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[摘要]通過在實驗室構建小試實驗裝置，以實際廢水為處理對象，驗證了水解酸化+A2/O+化學混凝工藝作為某光電產(chǎn)業(yè)園區(qū)污水處理廠主體工藝的可行性，并提出了污水處理工藝中的關鍵參數(shù)的建議值，研究表明：采用完全混合型水解酸化工藝，可去除廢水中部分COD且提高出水的BOD5/COD值，提高廢水的可生化性，當HRT達8h時，出水的可生化性最高，達到0.29，再進一步延長水解時間出水COD雖然可進一步降低，但BOD5/COD變小，為了使后續(xù)工藝能有更多可生物利用的碳源，建議工程設計中水解酸化工藝的HRT采用8h；水解酸化的出水再經(jīng)A2/O處理，在外加碳源的條件下，A2/O總HRT不低于18h、好氧區(qū)HRT不低于12h，出水中的COD、BOD5、氨氮、TN均可降低到排放標準以下；單純的生物處理工藝不能使TP達標，采用PAC作為化學除磷藥劑，當鋁：磷摩爾比為2時，出水TP=0.22mg/L，可達排放標準，建議工程設計中鋁：磷摩爾比采用2~2.5。采用水解酸化+A2/O+化學混凝工藝作為主體工藝可實現(xiàn)廢水的達標排放。

[關鍵詞]光電產(chǎn)業(yè)；工業(yè)園區(qū)；工業(yè)廢水；污水處理；電子信息產(chǎn)業(yè)

長沙某光電有限公司(下文簡稱光電公司)第8.6代超高清新型顯示器件生產(chǎn)線項目是湖南省2020年度電子信息制造業(yè)重點項目，該項目于2019年正式開工建設，計劃于2021正式投產(chǎn)。光電公司滿負荷生產(chǎn)排放的污水水量為2.4萬m3/d，經(jīng)廠內預處理后排入工廠所在園區(qū)污水處理廠的二期工程(新建，設計規(guī)模為3萬m3/d)進行處理。光電公司排放的工業(yè)廢水水質復雜，尤其是經(jīng)廠內預處理后，外排污水中污染物均為難降解污染物，處理難度極大。而且根據(jù)園區(qū)污水處理廠二期工程環(huán)評批復，園區(qū)污水廠尾水排放執(zhí)行《地表水環(huán)境質量標準》(GB3838-2002)中的Ⅳ類標準(總氮執(zhí)行《湖南省城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標準》(DB43/T1546-2018)一級標準，SS執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠排放標準》(18918-2002)一級A標準)，對項目的建設和將來的運行管理帶來了極大的挑戰(zhàn)?；诖?，為實現(xiàn)污水處理廠達標排放，污水處理廠動工建設之前針對本項目廢水特性和處理目標開展污水處理工藝驗證十分必要，通過實驗研究確定主體工藝路線，并提出關鍵工藝參數(shù)的建議值，為污水處理廠工程設計和運行管理措施優(yōu)化提供支撐。

1材料與方法

1.1試驗用水園區(qū)污水處理廠二期工程進行工程設計期間光電公司尚未竣工投產(chǎn)，無法獲得真實的廢水開展相關研究。光電公司的母公司投資建設的綿陽某光電科技有限公司的部分產(chǎn)品與長沙光電公司的主打產(chǎn)品相同(均為8.6代超高清新型顯示器)，其生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)線與長沙光電公司類似，綿陽某光電公司外排的工業(yè)廢水水質與長沙光電公司最為相近，因此將其作為園區(qū)污水廠二期工程工藝研究試驗用水，廢水水質見表1。

1.2出水水質

園區(qū)污水處理廠二期工程出水水質

1.3污水處理工藝方案分析

本項目的處理對象為經(jīng)光電公司廠內廢水處理站預處理后外排的廢水，雖然廢水的COD濃度并不高，但由于BOD5/COD=0.16~0.18，表明廢水中絕大部分COD均為難降解有機物，需提高廢水的BOD5/COD值生化工藝才能有較好的COD去除效果。對廢水中總氮成分進行進一步的分析表明，廢水中氮元素主要以氨氮、硝酸鹽氮兩種形態(tài)存在，兩種形態(tài)的氮元素占總氮的比例超過了80%，總磷中正磷酸鹽占比超過了90%，根據(jù)現(xiàn)有的污水處理技術規(guī)范及相關案例經(jīng)驗，生物脫氮除磷輔以化學除磷能夠實現(xiàn)本項目的氮、磷的出水水質指標，本項目的難點在于COD的穩(wěn)定達標。水解酸化處理方法是厭氧處理的前期階段[1-3]，將厭氧處理控制在含有大量水解細菌、酸化菌的條件下，利用水解菌、酸化菌可將水中不溶性有機物水解為溶解性有機物，將難生物降解的大分子物質轉化為易生物降解的小分子物質的過程，從而改善廢水的可生化性，為后續(xù)生化處理提供良好的水質環(huán)境。本研究擬采用水解酸化工藝提高廢水中BOD5/COD值，再進入后續(xù)生化處理工藝進行處理。

1.4試驗裝置及運行

制作水解酸化小試裝置以及A2/O小試裝置，考察COD、TN的去除效果，試驗裝置工藝流程圖見圖1。

(1)水解酸化裝置采用完全混合式的工藝形式，連續(xù)進水、連續(xù)出水，裝置由池體、沉淀池、污泥回流泵、磁力攪拌器組成。池體由圓柱形有機玻璃容器制作，直徑0.1m，高0.3m，液位高度0.25m，有效容積2L，池體置于磁力攪拌器上，通過磁力攪拌實現(xiàn)池體內污泥和廢水混合。沉淀池采用圓柱體有機玻璃制作，直徑0.1m，高度0.14m，液位高度0.1m，有效容積0.78L。沉淀池沉淀的污泥由污泥回流泵回流至池體內，污泥回流泵采用蠕動泵(流量0~380mL/min可調)，水解酸化池的運行溫度為24~26℃，水解酸化裝置的接種污泥取自長沙某污水處理廠水解酸化池，接種后水解酸化裝置內污泥初始濃度7~8g/L，以HRT=8h的固定工況進行馴化培養(yǎng)馴化，培養(yǎng)14d且出水COD趨于穩(wěn)定后開始試驗，通過調節(jié)進水流量改變廢水的水力停留時間(HRT)，每種工況的運行時間為7d，同一工況下進水水質相同，每種工況的出水混合均勻后取樣檢測水質，考察不同HRT條件下出水水質的變化情況。

(2)A2/O裝置為矩形有機玻璃容器，外形尺寸：0.1m×0.3m×0.2m(H)，液位高度0.15m，有效容積4.5L，內部分隔為厭氧、缺氧、好氧三個分區(qū)，有效容積分別為：0.3L、1.2L、3L，缺氧、厭氧區(qū)通過磁力攪拌實現(xiàn)攪拌混勻，好氧區(qū)的混合液通過外置的蠕動泵向缺氧區(qū)回流，好氧區(qū)和缺氧區(qū)的容積可通過調節(jié)隔板進行調整，好氧區(qū)底部設置砂芯曝氣頭，通過外置的電磁氣泵實現(xiàn)曝氣充氧，曝氣的氣量可調節(jié)。A2/O裝置后端的沉淀池與水解酸化池后端的沉淀池構造相同，沉淀的污泥通過外置的蠕動泵向A2/O裝置的厭氧區(qū)回流，剩余污泥外排處置，沉淀分離得到的上清液排入中間水箱，中間水箱采用市售的10L塑料水壺，壺內的廢水用于后續(xù)深度處理燒杯試驗蠕動泵流量0~380mL/min可調。A2/O裝置的處理對象為水解酸化裝置的出水，運行溫度為24~26℃，污泥回流比固定為75%，A2/O裝置的污泥從長沙某污水處理廠A/O生化池污泥泵站取泥接種，接種后A2/O裝置污泥初始濃度4~4.5g/L，好氧區(qū)DO1.5~2mg/L，好氧區(qū)至缺氧區(qū)的內回流比為250%~300%，以水解酸化裝置的出水為原水，固定工況進行污泥的培養(yǎng)馴化，出水水質趨于穩(wěn)定后，通過調節(jié)HRT考察A2/O工藝對廢水中COD、BOD5、氮、磷污染物的去除效果。

(3)化學除磷混凝沉淀試驗。采用PAC作為化學除磷劑，投加量按鋁：磷摩爾比為0~4，PAM作為助凝劑，投加量1mg/L，混凝時間15min，沉淀時間1h，對A2/O裝置的出水進行化學除磷燒杯試驗，考察不同PAC投加量對廢水中總磷的去除效果。1.5分析方法COD的測定采用快速消解分光光度法(HJ399-2007)，BOD5的測定采用稀釋接種法(HJ505-2009)，NH3-N的測定采用納氏試劑分光光度法(HJ535-2009)，TN的測定采用堿性過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法(HJ636-2012)，TP的測定采用鉬酸銨分光光度法(GB11893-89)，DO采用便攜式溶解氧儀測定(雷磁JPB-608型)，pH采用pH計(雷磁PHS-3C型)測定。

2結果與討論

2.1水解酸化處理效果

由圖3可以看出，在試驗工況下，水解酸化處理后出水COD為99.2~107mg/L，COD去除率達到13%~20.6%，隨著HRT的增加，COD去除率也隨之升高，但當HRT達8h時，再延長水解時間對COD去除率的增加幅度很小。各工況下出水BOD5以及BOD5/COD數(shù)值均高于進水，表明進水中的部分難生物降解的大分子有機物被轉化成了易生物降解的小分子物質，出水中可生化性得到提高，與文獻[4,5]報道的結論一致。水解時間為8h，出水的可生化性最高，達到0.29，再進一步延長水解時間出水的BOD5/COD變小，結合廢水COD的變化情況，表明水解酸化時間過長，微生物會過多消耗部分水解酸化過程中小分子易降解有機物。水解建議工程設計中水解酸化池的HRT為8h。

2.2A2/O處理效果

A2/O工藝反硝化脫氮需要充足的碳源才能實現(xiàn)，水解酸化池的出水中的碳源不足，試驗全程均采用投加乙酸鈉作為外加碳源，投加點位于缺氧區(qū)進水口，投加量參照文獻[6]，按照廢水中需要用外部碳源反硝化去除的氮量的5倍(以COD計，mg/L)，碳源通過蠕動泵投加乙酸鈉溶液均勻投加。A2/O裝置污泥接種馴化完畢后連續(xù)運行40天，每10天作為一個運行階段，每個階段除進水流量外的運行參數(shù)均與馴化期間相同，階段1~4的進水流量分別為：0.15L/h、0.2L/h、0.25L/h、0.3L/h，階段1~4的總HRT分別為：30h、22.5h、18h、15h。2.2.1對COD、BOD的去除效果進水COD濃度為98~109mg/L，在階段1~4，出水的平均COD分別為：23.85mg/L、26.55mg/L、28.43mg/L、30.55mg/L，出水BOD均值分別為：2.4mg/L、2.8mg/L、3.1mg/L、3.4mg/L，隨著廢水HRT的減小出水COD逐步升高，階段4的出水COD已經(jīng)高于排放標準，因此，本項目的總HRT不宜低于階段3的18h，由于廢水中的COD主要在好氧段去除，因此好氧段的HRT不宜低于12h。2.2.2對NH3-N、TN的去除效果進水NH3-N濃度為19.2~23.4mg/L，在階段1~4，出水的平均NH3-N分別為：0.75mg/L、0.79mg/L、0.81mg/L、0.97mg/L，隨著廢水HRT的減小出水NH3-N逐步升高，但均低于1.5mg/L，在4個階段均對氨氮有優(yōu)良的去除效果。進水TN濃度為28.9~34.1mg/L，廢水中自身碳源不足，投加乙酸鈉作為外加碳源，在階段1~4，出水的平均TN分別為：7.41mg/L、7.98mg/L、8.47mg/L、10.12mg/L，隨著缺氧段HRT的減小出水TN逐步升高，在階段4時出水有多次高于排放標準，缺氧段的HRT不宜低于階段3的標準(4.8h)，階段3運行條件下的實測脫氮速率Kde=0.031mgNO3--N/KgMLSS·d。2.2.3對TP的去除效果進水TP濃度為2.41~2.79mg/L，在階段1~4，出水的平均TP分別為：0.85mg/L、0.89mg/L、0.99mg/L、1.07mg/L，均遠高于排放標準(0.3mg/L)，表明生化出水需要配合后續(xù)的化學除磷[7-9]才能滿足排放要求。2.3化學混凝的處理效果采用PAC作為化學除磷劑，藥劑投加量(以鋁：磷摩爾比表示)與出水TP如圖所示，當鋁：磷摩爾比為2時，出水TP=0.22mg/L，滿足排放標準，TP去除率74.7%。繼續(xù)增加投藥量出水TP濃度可進一步降低，摩爾比為4時出水TP降低至0.07mg/L，去除率可達92%。投藥量增加會導致化學污泥產(chǎn)量增加，增加藥劑費用及污泥處置費，從經(jīng)濟達標的角度而言，建議工程設計中鋁：磷摩爾比采用2~2.5。

3結論

(1)針對光電公司實際生產(chǎn)線外排的廢水，采用完全混合型水解酸化工藝，可去除進水中部分COD且提高出水的BOD5/COD值，當HRT達8h時，出水的可生化性最高，達到0.29，再進一步延長水解時間出水COD雖然可進一步降低，但BOD5/COD變小，為了使后續(xù)工藝能有更多可生物利用的碳源，建議工程設計中水解酸化工藝的HRT采用8h。

(2)水解酸化的出水經(jīng)A2/O處理可進一步去除廢水中的COD、BOD、氨氮，在外加碳源的條件下，A2/O總HRT不低于18h、好氧區(qū)HRT不低于12h，出水中的COD、BOD5、氨氮、TN均可降低到排放標準以下。

(3)單純的生物處理工藝不能使TP達標，采用PAC作為化學除磷藥劑，當鋁：磷摩爾比為2時，出水TP=0.22mg/L，可達排放標準建議工程設計中鋁：磷摩爾比采用2~2.5。

(4)采用水解酸化+A2/O+化學混凝工藝作為本項目工程設計的主體工藝可實現(xiàn)廢水的達標排放。

參考文獻

[1]郭志敏．放射性固體廢物處理技術[M]．北京：原子能出版社，2007．

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[3]楊明珍，陳松林．工業(yè)鍋爐除塵設備[M]．北京：中國環(huán)境科學出版社，1991．

作者:唐清暢 蔣劍虹 唐玉霜 邱迅 單位:中機國際工程設計研究院有限責任公司 湖南省水處理過程與裝備工程技術研究中心 湖南省遙感地質調查監(jiān)測所