綜合工業(yè)廢水處理PACT工藝

發(fā)表時(shí)間：2021-11-15 12:45:20 閱讀次

　　工業(yè)廢水成分復(fù)雜，水質(zhì)水量變化大，通常沒(méi)有規(guī)律性，并含有較多的生物抑制成分，對(duì)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(yùn)行，因此一般的生物處理工藝很難達(dá)到預(yù)期的效果。而PACT工藝(PowderedActivatedCarbonTreatmentProcess)由于其能強(qiáng)化活性污泥的凈化功能，提高有機(jī)物的去除效率，增強(qiáng)生物系統(tǒng)的運(yùn)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(kāi)發(fā)并申請(qǐng)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(jìn)入生化處理系統(tǒng)，在曝氣池中同時(shí)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(jì)性和處理效果方面的優(yōu)勢(shì)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(duì)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(jìn)行了生物活性炭對(duì)印染廢水A2/O工藝強(qiáng)化運(yùn)行效果的表征。目前的研究大多只針對(duì)某1種工業(yè)廢水，而對(duì)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(duì)象，探討PACT工藝的主要影響因素，考察PACT工藝的最佳運(yùn)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(yàn)部分

　　1.1 試驗(yàn)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(jìn)水，進(jìn)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(dòng)較大，無(wú)法保證進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定。水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

　　1.2 試驗(yàn)裝置與試驗(yàn)方法

　　試驗(yàn)地點(diǎn)在江蘇省某工業(yè)園區(qū)綜合污水處理廠內(nèi)。試驗(yàn)裝置：混凝沉淀池1個(gè)，緩沖池1個(gè)，水解酸化沉淀池1個(gè)，A/O-PACT一體池1個(gè)。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(jìn)水，經(jīng)混凝沉淀池處理后進(jìn)入緩沖池，緩沖池內(nèi)污水經(jīng)泵提升進(jìn)入水解酸化沉淀池，污水中的難降解有機(jī)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(jī)物，經(jīng)沉淀后上清液自流進(jìn)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(jiàn)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(qiáng)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(yàn)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(jì))約為10000mg/L，A/O-PACT設(shè)備中保持污泥濃度(以SS計(jì))約為5000mg/L

　　1.4 檢測(cè)項(xiàng)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(cè)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(yùn)行效果

　　由于接種污泥取自原污水處理廠，所以不需要單獨(dú)馴化。設(shè)備接種完成后，首先A池?cái)嚢?4h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(kāi)始進(jìn)水。并逐漸提高進(jìn)水流量，且隔天投加PAC，直到達(dá)到設(shè)計(jì)進(jìn)水規(guī)模，出水水質(zhì)穩(wěn)定時(shí)，說(shuō)明中試設(shè)備啟動(dòng)成功。

　　A/O-PACT一體化設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行后，分別研究了水力停留時(shí)間、氣水比、回流比和粉末活性炭投加量對(duì)于出水水質(zhì)的影響，最后得出，當(dāng)HRT為24h，氣水比為20，回流比為200%，PAC的投加量為1.0g/L時(shí)，設(shè)備處理效率最高，COD去除率為78.1%，NH3-N去除率達(dá)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(shí)間的影響

　　逐步提高進(jìn)水流量(6.9、10.4、13.9L/h，)以考察水力停留時(shí)間(36、24、18h)對(duì)A/O-PACT工藝處理效果的影響，結(jié)果見(jiàn)圖2、圖3。圖2顯示，隨著水力停留時(shí)間的縮短，出水COD逐漸上升。當(dāng)HRT為36h時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定后出水COD平均值約為59.4mg/L;當(dāng)HRT為24h時(shí)，系統(tǒng)穩(wěn)定后出水COD平均值約為66.0mg/L;當(dāng)HRT為18h時(shí)，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(shí)間的變化趨勢(shì)。當(dāng)HRT分別為36、24、18h時(shí)，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?jiàn)當(dāng)HRT由36h降低至24h時(shí)，出水COD和氨氮升高的幅度均不大，但是當(dāng)HRT降低至18h時(shí)，出水COD和氨氮均大幅度上升。這是由于水力停留時(shí)間短時(shí)，一方面氨氮負(fù)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(zhēng)奪溶解氧，同時(shí)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。可見(jiàn)從處理效果和經(jīng)濟(jì)性來(lái)看最佳HRT為24h。

　　3.2 氣水比的影響

　　在HRT為24h時(shí)，改變曝氣量以考察氣水比(15、20、25)對(duì)A/O-PACT工藝處理效果的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4、5。圖4顯示，當(dāng)各條件下運(yùn)行穩(wěn)定后，氣水比為15、20、25時(shí)，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?jiàn)隨著氣水比的增大，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(shì)相同。當(dāng)氣水比為15、20、25時(shí)，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?jiàn)當(dāng)氣水比由15升高到20時(shí)，出水COD和氨氮降低的幅度較大，但是當(dāng)氣水比繼續(xù)升高到25時(shí)，出水COD和氨氮均變化不大。這同樣是由于曝氣量小時(shí)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(zhēng)奪溶解氧，因此造成出水氨氮也大幅度提高，可見(jiàn)從處理效果和經(jīng)濟(jì)性來(lái)看最佳氣水比為20。

　　3.3 回流比的影響

　　混合液回流對(duì)A/O-PACT工藝處理效果的影響見(jiàn)圖6、圖7、圖8。圖6顯示，當(dāng)HRT為24h，氣水比為20時(shí)，回流比為100%、200%、300%、500%時(shí)，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?jiàn)隨著回流比的增大，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(shì)相同。當(dāng)回流比為100%、200%、300%、500%時(shí)，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(shì)也相似。當(dāng)回流比為100%、200%、300%、500%時(shí)，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(jiàn)當(dāng)回流比由100%升高到200%時(shí)出水COD、氨氮和總氮濃度降低幅度較大，當(dāng)回流比繼續(xù)升高到300%時(shí)出水COD、氨氮和總氮濃度均變化不大，而當(dāng)回流比升高到500%時(shí)，出水COD、氨氮和總氮濃度反而升高。這是由于回流比過(guò)低時(shí)，來(lái)水中的一些有毒物質(zhì)對(duì)微生物有抑制作用，降低了COD去除;而當(dāng)回流比加大時(shí)，回流水的稀釋作用降低了有毒物質(zhì)的濃度，減少了其對(duì)微生物的抑制作用;但是當(dāng)回流比過(guò)大時(shí)，由于微生物在A/O系統(tǒng)缺氧和好氧單元停留時(shí)間過(guò)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(shí)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(jì)性來(lái)看，最佳回流比為200%。

　　3.4 粉末活性炭添加量的影響

　　當(dāng)各條件確定后，考察粉末活性炭投加量對(duì)A/O-PACT工藝處理效果的影響見(jiàn)圖9、圖10。圖9顯示，當(dāng)粉末活性炭投加量為0.5、1.0、1.5g/L時(shí)，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?jiàn)隨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(dāng)粉末活性炭投加量為0.5、1.0、1.5g/L時(shí)，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?jiàn)出水氨氮濃度隨粉末活性炭投加量的增加而下降。當(dāng)粉末活性炭投加量由0.5g/L提高到1.0g/L時(shí)，出水COD和氨氮濃度降低幅度較大，但是當(dāng)粉末活性炭投加量提高到1.5g/L時(shí)，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(jī)物，并使微生物附著其上，增加生物量。當(dāng)粉末活性炭投加量為1.0g/L時(shí)，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(jì)，并且當(dāng)粉末活性炭的投加量繼續(xù)增大時(shí)，引起出水的色度和懸浮物增加?？梢?jiàn)從處理效果和經(jīng)濟(jì)性來(lái)看，最佳粉末活性炭投加量為1.0g/L。