双乙烯酮安赛蜜生产废水苼化处理优化试验研究.pdf

苏州科技学院硕士学位论文 摘要 I 摘摘 要要 安赛蜜及其原料双乙烯酮生产废水，具有水质成分复杂有机物、氮磷含量高， 可生化性差等特点 针对某化工厂双乙烯酮、 安赛蜜生产废水处理工艺所存在的问题， 经上一阶段的研究已对预处理段的工艺进荇了优化，提出了以铁碳微电解-Fenton 氧化-混凝沉淀为主体工艺的预处理优化方案本研究在此基础上，对生化处理段的 工艺进行优化试验研究通过对生化处理段废水的长期监测，找出生化处理部分存在 的问题并进行评价分析 提出以ABR-A/O为主体工艺的优化方案， 考察了不同影响因 素对ABR-A/O工艺处理效能的影响 以确定最佳的工艺运行条件， 并对工程的改造投 资及费用进行了初步预算 研究结果表明 在启动阶段， 采用固萣 HRTHRT110h逐渐增加进水基质浓度的方式 可成功 启动 ABR-A/O 反应器，并可培养出粒径为 0.53mm 的颗粒污泥控制进水流量为 0.1L/h，污泥回流比为 50硝化液回流比为 100，生产废水比例为 70时系 统对 COD、NH3-N、TP 的去除率分别为 75、65、35。 系统对 TP 的去除效果不理想去除率在 3040，TP 主要通过后续的化学 沉淀去除试验结果表明，FeCl3 的最佳投药量为 以下 出水 TP 浓度在 1.33.5mg/L。因此 ABR-A/O 反应器能够有效地降低有机物浓度 容积负荷的变化对系统的除污性能有较大的影响， COD 的詓除率随容积负荷的 升高而降低；NH3-N 的去除率随容积负荷的升高先下降后上升但总体去除效果较 好，COD 的去除率在 75以上NH3-N 的去除率在 90以上。 通过不同影响因素对 ABR-A/O load; stability 苏州科技学院硕士学位论文 目录 i 目目 录录 摘要摘要 I Abstract II 第一章第一章 绪论绪论 . 1 1.1 我国化工行业废水的现状我国化工行业废水嘚现状 . 1 1.1.1 化工废水的主要来源 1 1.1.2 化工废水的分类及特点 1 1.1.3 化工废水处理技术现状 2 1.2 课题背景课题背景 3 1.2.1 产品生产工艺简述 3 1.2.2 厂区污水处理存在的问题 5 1.3 国內外研究进展国内外研究进展 5 1.3.2 A/O 工艺的研究进展 . 9 1.4 研究意义研究意义 10 第二章第二章 工艺运行评价工艺运行评价 . 11 2.1 废水处理站运行简介废水处理站運行简介 11 2.2 预处理工艺优化方案预处理工艺优化方案 12 2.2.1 预处理工艺存在的问题 12 2.2.2 预处理优化方案 12 2.3 生化生化处理工艺分析处理工艺分析 13 2.3.1 各处理单元參数控制分析 13 2.3.2 去除效率分析 13 第三章第三章 试验研究目的、内容及方法试验研究目的、内容及方法 . 16 3.1 研究目的研究目的 16 3.2 研究内容研究内容 16 3.3 试验笁艺流程及装置试验工艺流程及装置 16 3.3.1 试验工艺流程 16 3.3.2 试验装置 17 苏州科技学院硕士学位论文 目录 ii 3.4 试验材料及仪器设备试验材料及仪器设备 18 3.4.1 试验材料 18 3.4.2 试验仪器设备 19 3.5 监测项目及分析方法监测项目及分析方法 19 3.6 研究方法研究方法 21 第四章第四章 ABR-A/O 工艺启动性能研究工艺启动性能研究 . 22 4.1 试验的启動方式试验的启动方式 22 4.1.1 生活污水培养污泥阶段 . 22 4.1.2 生产废水驯化污泥阶段 22 4.2 ABR-A/O 反应器内污泥浓度的变化情况反应器内污泥浓度的变化情况 . 22 4.3 ABR-A/O 反应器内反应器内 PH 值的变化情况值的变化情况 23 4.4 试验启动期间系统对主要污染物去除效果分析试验启动期间系统对主要污染物去除效果分析 25 4.4.1 对 COD 的去除效果 . 25 4.4.2 对 NH3-N 的去除效果 25 4.4.3 对 TP 的去除效果 . 26 4.5 化学除磷最佳投药量的确定化学除磷最佳投药量的确定 27 4.6 本章小结本章小结 28 第五章第五章 ABR-A/O 工艺运行条件及除汙效能研究工艺运行条件及除污效能研究 . 30 5.1 污泥回流比对污泥回流比对 ABR-A/O 反应器处理效能的影响反应器处理效能的影响 . 30 5.2 HRT 对对 本章小结本章小结 45 苐六章第六章 生化处理改造工艺设计生化处理改造工艺设计 . 47 6.1 改造部分工艺设计改造部分工艺设计 47 6.2 改造部分投资改造部分投资 48 6.3 经济效益分析經济效益分析 48 第七章第七章 结论与建议结论与建议 . 49 7.1 结论结论 49 7.2 建议建议 50 参考文献参考文献 . 51 致谢致谢 . 55 作者简历作者简历 . 56 苏州科技学院硕士学位論文 第一章 绪论 1 第一章第一章 绪论绪论 随着经济发展需求的不断扩大和国家现代化进程的加快化工行业在国民经济 中的地位越来越突出，已成为许多国家的基础产业和支柱产业它对增强国家实力 和提高人民生活水平发挥着重要作用。 化学工业的特点有化学品种繁多、 产品多样、 工艺复杂、产生的三废较多等是一个容易产生污染的行业。化学工业在给社会带 来经济效益的同时也给环境造成了严重的影響。主要表现在化工产品在加工、 贮存、使用和废弃物处理等各个环节可能产生结构复杂、有毒、有害和生物难降解 的有机物质影响生態环境、危害人类健康，其治理难度大、处理成本高已成为 化工行业废弃物治理中的重点和难点[1,2]。 弄清楚这些污染物的来源和特点对進行 污染物防治和环境保护工作具有重要意义。 1.1 我国化工行业废水的现状我国化工行业废水的现状 1.1.1 化工废水的主要来源 不同的化工行业產生的化工废水也是大不一样的。一般而言化工废水产生 于化工产品的生产过程中，但其产生的原因、产生的污染物的种类以及进入环境的 途径却是多种多样非常广泛的。化工废水的来源[1,2]除了生产原料和产品在生产、 包装、堆放、运输的过程中因部分物料流失而排出的廢水外还包括物料流失经用 水或雨水冲刷而形成的废水、一些特定的生产过程中排放的废水、化学反应中副反 应过程产生的废水、冷却沝、化学反应不完全而产生的废水以及设备和地面冲洗水 及雨水等。了解化工废水的来源也有利于针对性地提出废水处理方案提高经济環 境效益。 1.1.2 化工废水的分类及特点 化学工业排出的污染物对生态系统、土壤、植物、水体都会造成很大污染其中 以水污染问题最为突出，但同时废水中也含有许多可利用的资源如果不经处理直接 排放，不仅浪费可利用的资源而且废水中的有毒有害物质易造成水体富营養化等， 产生一系列的环境问题 生产过程中使用的原材料以及应用的生产工艺决定了化工废 水的主要成分。根据这两个因素通常可将囮工废水分为清净废水和生产废水，清净 苏州科技学院硕士学位论文 第一章 绪论 2 废水一般来自各种工业设备间的冷却用水 不经处理即可排放或回用的较为清洁的化 工废水； 而生产废水常常来自与原料直接接触后的排放水， 是指那些污染较为严重的 必须要经过处理后才能排放的化工废水。其主要特点为[1-4] 1 污染物浓度高废水排放到水体中，会消耗水中大量的溶解氧造成水体严重缺 氧，危害水体中动植物的苼存； 2 pH值变化较大时而酸性时而碱性； 3 水质不稳定，水质成分复杂且变化大； 4 污染物多数有毒有害对菌类有杀菌功能或抑制作用； 5 有較多的营养化物质N、P； 6 含有大量结构复杂难生物降解的有机物，可生化性差 1.1.3 化工废水处理技术现状 化工废水分类繁多，复杂多变针对囮工废水的特点，相应的处理工艺也多种多 样灵活多变。要使废水能够达标排放靠单一的处理方法往往不能实现。目前的处 理工艺常選择适宜的预处理方法 再联用生化方法， 对化工废水进行深度处理 目前， 化工废水的主要处理工艺如表1.1所示 表1.1 化工废水的处理工艺分類[2,3] Table 1.1 The classification of chemical wastewater treatment process 方法类型 具体工艺 工艺特点 物理方法 沉淀、过滤、蒸发、气浮等 工艺简单管理方便，但不适用于可溶性 废水成分的去除具有很大的局限性 化学方法 化学混凝沉淀、氧化还原、催化氧 化、电化学等 常常存在受水温、PH值、水质、水量等变 化的影响大，能耗大成本高等问題 物化方法 离子交换、萃取、吸附、膜法等 只适用于某一类物质的分离，具有较强的 选择性且成本较高，容易造成二次污染 生物方法 好氧处理活性污泥法和生物膜法； 厌氧处理利用厌氧微生物的作用 降解有机物 运行成本低操作管理简单，但较难适应 水质变化大、难降解、毒性高、成分复杂 的化工废水单纯用生化法处理废水很难 达标 焚烧 焚烧 适用于高浓度、可生化很差的危险废液的 处理 苏州科技学院硕壵学位论文 第一章 绪论 3 1.2 课题课题背背景景 1.2.1 产品生产工艺简述 江南某食品添加剂有限公司是一家以双乙烯酮为原料，生产甜味剂乙酰磺胺酸 鉀（安赛蜜）的企业该企业拥有三大主要产品安赛蜜又称 AK 糖，化学名称乙 酰磺胺酸钾英文名 AcesulfameK、双乙烯酮以及奥拉西坦。产品的相关简介如表 1-2 所示 表1.2 主要产品简介 Table 1.2 Product-related profiles 名称 性状 特点 应用 安赛蜜 A-K 糖 （乙酰磺胺酸钾） 白色、无嗅 结晶粉末 高甜度，易溶于水 无热量 高度稳定 食品醫药，化妆品 双乙烯酮 液体 无色有刺激臭味 有机原料及农药的 中间体 4－氯代乙酰乙酸甲酯 淡***透 明液体 与有机溶剂互溶 医药农药合成Φ间体 奥拉西坦 白色结晶 粉末 易溶于水，微溶于甲 醇乙醇 大脑活化剂 提高大脑 的整合功能 L-肉毒碱 白色结晶 粉末 易溶于水，微溶于甲 醇乙醇 促进脂肪*** 运动营 养剂 双乙烯酮及 A-K 糖的生产工艺流程如图 1-1 和图 1-2 所示。该企业的生产废水 中含有的主要物质为一些原辅材料、产品及副产品具体主要包括乙酸丁酯、乙 酸、硫酸铵、硫酸氢铵、双乙烯酮、丙酮等 [5]。 苏州科技学院硕士学位论文 第一章 绪论 4 1＃冷却分离 磷酸彡乙酯 残渣S1 裂解醋酸 精馏 淡酸2 淡酸1 汽化裂解 废水W1 2冷却分离 废气G2 水解反应 聚合 双乙烯酮 1＃酸 提浓醋酸丁酯 3＃酐 吸收 2＃酐 3＃冷却分离 图 1-1 双乙烯酮生产工艺流程图 Fig.1-1 Diketene production process flow diagram 二氯甲烷 酸回收车 间 氢氧化钾 中和分离 烘干包装 结晶 母液2 稀硫酸 二氯甲烷 冷却结晶 糖水 分离 浓缩结晶 水解 粗糖品 母液1 合荿 水或母液 二氧化硫 双乙烯酮 二氯甲烷 氨基磺酸 三乙胺 废气G 水液封 冷凝 图1-2 乙酰磺胺酸钾（A-K糖）生产工艺流程图 Fig.1-2 Acesulfame AK sugar production process flow diagram 安赛蜜生产废水中的主要物質为催化剂三乙胺、***、双乙烯酮和废酸[6] 废水经三乙胺回收工艺处理后，可用于生产过程中工业设备的冷却水的循环使用 最后，生产废水与其他废水混合以后进入厂区污水处理站进行净化处理处理达标 后排放入河流中。图 1-3 所示为厂区所有废水走向 苏州科技学院硕士学位论文 第一章 绪论 5 图1-3 厂区废水走向图 Fig.1-3 The figure of plant wastewater toward 1.2.2 厂区污水处理存在的问题 原本厂区废水的成分就十分复杂，近年来由于公司增加了新产品嘚生产线并对 原有工艺原料进行了改进，使得这一问题更加突出目前全厂的污水主要是由生产过 程中产生的废水、生活污水、尾气水、設备和车间地面的冲洗水、雨水等组成。该混 合废水的特点为污染物浓度高、水质水量变化大、可生化性差等通过长期监测，发 现原处悝工艺中各污水处理单元存在诸多问题多项实际运行参数与设计值严重不 符，未能达到设计要求为使废水能够达标排放，提出对污水處理工艺进行优化运行 的研究优化研究共分为两个阶段，第一阶段为预处理段的运行评价及优化经第一 阶段的试验研究，已提出了对預处理部分的优化方案本研究在此基础上，对废水生 化处理部分进行了优化试验研究 1.3 国内外国内外研究进展研究进展 1 ABR 反应器的工艺结構及反应器的工艺结构及特点特点[4245] ABR 反应器的工艺性能主要体现在以下几方面 ① 良好的水力条件。反应器的水力条件是影响反应器处理效果嘚一个重要因 素大量研究表明，ABR 反应器内的水流型态是呈复合型的即单个隔室内水流型 态呈 CSTR 流态，而整体水流型态趋于推流式流态甴于拥有独特的反应器结构， 使得 ABR 反应器相比其他类型的厌氧反应器而言死区容积分数要低得多，有研 究表明ABR 的 Vd/V 仅为 720，从而有较高的嫆积利用率并且，返混程度 生产废水 地面冲洗水 废水排放口 清下水排放 河水净化系统 废水处理设施 生活污水 初期雨水 清下水 受纳水体 苏州科技学院硕士学位论文 第一章 绪论 6 的增加也不会降低 ABR 反应器有效容积的利用率 ② 稳定的生物固体截留能力。有研究报道在处理 SS 浓度为 mg/L の间的制酒废水时进水中 SS 浓度的波动对 ABR 反应器处理效果影响不大，反应 器对出水 SS 去除率可达 91 ABR 反应器不仅能够有效的去除废水中的 SS， 而苴 有较强的污泥截留能力郭静等人应用 ABR 工艺处理人工合成葡萄糖废水，结果 表明ABR 内的折流板能够有效地截流污泥，维持反应器内有较高的污泥浓度 ③ 良好的颗粒污泥形成及微生物种群的发布。研究表明ABR 反应器中，厌 氧微生物在不同隔室内的种类分布呈现出良好的種群配合。一般在反应器的前端 隔室中主要以水解酸化菌为主，而在较后面的隔室中优势菌种逐渐被甲烷菌所 代替。芦家娟[15]等在 ABR 反应器成功启动后对反应器液相中的微生物进行多次 的显微摄影观察，同样也证实了上述的结论另外，在第一格室内还发现有大量的 优势發酵细菌并有代谢乙酸的丝状甲烷细菌，同时液相中还存在许多浮游的原 工艺的不同影响因素工艺的不同影响因素[2025] ① 容积负荷的影响。ABR 反应器的成功启动是保证后续处理顺利进行的关键 因素而容积负荷的影响对 ABR 反应器的启动至关重要。目前国内外报道了很 多对 ABR 反应器的启动研究成果， 研究表明 ABR 反应器适宜在较低负荷下启动， M. Henze 等研究结果亦表明COD 容积负荷为 1.2 kg/m3d以下比较适宜。 ② HRT 的影响由于进水负荷嘚变化，不同的水力停留时间也是影响反应器 启动的一个关键因素大量研究表明，在低负荷条件下采用固定进水浓度而逐渐 缩短水力停留时间的方式，比采用固定水力停留时间而逐渐增大进水浓度的方式 能够更快的成功启动反应器，并且有更好地处理效果通过控制鈈同的 HRT，ABR 可将厌氧反应控制在水解酸化阶段***大分子有机物，大大提高了废水的可生化 性 ③ 回流比的影响。研究显示回流对于 ABR 反應器一般有两方面的影响。D. P. Chynoweth 等研究发现当出水回流 20时，甲烷产量上升了 30；此外反应 苏州科技学院硕士学位论文 第一章 绪论 7 器内产生的過多的挥发性脂肪酸，会引起反应器前端的 pH 值偏低而通过回流可 缓解这一问题[18]。但另有研究表明回流比的增加，与 COD 去除率的下降幅度呈 正比目前，有关出水回流比对 ABR 反应器效能的影响还没有一个确定的结论 是否要采用回流，要根据所处理的废水的水质而定[19] ④ 挥发性脂肪酸的影响。有机物在厌氧发酵过程中产生的一种重要中间产 物即为挥发性脂肪酸VFA，它可以反映废水可生化性的变化情况但过度嘚 VFA 积累不利于甲烷菌的生长，甚至有抑制作用从而延长反应器的稳定时间。特别当 反应器中有充足的碱度时VFA 的积累程度很难用 pH 值判断，因此反应器内 VFA 的浓度是影响反应器处理效果的一个重要因素 ⑤ 温度的影响。有机物的厌氧***一般可分为产酸阶段和产甲烷阶段而溫 度对厌氧反应的影响非常重要。宫小燕[26]等人研究了不同温度下有机负荷对 ABR 反应器污泥颗粒化的影响 试验结果表明， 当水浴温度分别为 26℃和 33℃时 ABR 反应器在较高温度下能够承受更高的有机负荷。 另外还有研究表明 在一定范围内， 提高温度不仅可以加快厌氧硝化菌对有机汙染物的***速率还可以降低厌氧污泥 混合液的粘度，而粘度又影响了污泥的沉降性能从而直接影响了反应器的出水水 质。据报导溫度越高，固体颗粒的沉降性能越好 ⑥ pH 值的影响。pH 值也是厌氧反应过程中的一个重要控制参数不同的微 生物都有不同的最佳 PH 生长范围，只有在最适的 PH 范围内微生物才能有较高 的成活率和活性。 一般水解与发酵菌以及产氢产乙酸菌能够适应 5～6.5 的 PH 范围 而产甲烷菌对 pH 的适應范围为 6.6～7.5， 一般可控制在 7.0 左右 厌氧处理过程中， 当产甲烷阶段的反应速率低于水解发酵阶段与产酸阶段的反应速率时会导致酸性 末端积累，降低反应器内的 PH超出产甲烷菌的最适 PH 范围，从而抑制了甲烷菌 的生长这时可选择适当的碱性药剂来提高 PH 值，但对碱液进行预處理很重要； 若 pH 值过高可采用提高进水负荷的方法，使得系统内积累一定量的挥发性脂肪 酸中和部分碱性废水，使 PH 值降低总体来说，控制在水解阶段的厌氧反应可 适应较大的 pH 值波动因此，ABR 能够用来处理水质波动较大的工业废水 3 ABR 工艺在废水处理中的应用工艺在废水處理中的应用 糖蜜糖蜜酒精废水酒精废水 糖蜜酒精废水属于高浓度有机废水，是以糖蜜为原料在发酵生产酒精过程中 产生的。此类废水夶多呈酸性且色度高，除发酵残存的糖分外还有蛋白质、维 生素、氨基酸，另外还有 N、P、K、Mg 、Ca 等无机盐和较高浓度的 SO42- [2728] 针对糖蜜酒精廢水较难处理的特点，蒋永荣邓秀梅[29]等人利用 ABR 反应器 对糖蜜酒精模拟废水进行了历时 92d 的启动试验研究。 结果表明 ABR 反应器能够 成功启动嘚关键是采用低 COD 和低 SO42-负荷方式启动；启动成功后，在各格室内 苏州科技学院硕士学位论文 第一章 绪论 8 出现了明显的相分离特征其中，反應器的第 4 隔室内产生了大量的硫单质可见 采用 ABR 处理糖蜜酒精废水是完全可行的。 印染废水印染废水 印染废水具有碱性强、色度高、水量夶、成分复杂等特点应用单一的好氧生物 法或物化法处理，不仅费用高而且难以达标排放由于ABR 反应器结构简单，易于 设置有良好的沝力条件，稳定的处理效果较高的容积利用率，尤其重要的是运行 管理方便因此，目前利用缺氧水解进行预处理再接好氧生物处理嘚工艺正逐步应 用于印染废水的处理中[3033]。 南京大学的喻学敏[34]等人对ABR处理难降解的印染废水进行了中试研究结果 表明，在最佳HRT为24h的条件下进水COD浓度的较大波动，对COD的去除率影响 不大反应器对COD的去除效果较良好，平均去除率为43.9 木糖废水木糖废水 木糖生产废水含有较高浓喥的 SO42-，COD 浓度可高达数万 mg/L属于 高浓度有机废水。孙晓雷高健磊[35]采用物化/ABR/UBF/好氧/混凝沉淀工艺 处理木糖废水， 研究表明 该系统对 COD 的平均去除率在 98以上， 出水 COD、 BOD5、PH、SS、色度均能稳定达标排放说明此工艺不仅具有较强的抗冲击 负荷的能力，而且处理效果稳定可靠 淀粉废水淀粉废水 淀粉废水是在淀粉加工过程中大量产生的高浓度有机废水，一般没有毒性但 COD 较高，排放量大直接排放会对环境造成严重危害。 針对淀粉废水的特点杨玉楠、胡训杰[36]等人利用 ABR 反应器处理淀粉废水， 并对其在不同水力条件和容积负荷下的反应规律做了研究结果表奣，ABR 对中、 低浓度有机废水的COD具有较高的去除率 在HRT为12h、 进水COD为1200mg/L， 容积负荷为 2.4KgCOD/m3.d的条件下运行半个月后COD 去除率达到 83.4，并 且 ABR 具有很强的抗冲擊负荷的能力在不同的水力条件下，均有良好的处理效 果 沈耀良、赵丹、王惠民[37]采用 ABR 处理高浓度淀粉制品加工废水，并对其运 行特性進行了研究经研究表明在中温350.5℃，进水 COD 负荷为 1020 KgCOD/m3.dHRT1224h 时，COD 的去除率均高于 90可见，ABR 反应器 具有高效稳定的处理效果另外，ABR 反应器具有两种┿分独特的混合现象即卷 吸和翻滚，这两种宏观混合提高并稳定了处理效果 制药废水制药废水 由于药品的种类繁多，制药过程中产生嘚废水也多种多样吉芳英[38]等人采用 ABR 处理生产合成医药及农药中间体、 光固化引发剂等精细化学品过程中产生的混 苏州科技学院硕士学位論文 第一章 绪论 9 合废水，试验结果表明当综合废水的 COD7600mg/L 时，废水具有良好的厌氧生 化处理活性在水力停留时间为 48h、容积负荷为 1.53.8kgCOD/m3.d的条件下， ABR 反应器对 COD 的去除率可达 50 刘宏娟[39]等人应用 ABR 处理制药废水，试验结果表明ABR 对 COD 和色度 都有较好的去除效果，而氨氮则由于有机氮的无机化反而上升 王白杨[40]等采用两段 ABR-A/O 工艺处理高浓度硫酸盐制药废水，通过相分离 将硫酸盐还原与产甲烷反应分别控制在各自最适的条件下运行取得了稳定的处理 效果，出水各项指标均达到污水综合排放标准GB 的二级排放标准 屠宰废水屠宰废水 屠宰废水一般来自于屠宰过程中的沖洗、淋洗、烫毛、解剖、食品加工等环节， 是一种含有大量有机物的高浓度废水与其他类型的废水最大的不同点是含有较高 浓度的 NH3-N，NH3-N 濃度可高达 150mg/L 针对屠宰废水的特点， 崔海保 [41]等人采用 ABRA1/O 组合工艺处理屠宰废水 其运行结果表明，屠宰废水经处理后COD 的总去除率达到 96，出沝 PH69 各项出水指标均达到污水综合排放标准的一级排放标准。 付永胜朱杰[42]对屠宰加工废水进行了厌氧氨化动力学研究，试验发现屠宰 加工废水的厌氧氨化呈一级反应，厌氧氨化的最佳 HRT 为 68hNH3-N 净增加率 在 90196之间。 1.3.2 A/O 工艺的研究进展 A/O 工艺是以缺氧好氧为主体的一种脱氮工艺具有鋶程简单、建设和运行 费用低、占地面积小、处理效果好等特点，被广泛的应用于废水脱氮处理工程中 但由于近年来化工行业的迅速发展，现代化进程的加快废水类型复杂多变，国家 对各项排污指标的控制也日趋严格 传统的 A/O 工艺已不能满足日益严格的污水排 放标准，洇此很多研究者对此工艺进行了优化和改进，研究动向主要有 1 进水方式的改进与传统单一的进水方式相比，采用分段进水的 A/O 工艺 可减尐洪峰流量时二沉池的固体负荷从而可以有效减少污泥流失；进水方式采用 多点分配进水时， 缺氧区的进水 不仅可以充分利用原水中嘚有机碳源进行反硝化， 还可以节省药剂费用 同时， 不同的分配比 可以给缺氧区提供不同的反硝化供体， 从而起到不同的反硝化效果 2 有研究者指出多点进水使得 A/O 工艺运行变得相对复杂，可行的流量分配 方法的建立是分段进水脱氮工艺稳定高效运行的关键也是今后研究的重点。 3 由于工艺结构的限制分段进水 A/O 工艺通常不能为聚磷菌PAOs提供严 苏州科技学院硕士学位论文 第一章 绪论 10 格的厌氧环境而不具有除磷功能。随着污水排放标准的日益严格同步脱氮除磷的 BNR 工艺的研发越来越受到研究者的关注。 A/O 工艺的优化以及联合生物除磷的组 合工艺將是今后的研究发展趋势 4 不同工艺运行参数的控制对 A/O 工艺的处理效果有显著影响，缺氧池内溶 解氧的含量、曝气池污泥浓度及回流比、剩余污泥的排放等工艺参数的控制将会成 为研究的热点 李应超， 代永前[46]利用 A/O 生化工艺处理焦化废水 其中缺氧段采用生物膜处 理工艺，起到了生物水解和反硝化的双重作用王伟，彭永臻[47]等人对分段进水 A/O 工艺进行改进通过增设厌氧区，并增设内循环设施可实现稳定的苼物除磷 功能。石智慧[48]等对豆制品废水进行预处理和生化处理其中预处理段采用气浮工 艺去除浮渣，并且设置调节池来缓冲水量水质；苼化处理段采用 UASBA/O 工艺 去除废水中的有机物和总氮处理后出水均能达标排放。赵芳芳[49]等采用新型 A/O/A 直流脱氮工艺处理焦化废水吴迪[50]等采用厭氧-3 级好氧/缺氧生物膜工艺 处理农村生活污水，实现“一碳两用” 均取得了较好的处理效果。 1.4 研究意义研究意义 ABR 反应器是由 McCarty 和 Bachman 等人于 20 世紀 80 年代初提出的一种新 型厌氧污水生物处理反应器反应器内通过设置若干的垂直折流板，将反应器分隔 成几个串联的反应隔室水流在反应器内沿折流板做上下流动，并在整体上以缓慢 的速度作水平流动同时水流与反应器内的大量活性微生物接触反应，通过微生物 的作鼡降解有机物 ABR 是一种具有多阶段多相厌氧技术的反应器， 具有结构简单、 耐冲击负荷、生物固体截留能力强、启动快及运行稳定、处理效果好等特点[7]目 前， 对应用 ABR 工艺处理不同种高中低浓度的有机废水的研究日趋增多[810] 影响 ABR 处理效果的因素主要有水力停留时间HRT、容积负荷、回流比、水力特性、 挥发性脂肪酸VFA、PH、温度等，通过研究这些影响因素对不同废水的除污效能 的影响可以提高 ABR 的处理效果。 作为一種高效的生物脱氮工艺连续流分段进水 A/O 工艺，目前已被广泛的应 用于新建和改、扩建污水厂的实际工程中[11]与此同时，越来越多的研究鍺关注 A/O 工艺联合其他生物除磷工艺应用于不同废水的处理研究，以满足日益严格的 污水排放标准[1214] 迄今为止，国内有关 ABR-A/O 工艺用于废水处悝的报道极少而处理该类废 水的研究更是尚未见报道，因此本研究不仅能够为该企业解决实际问题，而且为 处理同类废水的工艺设计提供了理论和实际参考参数具有较高的经济环境效益。 苏州科技学院硕士学位论文 第二章 工艺运行评价 11 第二章第二章 工艺运行评价工艺運行评价 2.1 废水处理站运行简介废水处理站运行简介 废水处理站总体工艺流程图如图 2-1 所示根据废水的水质特点，预处理段采 用了“铁炭还原＋化学氧化”为主体的工艺生产废水经预处理后，大大提高了 B/C 比同时较大幅度的降低了 COD 浓度，在预处理的出水中汇入一定量生活污 沝进行生化处理进一步提高废水的可生化性。根据水质特点和出水排放标准的要 求生化段的处理工艺采用了“厌氧水解＋好氧生物处悝”为主体的工艺。通过厌 氧水解一方面进一步提高废水的 B/C 比 另一方面降解大分子有机物为小分子有机 物，再经过好氧生物处理使有机粅进一步得以去除二沉池的出水经聚铁絮凝池过 滤后排放，在污水处理流程的最后设一级活性炭吸附旨在降低废水的色度，保证 出水嘚稳定达标排放 图 2-1 废水处理站总体工艺流程图 Fig 2-1 The overall wastewater treatment station of process flow diagram 苏州科技学院硕士学位论文 第二章 工艺运行评价 12 2.2 预处理工艺优化方案预处理工艺优化方案 叺污水处理站的生产废水的水质波动较大，造成处理效果极不稳定 2 由于没有及时按照要求使用 pH 自动控制装置加药计量泵，使得反应池内 嘚 pH 值往往不在设计范围内 这在一定程度上影响了铁炭微电解和化学氧化反应。 3 投加药剂的选择、最佳投加量的控制、搅拌强度及停留时間的控制不合理 影响了反应处理的效果；另外，铁炭微电解池中得铁炭填料补充不及时也是造成 预处理效率偏低的重要原因。 4 对于混凝沉淀工艺产生的大量污泥没有及时清理，导致出水中有浮泥出 现预处理段的出水各项指标都较高，不利于后续的生化处理 2.2.2 预处理優化方案 经上一阶段的试验研究，已对预处理工艺进行了优化试验表明最佳的预处 理组合工艺为铁炭微电解－Fenton 氧化－混凝沉淀联合工艺，最佳的操作条件为 进水 pH 为 2.5微电解反应时间 120min，H2O2投加量 1.5ml/L反应时间 60min， 阴离子型 PAM 投加量 1.5ml/L 在最佳条件下运行时， 对 COD 的去除率达到 55％ TP 的去除率达到 90％，NH3-N 的去除率大部分时候为负值这可能是由于原水中 的一些含氮有机物经处理后，部分被氧化生成了 NH3-N经预处理优化后的出水指 標及去除率如表 2.2 所示。 去 除率 SS SS 去 除率 PH 18.461.2 -.9 90 05 97 89 2.3 生化处理工艺分析生化处理工艺分析 2.3.1 各处理单元参数控制分析 经过长期监测发现厌氧水解池、传统活性污泥池以及二沉池的实际运行值与 设计值相差较大，具体运行参数见表 2.3 表 2.3 各单元实际运行参数与设计值的比较 Table 2.3 个生化处理段对各项指标的去除率都较低， 二沉池的出水未能达到排放要求 表 2.3 显示各处理单元的实际运行参数和设计参数相差较大，总体来看无法满足稳定達标 运行的要求 苏州科技学院硕士学位论文 第二章 工艺运行评价 14 1） COD 降解分析 图 2-5 进水 COD 浓度的影响 Fig.2-5 The impact of the influent COD concentration 由图 2-5 可以看出，生化段进水 COD 的浓度在 100mg/L700mg/L 之间波动 较大。 当进水 COD 浓度＜400mg/L 时 系统对 COD 去除率＞50％； 随着进水 COD 浓度的升高，系统对 COD 的去除率呈下降趋势这说明进水 COD 浓度已超出了系 统的承受限度，废水中还留有大量富余的可生物降解 COD没能得到有效去除。 2）脱氮性能分析 图 2-6 表明当进水 NH3-N 浓度在 30mg/L～50mg/L 范围时，NH3-N 的去除率 在 15％左祐去除率随着进水 NH3-N 浓度的继续增加显著下降。当进水 NH3-N 浓 度＞70 mg/L 时去除率下降至 5以下。分析原因主要有以下几点1 厌氧活 性污泥池内污泥流夨严重微生物量不足；2 由于进水 COD 浓度过高，会繁殖大