关键词：醋酸纤维素 活性污泥法 水质指标评价
一、前言
醋酸纤维素生产过程中，因产品需求，装置生产产品时会加入不同比例硫酸、液氨。同时，化工装置回收、萃取、洗涤会产生大量废水。因其工序不同，所产生的废水浓度差异较大，总体而言，废水酸性强，有机物浓度高，主要含有硫酸与醋酸纤维素相关的有机物及其衍生物。
公司污水处理站原设计工艺核心的生化处理部分，包含两个关键工艺步骤：厌氧和好氧生化（A/O工艺），均建立在生物膜的基础之上。公司建立初期，装置生产负荷较低，进水指标基本符合设计值，污水站排水COD偏高，但尚能实现达标排放。
随公司产品升级，装置生产负荷不断提升，污水站进水CODcr、氨氮浓度远超设计值（见表一），生化池生物膜开始出现周期性脱落，生化出水水质色度异常，整个生化系统抗冲击能力差，成为制约公司产能提升的瓶颈。主要有三方面的问题，一是系统COD去除率低；二是基本无氨氮去除率；三是曝气池内设备腐蚀速率快，曝气头堵塞频繁，运行、维护成本高；四是系统周期性发生微生物中毒，生物膜脱落。
经对污水硫酸根数据长期跟踪，及气体检测仪检测厌氧池出水进入好氧生化池处气体成分测出高浓度H2S。分析其原因，主装置在生产过程中，使用了大量的硫酸作催化剂，浓度较高的硫酸盐废水进入厌氧池，在池内的硫酸盐还原菌（SRB）作用下产生以H2S气体为主的硫化物。硫酸盐还原产物溶解于水中累积后进入好氧生化池，造成水中COD升高，同时，氧量大量被硫化物吸收，溶氧长期低于0.5mg/l。
三、应用研究暨技术方案
（一）应用研究
长期以来，高浓度硫酸盐废水一直是污水处理中的难点。 [1]李继香认为，硫化物在厌氧生物处理中会直接或间接的影响或抑制甲烷菌的活动，常常导致厌氧反应器处理效果低下，甚至整个处理系统的失败。当废水中含有少量的硫酸盐时，硫酸盐还原菌降解有机物，还可帮助反应器维持产甲烷菌所需的氧化还原电位，对常规厌氧过程是有利的；但当废水中含有大量SO42-时，由于硫酸盐还原菌和产甲烷菌都可利用乙酸和氢气，产生基质竞争，硫酸盐还原产生的硫化物对甲烷菌的生长具有强烈的抑制作用，导致产甲烷菌活性降低甚至死亡。
[2]郑刚在对硫在自然界中的三种形态：单质硫、硫化物、硫酸盐三者的转化进行了描述，指出现有生物法处理高浓度硫酸盐废水的工艺存在启动时间长、处理速度慢、效率低、有机物消耗量大等问题。
[3]王凯军等指出，硫化物的抑制作用主要取决于水中游离H2S的浓度，因为细胞一般带负电，只有中性的H2S分子，才能接近并穿透细菌的细胞壁，进入细菌体内而发生毒害作用。一旦H2S穿透细胞壁它就能破坏细胞的蛋白质。H2S还可以通过形成硫链干扰代谢辅酶A和辅酶M。
[4]刘霞发现，当废水中硫酸根浓度超过500mg/L，或COD与硫酸盐的比值很低时，废水的处理会成问题。
在生产实践中，通过临时装置进行试验，结果表明，在好氧曝气环境中，只要有充足的COD作微生物营养供给，连续曝气的情况下，硫化物被连续氧化，转化成其它形态，无法累积于系统中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据水质指标评价法对含硫酸盐的醋酸污水可生化性判定，结果可生化性较好（B/C=0.49，BOD/COD＞0.3即表示可生化性好，比值越大越好）。不易生物降解的醋酸纤维素不在水中溶解，且其比重较大，大部分可在前端的物化沉淀池中通过絮凝沉淀去除。
（二）技术方案
在通过大量实验室小试与现场临时装置试验后，利用公司停产大修期间对污水生化系统进行了改造。
1.生化系统A/O厌氧工艺升级为A/O缺氧工艺，控制水解酸化池前端溶氧在0.2～1mg/l，保持整个水解酸化系统呈缺氧、兼氧状态运行；硫酸根被连续曝气鼓入的O2氧化为单质硫或其它无毒的中间价态，解决了长久以来的水解酸化池出水硫化物累积问题，采用气体检测仪器检测各池未再测出H2S。控制好氧生化池溶氧在2~4mg/l，创造硝化菌生长条件，完成了硝化反应过程。
2.采用独特的“填料法+活性污泥法”生物处理工艺，在保持水解酸化池、好氧生化池生物填料的情况下，改造了活性污泥回流系统，连续回流二沉池活性污泥，通过回流污泥、剩余污泥排放，控制污泥龄，培养硝化菌，监测SV30、SVI、MLSS，氨氮去除率长期大于95%，排口氨氮低于1mg/l，实现了氨氮的达标排放。
3．为解决厌氧池布水渠流通孔易堵塞导致各池布水不均等问题，制作了L型曝气管至池底连续曝气，保证了布水均匀性，充分发挥各池功能。解决了曝气头堵塞、填料结垢、填料架在腐蚀和承重增加的双重作用下垮塌的现象。在污水中和剂选择上，不断提升生石灰用量，减少氢氧化钠用量，一方面利用生石灰预去除水中硫酸根，另一方面中和剂成本大幅度降低。改造后生化出水沉降效果明显，无需再投加絮凝药剂。同时，改造后另一预料之外的情况是，整个生化系统池面水泡消失，不再需要每日投加消泡剂。分析原因为改造后通过控制污泥龄，硝化菌成为了优势菌种，产生泡沫的丝状菌无法大量繁殖。
本技术根据水质指标评价污水可生化性较好，将A/O（厌氧好氧）工艺改造为缺氧好氧的A/O工艺，杜绝了厌氧环境下硫酸盐的还原生成H2S不断累积后进入好氧生化池导致微生物中毒并大量消耗溶氧的过程。在解决了微生物中毒后，再通过控制MLSS、SRT等活性污泥指标，实现了COD、氨氮减排。
四、结束语
通过本技术应用，目前进口污水COD限值由设计初的600mg/l提升至1200mg/l，处理能力提升了100%；进口氨氮限值由设计初的6mg/l提升至40mg/l，处理能力提升了567%。
通过本应用，氨氮排放低至0.1mg/l，同时，COD排放也稳定控制在20mg/l以下，年氨氮减排10吨以上，年COD减排20余吨。改造后硫化物消除改善了周边环境，周边设备、仪器腐蚀现象得到改观，工作人员环境改善，更利于身体健康；对企业环境评价及周边大环境改善起到正面作用，环保效益、经济效益、社会效益明显。
参考文献
[1] 李继香.《含硫酸盐废水处理的研究》.河南:河南工业大学, 2013.
[2]郑刚.《高COD高硫酸根精细化工废水的微生物处理研究》.浙江大学.学位论文.2011
[3]王凯军,秦人伟.《发酵工业废水处理》.[M].北京.化学工业出版社出版2000年9月
[4]刘霞.《COD与硫酸盐低比值对城市废水处理的影响》.科技与企业.2013年;(16):348-348
论文作者:易树军 周宏 顾泽波
论文发表刊物:《科学与技术》2019年17期
论文发表时间:2020/1/15
标签：硫酸盐论文; 生化论文; 硫化物论文; 废水论文; 污泥论文; 工艺论文; 污水论文; 《科学与技术》2019年17期论文;