机1h。BOD 容积负荷0.25kg/m3·d， 曝气时间比： 0.416， 气水比： 10/1， 进水BOD 为180mg/L， 出水30mg/L， 总池容积为8448m3， 污泥指数SVI 为90， 混合液污泥浓度MLSS 为3000mg/L。每周期单池处理水量 1000m3。池体采用钢筋混凝土结构。
（4） 贮泥调节池
污泥处理系统设计考虑SBR 系统内污泥沉降性能良好， 间歇运行方式不利于丝状菌繁殖， 基本不存在污泥膨胀， 故污泥处理采用直接脱水， 贮泥调节池池浓缩贮泥于一池。对脱水机械起调蓄平衡作用。贮泥调节池总干污泥量1.28m3/d， 产泥系数 0.85， 进池污泥含水率99.5% 。出池污泥含水率 98.5%。贮泥调节池设计采用2 组池子， 单池有效容积为140 m3， 运行方式为单池间歇式运行。
4 工程调试及运行
4.1 污泥培养
污泥培养采用接种驯化法， 水解酸化池和SBR 池接种污泥均取自某污水处理厂的脱水污泥， 接种量为30 吨（水解酸化池10 吨， SBR 池20 吨）， 污泥含水率为79%。由于水解酸化内污泥附着在填料上的时间比较长， 因此开始污泥驯化主要工作是进行SBR 池好氧污泥的培养。
驯化开始时， 在SBR 池中分别注入2/3 池低浓度的热电厂废水， 其余为其他废水， 进行连续鼓风闷曝2d， 当反应池内出现少量活性污泥絮状物时， 即进入下一个周期运行。投入废水占设计进水水量的比例由30%逐渐提高到100%， 使微生物缓慢适应处理的水质。经过一个月时间， SBR 池内污泥浓度应增加到3000mg/L， 完成了活性污泥的培养。水解酸化池内微生物生长较慢， 大约经历两个月的时间， 培养细菌阶段结束， 经过生物镜检， SBR 内可以明显观察到存在大量的原生动物。水解池内填料表面也形成良好生物膜， 整个工程投入正式运行。图3 为调试期间进出水水质变化曲线。
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4.2 运行效果
废水处理工程经过两个多月的调试运行后， 各项出水指标均达到设计要求。各构筑物运行处理效果见表4。
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5 工程总投资及技术经济指标
工程总占地面积2.75 万m2， 工程总投资1475.95 万元。由于该废水中成分比较复杂， 该工程设备、安装材料均考虑防腐， 造成工程投资增大。总投资构成及运行成本见表5。
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6 结论
该工业园区产生的工业废水具有成分复杂，水质波动较大等特点， 采用一般的生物处理方法难于达到效果。采用水解酸化-SBR 法进行处理，结果表明该工艺是可行的， 且处理效果好， 出水水质稳定， 耐冲击负荷能力强。该工程具有运行费用低， 占地面积小， 结构紧凑的特点， 并且系统操作技术要求低， 自动程度高， 操作灵活， 便于管理。
水解酸化池作为整套处理系统的前处理部分， 主要利用水解酸化工艺的特点， 去除了大量的有机物和SS， 提高了废水的可生化性， 降低了后续工艺的有机负荷， 同时起到调节水质水量的作用， 因此水解酸化池在整个处理系统中是十分重要的。
SBR 池对水质的波动具有很强的适应能力，是整个工程中最重要的处理构筑物， 大部分有机物是通过SBR 池从废水中去除的。通过在线仪器控制SBR 池的鼓风曝气量， 有效地节省了电能的消耗， 且SBR 工艺不会发生污泥膨胀， 污泥产量低， 降低了污泥的处理费用， 大大降低了处理成本。
参考文献
1 孙美琴， 彭超英. 水解酸化-好氧生物法处理工业废水[J]， 工业水处理， 2003， 5： 16-18.
2 胡纪萃.废水厌氧生物处理理论与技术[M]， 北京， 中国建筑工业出版社， 2003.
3 彭永臻.SBR 法的五大优点. 中国给水排水， 1993， 9 （ 2） ： 29-31.
4 王淑莹， 彭永臻.利用溶解氧浓度作为SBR 法过程控制和反应时间控制参数， 中国环境科学， 1998， 18 （5）： 415-418.
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