高回流比处理低碳氮比制药废水技术应用与示范.doc

高回流比处理低碳氮比制药废水技术应用与示范（泰勒菌素、泰秒菌素及维生素B12混合废水）陈思勇 （宁波市恒洁水务发展有限公司，宁波 201309） 摘要 以HJ高效菌种为平台，借鉴宁波市恒洁水务发展有限公司以往的成功项目案例，优化传统AO工艺并采用改良的新技术即控制回流比实现厌氧氨氧化，完成对泰瑞制药股份有限公司生产泰勒菌素、泰秒菌素及维生素B12混合废水（碳氮比小于3:1，BOD5小于100mg/l）的脱氮处理，并达标排放。关键词 HJ高效菌 泰勒泰秒菌素 碳氮比 回流比 短程硝化 1 工程概况宁夏泰瑞制药股份有限公司主要致力于兽用原料药、预混剂和饲料添加剂的研发、生产和销售，包括泰乐菌素、泰妙菌素、泰乐碱、替米考星、预混剂、VB12等系列产品，每日废水量达到3000方，按原先设计工艺运行，出水氨氮达到500 mg/l左右，COD为800 mg/l左右，由于排放标准提高，泰瑞公司对其三污系统进行升级改造，并由宁波市恒洁水务发展有限公司进行承建，工程内容包括完善曝气系统、增加潜水搅拌器、安装回流配套装置、投加HJ高效微生物等。该制药废水水质比较特殊，主要表现在三个方面：碳氮比失衡（2:1至3:1）、水质波动较大、可生化性BOD5较低（小于100mg/L）。在原水COD平均不到1600 mg/L，而氨氮平均达500 mg/L的情况下，传统的AO工艺已经达不到彻底脱氮的效果，并且运行中极易出现污泥膨胀、污泥老化等问题，本次升级改造采用HJ高效微生物菌种活性污泥，通过控制AO结构单元的比例，并对系统运行条件进行改良的先进技术，使最终出水指标中氨氮去除率达到99%，总氮去除率达到80%,COD为500 mg/l左右。2 工艺流程2.1 工艺流程图纯碱 曝气 生产废水浅层气浮厌氧塔调节池收集池O4生化池O3生化池O2生化池O1生化池A池 压滤液 硝化液回流 污泥回流终沉池后反应池池二沉池四相反应器剩余污泥污泥浓缩池集泥池排放板框压滤机脱水污泥综合处置2.2 工艺流程说明生产废水中主要是维生素B12及泰勒泰秒菌素废水，通过收集池收集进入调节池，进行曝气混匀并调节碱度，泵入厌氧塔进行水解及甲烷化二个过程，出水进入浅层气浮系统，去除残留的悬浮物（SS1000mg/l）后，进入生化系统A池，折流入各O池，有机物和氨氮被降解后自流到二沉池进行沉降，上清液自流入后反应端集水池，泵入四项反应器进行高级强氧化处理，出水经终沉池沉淀后排放。生化系统运行过程中有连续运行的硝化液和污泥回流工艺，生化及后反应产生的剩余污泥排至污泥浓缩池，进行脱水处理，产生的污泥外运，压滤液回到浅层气浮。3 过程分析与结果讨论3.1 废水的碳源（COD、BOD5/N比）对氨氮去除率的影响 运行条件:以COD分别为700mg/L、1200mg/L、1600mg/L,2000mg/L的厌氧塔出水为A池进水,各池pH值调节到7.8左右、A池溶氧为0.5 mg/L、各O池溶氧为3-4 mg/L左右、A池HRT为10h、硝化液回流比为200%、MLSS浓度为9mg/L，测定A池、O1、O4的氨氮,并计算其去除率. 实验结果见图3-1. 图3-1原水COD对氨氮去除率的影响01050607080700mg/L1200mg/L1600mg/L2000mg/L氨氮去除率%COD进水浓度30204090100_为A池氨氮去除率_为O1池氨氮去除率_为O4池氨氮去除率- 从图3-1 可看出,进水COD浓度越大,A池和O4池氨氮去除率明显上升,当原水COD小于700 mg/L时A池反硝化不明显，O池硝化反应受到抑制，相对于A池基本没有去除率；调试中发现A池反硝化剧烈程度随原水COD的升高而升高,同时A池发生厌氧氨氧化反应（短程硝化）后氨氮去除率明显增加，在碳氮比达到4:1时，去除率达到了80%，极大的降低了O池的氨氮负荷，节省了好氧池的能耗（耗电、耗碱量）。因此,碳氮比的增加有利于A池分解更多的有机物为反硝化和硝化提供充足的无机碳源，硝化反硝化反应得以顺利的进行。3.2停留时间HRT（回流比的大小）对氨氮去除率的影响 运行条件:以HRT分别为5小时、8小时、10小时、13小时为A池混合液停留时间, 进水COD为2200 mg/L、回流比（硝化液及污泥回流总量比进水量分别为600%、400%、200%、100%）、氨氮为600 mg/L，各池pH值调节到7.8左右、在A池溶氧为0.5 mg/L以下、各O池溶氧为3-4 mg/L左右、MLSS浓度为9mg/L，测定A池、O1、O4的氨氮,并计算其去除率. 实验结果见图3-2.图3-2停留时间对氨氮去除率的影响010506070805h8h10h13h氨氮去除率%A池停留时间HRT30204090100_为A池氨氮去除率_为O1池氨氮去除率_为O4池氨氮去除率200%100%600%400%由图3-2 可知,随着回流比的增大而A池混合液停留时间变短（有别于AO池容积大小造成的停留时间变短）,A池氨氮去除率升高，同时O1池氨氮去除率达到90%以上（短程反硝化程度最大化）,随着回流比降低，各池氨氮明显上上升，好氧池氨氮负荷升高，致使出水氨氮去除不完全。因此对于低碳比的废水，加大回流比，有利于将好氧池的亚硝酸根回到A池，当浓度和进水氨氮达到1：1时，在厌氧氨氧化菌的同化作用下，氨氮去除率大增；同时回流比的加大，A池HRT缩短，O1池还有可降解的BOD5，在好氧硝化菌的作用下，低浓度负荷的氨氮在O1池就能被硝化掉，去除率达到90%。3.3溶解氧对氨氮去除率的影响 运行条件:以DO分别为1.0 mg/L、2.0 mg/L、3.0 mg/L、4.0 mg/L为O池溶解氧,回流比（硝化液及污泥回流总量比进水量）为600%，进水COD为2200 mg/L，氨氮为600 mg/L，各池pH值调节到7.8左右， A池溶氧为0.5 mg/L以下，A池HRT为5h、MLSS浓度为9mg/L，测定O1、O4的氨氮,并计算其去除率. 实验结果见图3-3. 图3-3溶解氧DO对氨氮去除率的影响010506070801.0 mg/L2.0 mg/L3.0 mg/L4.0 mg/L氨氮去除率%O池溶氧DO30204090100_为O1池氨氮去除率为O4池氨氮去除率由图3-3可知,随着O池DO的增大，氨氮去除率逐渐上升，溶解氧小于1 mg/L时，脱氮能力明显下降，因为硝化菌属于自氧菌，硝化反应属于化能自养反应，需要足够的供氧；微生物在分解有机物合成自身成份的同时需要氧气，氧气不足，影响异养反应，分解产生的无机碳源减少，脱氮能力也会受到抑制。3.4污泥浓度对氨氮去除率的影响 运行条件:以MLSS分别为5000 mg/L、7000 mg/L、9000 mg/L、11000 mg/L为O2池MLSS,回流比（硝化液及污泥回流总量比进水量）为600%，进水COD为2200 mg/L，氨氮为600 mg/L，各池pH值调节到7.8左右， A池溶氧为0.5 mg/L以下，A池HRT为5h,测定O2的氨氮,并计算其去除率. 实验结果见图3-4.图3-4污泥SS对氨氮去除率的影响010506070805000 mg/L7000 mg/L9000 mg/L11000 mg/L氨氮去除率%O池mlSS30204090100_为O2池氨氮去除率由图3-4可知, 随污泥浓度的增加，脱氮能力上升，因为污泥浓度增加，硝化菌总个体数量也增加，在同样的进水氨氮负荷条件下，每单个硝化菌分担的降解氨氮压力下降（即硝化菌的污泥负荷降低），有利于硝化反应的进行,但污泥浓度达到9000 mg/L后去除率不再上升，相反上清液悬浮物增加，因为在原水营养不充分的情况下，污泥浓度太高，食微比下降、污泥龄增加，污泥出现死亡、解絮。3.5 综上所述，对于采用改良AO工艺（池容比为1:3.5）处理此类低碳氮比的混合废水，控制A池HRT为5小时、DO小于0.5 mg/L；O池DO为3-4mg/L，污泥浓度为9000 mg/L，原水碳氮比不小于3:1，出水氨氮去除率达到99%，总氮去除率能达到80%，当然PH值也是影响硝化的因素，但并不占主导作用，当硝化反应进行，系统PH会降低，只有及时的补加碱源，就能更好的促进硝化反应的进行。4 小结 本案例核心就是利用HJ高效混合菌，以有机物为碳源,让回