酸析-厌氧-缺氧-好氧法处理增塑剂生产废水
摘要：采用隔油-酸析-水解酸化-UASB 反应器-活性污泥-PACT 组合工艺处理高浓度增塑剂生产废水。工程运行结果表明，废水CODCr的质量浓度从12 000 mg/L 降至200 mg/L，去除率可达到98.3%。该废水处理工艺运行稳定，各项指标能稳定达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》中三级排放标准的要求。
关键词：增塑剂生产废水；对苯二甲酸；正辛醇；酸析；UASB 反应器；PACT
宜兴市某塑料助剂有限公司以对苯二甲酸、正辛醇等为原料，生产DOTP、TOT、TOPM 环保增塑剂，年产增塑剂5 万t。待处理的废水主要是生产车间排放水。出水进工业园区污水处理厂管网，排放标准执行GB 8978—1996《污水综合排放标准》三级排放标准。
1 废水水质、水量
设计进水水质及排放标准见表1。
表1 设计进水水质及排放标准
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该项目设计处理能力为化工废水120 m3/d 和生活污水20 m3/d，共计140 m3/d。增塑剂废水具有pH 值高、有机物浓度高、水质复杂、难降解等特点［1-2］，废水中含有大量的对苯二甲酸和辛醇，对苯二甲酸浓度过高对生化系统有较强的抑制、毒害作用。
2 工艺流程及特点
2．1 工艺流程
该废水水质特性为油状悬浮、漂浮有机物浓度高，CODCr的浓度高，针对该废水处理目标，要求有较高的CODCr去除率。根据项目前期的调研、实验室分析试验以及小试结果，结合工程应用经验，废水处理工艺流程见图1。
2．2 工艺特点
通过试验及小试可知，经过酸析反应器后，废水中的对苯二甲酸即与废水分离沉降，通过三相沉降罐将废水、浮渣、密度大于水的对苯二甲酸等析出物有效分离，使待处理废水中的有机物浓度大大降低，且降低废水中有害物质对生化系统的抑制和毒害。酸析过程中控制有效酸析沉降环境pH 值为4．5 ～ 5．0，CODCr最大去除率能达到60％。在酸析过程中需注意酸度的控制，pH 值太低不利于对苯二甲酸的析出，同时由于中和池增加了废水的总盐分，给生化系统处理带来难度。
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图1 废水处理工艺流程
经预处理后的废水进入生化处理系统，在水解酸化段引入生活污水，在增加综合废水可生化性的同时为废水的生化处理提供了有效的氮、磷元素，提高了生化系统的运行效果。
厌氧段采用UASB 工艺，在厌氧条件下由多种微生物共同作用，使有机物分解并生成CH4和CO2。它可分为3 个阶段：水解、发酵阶段；产氢、产乙酸阶段；甲烷化阶段。厌氧反应在自身发挥作用的同时，还可为后续好氧处理创造良好的物质条件。
在UASB 反应器的上部设置三相分离器，下部为污泥悬浮区和污泥床区，底部为布水区。该反应器还能实现污泥颗粒化，颗粒污泥自身良好的沉降性能，三相分离器对污泥具有良好的截留作用，混合液在沉淀区进行分离，污泥可自行回流到污泥床区，这使污泥床区能保持很高的污泥浓度。因此UASB 工艺对高浓度有机废水的处理更具有容积负荷高、CODCr去除效果明显、抗冲击能力强、污泥浓度高、产甲烷活性高的优势。
好氧段活性污泥池出水进入PACT 反应池，对好氧处理后段进行更进一步的有效生化降解。PACT 法是将粉末活性炭（PAC）加入活性污泥中的一种废水处理新工艺。该工艺目前已被广泛用于处理印染、化工、焦化、炼油、制药等工业废水［3－5］，其特点是PAC 颗粒包裹在活性污泥絮体中，将活性炭吸附生物再生和生物降解有机结合，强化了活性污泥絮体的净化功能，提高了系统的处理能力。通过PACT 池的生化反应，在提高有机物去除率的同时改善二沉池的出水絮凝效果，以确保出水水质稳定达到设计要求。
剩余污泥浓缩后，经板框压滤机压滤成泥饼外运处理。该处理工艺具有耐冲击负荷能力强，处理效果稳定、操作管理简单等特点。
3 主要构筑物及设计参数
（1）隔油调节池。1 座，地下式，钢砼防腐结构，有效容积为200.0 m3，HRT 为34 h。前端设施隔油，将废水中轻质有机物分离。调节池内设置潜水搅拌机1 台，通过机械搅拌均匀水质。
（2）酸析反应器。1 座，地上式，钢制防腐结构，规格Φ 1 800 mm × 6 000 mm，有效容积为10．0 m3，HRT 为1．7 h。酸析过程中pH 值需控制在4．5 ~ 5．0。
（3）中和池。1 座，地上式，钢砼防腐结构，有效容积为49．5 m3。中和池设置NaOH（20％）加药系统，中和池出水pH 值控制在7．2 ~ 7．8。
（4）水解酸化池。1 座，钢砼结构，为减少占地与土建费用，与调节池共壁合建，有效容积为130.0 m3，HRT 为22．3 h。
（5） UASB 反应器。2 座，半地上式，钢砼结构，并联建设，有效容积为300.0 m3，HRT 为51．4h，在有效去除有机物的同时为好氧系统创造有利条件，CODCr的去除率达到80％以上，出水CODCr的质量浓度小于1 500 mg/L。CODCr容积负荷为1.8 kg/（m3·d）。
（6）兼氧池。1 座，半地上式，钢砼结构，有效容积为80．0 m3，HRT 为13．7 h，调整UASB 池出水的氧化还原电位，为后续好氧反应创造有利条件，池底设置微孔曝气系统，DO 的质量浓度控制在0．4 mg/L。
（7）活性污泥池。1 座，半地上式，钢砼结构，有效容积为80．0 m3，HRT 为13．7 h，兼氧池出水在活性污泥池内进行有效的好氧降解。DO 的质量浓度控制在4．0 ～ 5．0 mg/L。
（8） PACT 池。1 座，半地上式，钢砼结构，有效容积为80．0 m3，HRT 为13．7 h，与兼氧池、活性污泥池推流串联，在池内加入PAC 以实现好氧降解。
（9）二沉池。1 座，半地上式，钢砼结构，有效容积为74．0 m3，表面负荷为0．6 m3/（m2·h）。对PACT 的出水进行泥水分离，废水进入排放池接管，污泥部分回流，剩余污泥排入污泥池浓缩压滤干化。
（10）污泥池。1 座，半地上式，钢砼结构，有效容积为40．0 m3，设计参数按污泥产量以及脱水机操作需求，用于污泥暂时存贮，具有污泥浓缩消化减容的作用。
4 系统的调试与运行
4．1 酸析沉降预处理
在运行过程中必须控制反应pH 值在4．5 ～ 5．0，pH 值调节均匀，避免出现局部紊流及死角的现象，三相分离装置能有效地分离浮渣、废水和重组分有机物。
4．2 UASB 厌氧系统
UASB 厌氧系统的调试分为接种阶段、反应器启动阶段、负荷提高阶段和稳定运行阶段。
接种阶段务必保持污泥的质量浓度在3 ～ 6 g ／L。反应器的接种阶段是让污泥开始适应水质的阶段，因此，该阶段CODCr容积负荷不宜过高，保持在0．8 ～ 1．5 kg［CODCr］/（m3·d）即可，保持这样的负荷，当UASB 的CODCr去除率达到70％～ 80％，或是VFA 的质量浓度小于200 ～ 300 mg/L 时，标志着接种阶段结束。
反应器的启动阶段是污泥开始适应废水的阶段，因为在此阶段，污泥相对比较脆弱，所以要注意维持各个条件的稳定，尤其要注意防止废水发生酸化。每一次提高负荷都要严格按照CODCr的去除率达到70％～ 80％，或是VFA 的质量浓度小于200 ～ 300 mg/L 的条件才可进行。此阶段持续时间1 个月左右，采用间歇进水的方式。
当启动阶段结束后，调试进入负荷提高阶段。负荷提高的梯度为每次1 kg［CODCr］/（m3·d）左右，每一次提高负荷，都必须是达到CODCr的去除率为70％～ 80％，或是VFA 的质量浓度小于200 ～ 300mg/L 的条件才可进行，否则，废水可能发生酸化。采用连续进水方式，控制UASB 在适当的负荷下运行。此阶段应循序渐进，持续时间约2 个月。
当负荷提高阶段结束，系统进入稳定运行阶段，也标志着整个调试过程的成功结束。此时，各个厌氧反应器中的污泥质量浓度达到30 kg／m3 以上，CODCr的去除率大于60％。厌氧系统的出水再经过好氧处理，可达标排放。调试结束时处理水量已接近设计水量的85％，达到设计负荷要求。
4．3 好氧系统z
好氧调试与厌氧调试同步进行，接种污泥是工业园区污水处理厂的剩余生化污泥。用清水和UASB 出水混合后进入兼氧和好氧池，同样遵循厌氧调试的几个阶段步骤，好氧调试的各阶段持续时间较之厌氧调试要短得多，正常情况下，30 ～ 45 d即能实现兼氧、好氧系统的正常运行。
在好氧调试过程中必须注意负荷的波动，有时会突然间产生大量的泡沫，此时应平稳控制进水负荷，同时还应注意池内的反应温度，如在夏季，则需采取措施降低水温。好氧调试期污泥的定期排出也是相当重要的。
5 运行效果
各处理单元的处理效果见表2。
表2 各处理单元最佳参数对污染物的去除效果
6 技术经济比较
本工程总投资228．45 万元，其中土建98．60 万元，设备129．85 万元。废水处理运行成本为7．99元／m3，其中电费1．69 元／m3，药剂费5．48 元／m3，人工费0．82 元／m3。
7 结语
（1）工程实际运行结果表明，采用酸析沉降－水解－UASB－兼氧－活性污泥－PACT 工艺处理增塑剂废水是有效的，处理出水水质能稳定达到GB8978—1996 三级排放标准的要求。
（2）在酸析沉降过程中应着重注意pH 值的控制调节。
（3）由于该类废水原水中基本无氮源和磷源，所以在生化系统运行期间应该根据营养配比添加氮、磷营养物质。
（4）好氧系统在运行中如出现起泡现象，利用清水喷淋法能快速有效地解决问题。
参考文献：
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作者简介：袁莉萍（1982-），女，江苏常州人，工程师，硕士，主要从事水处理技术的研究、环境影响评价及咨询。
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