关键词：A/O+MBR；PCB废水处理；氨氮
前言
氨氮一直以来是PCB废水处理中的达标难点。原来业内执行的最高标准NH4-N<15mg/L尚难稳定达标。《电镀污染物排放标准GB21900-2008》表3要求总排口NH4-N<8mg/L（备注：有地方行业标准的应优先执行地方行业标准），这使环保行业面临着巨大的压力。新标准迫使我们在技术上必须有所突破。
PCB废水中的氨氮主要来源于PCB企业中的碱性蚀刻、OSP、中和和生活污水。目前氨氮主要去除工艺主要：空气吹脱与水蒸气提气法、折点氧化法、生化法、化学沉淀法、电解法、离子交换法和吸附法。生化法因处理效果好、运行成本低、稳定可靠、不易造成二次污染，近年来得到广泛的应有。
氨氮生化处理经典工艺是厌氧氨化→好氧亚硝化（亚硝化菌）→好氧硝化（硝化菌）。比较新的工艺有短程反硝化、厌氧氨氧化等。本中试及改造工程主要以硝化、亚硝化理论为基础。暂不对厌氧氨氧化等新技术进行探讨。
1、工程概况
选取广东省某污水厂做提标试点，执行标准为广东省《电镀水污染物排放标准DB44/1597-2015》中表3标准要求。该污水厂为PCB工业园污水处理厂，设计水量12000m/d。原有的生化工艺为A/O+MBR，提标改造后改为A/O+MBR工艺。改造方法是在原有池体内增加隔墙和潜水搅拌机，在原有好氧池内部增加缺氧段，并预留进一步升级为A/O+MBR的改造空间，以强化系统的脱氮除磷能力，使出水稳定达到广东省《电镀水污染物排放标准DB44/1597-2015》中表3标准。为了科学合理地实施改造，我司特按目标工艺A/O+MBR工艺、A3/O+MBR工艺等比缩小各做1套总池容5m的中试装置。改造完成后，废水站工艺流程如图一所示：
图一 工艺流程图
2、试验方法
从生化进水提升管上引出一根支管，用流量计控制，按210L/H的流量连续进入中试装置中与实际工程水源一致。通过每7-15天改变一个参数来试验提标改造所用工艺的可行性。
2.1 中试/大试装置
水解酸化池HRT=7.0h，缺氧池HRT=4.4h，好氧池HRT=6.4h，MBR池HRT=4.2h。
2.2 化验方法
pH——上海雷磁仪器厂pHS-3C型pH计。
CODcr——微波快速消解法。
Cu——火焰原子吸收分光光度法。
Ni——火焰原子吸收分光光度法。
NH4-N——纳氏试剂分光光度法。
TN——碱性过硫酸钾氧化紫外分光光度法。
TP——过硫酸钾氧化-氯化亚锡还原分光光度法。
2.3 生化进水水质
生化中试装置进水为物化系统出水，与原有在用生化系统进水水质一致。生化进水水质如下：pH=7.8-9.5，CODcr≈175mg/L，NH4-N≈65mg/L，TN≈150mg/L，TP≈4mg/L。
3、影响因素验证
3.1水温
水温是一个变化不大但是影响很大的指标。水温低于15℃或高于38℃时，很多细菌的活性会受到明显抑制；低于5℃时，硝化反应几乎停止。据中试及工程实践检验，PCB废水进生化系统的水温通常不会高于38℃，但会受低温的影响。工程实践证明，当水温低于15℃时，硝化细菌活性会受到明显抑制，但仍可达标。更低的温度需要进一步验证。
3.2 pH
一般认为硝化反应最佳pH=6.5-8.5。经半年多中试、并用A/B两套并联生化系统中的一套进行3个月调试验证并结合该厂投产4年多来运行数据，好氧池pH=5.0-9.0，常温下，生化出水NH4-N都在5.00mg/L以内。特别是pH=6.00-8.50，生化出水NH4-N<1.0mg/L。只要把pH控制在总排口需要的pH=6-9以内，NH4-N<3.00mg/L没有明显影响。只要保证缺氧池反硝化正常进行，亚硝酸盐及硝酸盐积累对好氧氨氧化菌的抑制可以有效避免。从而保证NH4-N得以高效去除。
3.3 COD
在实际生产中，有机碳含量主要靠COD来控制，不是用BOD5或者TOC等。Fe2+、S2-等造成的干扰在好氧池中对COD的影响不大，因此笔者认为在日常生产中用COD来控制水质更及时有效。
硝化细菌为好氧自养菌，在有大量有机碳源存在的情况下。硝化菌不能成为优势菌种。NH4-N的降解效率会大幅降低，甚至完全被抑制。经过中试和工程检验，好氧池出水COD≤70mg/L，生化出水NH4-N<8.00mg/L。此时因为MBR的截留作用出水COD<50mg/L，能满足表三要求。当好氧池出水COD>70mg/L时，出水NH4-N不能稳定达标。当好氧池进出水COD均在50mg/L以下时，硝化细菌有较高的活性，生化出水NH4-N可以稳定在8.00mg/L以下。PCB废水是低C/N废水，自身碳源不足以完成反硝化，需要人工补加甲醇、葡萄糖、蛋白胨等有机碳源。此时，必须严格控制投加量，以免影响NH4-N及TN、TP的处理效果。
3.4污泥浓度
MLVSS是一个反应活性污泥浓度的指标。中试以15天为一个周期，从MLVSS=5g/L开始逐步降低污泥浓度，系统稳定后MLVSS/MLSS通常稳定在0.5-0.8之间。由于MLSS、MLVSS检测比较费时，但比较稳定，通常用SV30来控制。一般可以用好氧池SVI=50-100ml/g估算对应的SV30以便控制泥量、判断污泥状况。
3.5 SVI
在传统工艺中，生化系统末端会设计一个二沉池来实现泥水分离。SVI是一个控制污泥状况、防止膨胀重要指标，一般要求SVI=50-150ml/g，一般SVI>200ml/g时出现丝状菌性污泥膨胀。但是在引进MBR技术之后，污泥膨胀便不再是令人生畏的事故。PCB废水生化系统很少出现污泥膨胀，并且缺氧段控制DO≤0.2mg/L可以有效抑制污泥膨胀。即便出现丝状菌膨胀，MBR也能很好地实现泥水分离。SVI在本工艺中是几乎可以忽略不计的指标。
3.6 DO
传统活性污泥法要求好氧池DO=1.00-2.00mg/L。也有观点认为好氧池控制DO=1.0-5.0mg/L。经中试及工程验证，好氧池DO=0.50-7.00mg/L，NH4-N都能降到8.00mg/L以内。但因常规溶解氧仪允许误差是0.20mg/L，要严格控制DO=0.50mg/L而不缺氧很难实现。主流观点认为DO=0.5-1.0mg/L容易出现污泥膨胀，而A2/O+MBR工艺处理PCB废水不需要担心污泥膨胀，也不容易出现污泥膨胀。好氧池DO=0.7-1.0mg/L也是可选的操作范围。DO>5.50mg/L，污泥容易自氧化。但短时间DO=5.50-7.00mg/L是不影响NH4-N达标的。中试及我司工程均采用浸没式MBR，用吹扫曝气抖动膜丝。容易造成MBR池DO偏高，类似应用中应注意控制曝气量，控制DO=0.70-5.50mg/L。
3.7重金属
线路板废水的主要重金属只有Cu和Ni，生化进水Cu≤2.0mg/L，Ni≤1.0mg/L，微生物均保持足够的活性。表三要求水质远在试验范围以内，若依表三标准执行，重金属对微生物没有明显抑制和毒害。
3.8 无机碳源
硝化细菌为好氧自养菌。合成细胞的碳源是无机碳。用纯碱来调节pH同时补充无机碳源可以使系统运行更平稳。
3.9 泥龄
硝化细菌为好氧自养菌，繁殖速度慢。从NH4-N处理角度和减少排泥量考虑，泥龄越长越好。
3.10 污泥负荷
Nitrosomonas自养型亚硝化分解速度为7mgNH4-N/（gMLVSS.h）。经中试及大试验证，NH4-N污泥负荷取5-6mgNH4-N/（gMLVSS.h）是稳定可靠的。接近7mgNH4-N/（gMLVSS.h）若来水NH4-N突然升高，则MBR膜池内NH4-N有个别数据8.00-12.8mg/L，经MBR截留后，NH4-N<8.00mg/L。
3.11 厌氧氨化
在厌氧环境下，厌氧菌会把水中的氨基磺酸等有机氮释放出来，使NH4-N增加。生化进水NH4-N只有60-70mg/L，水解酸化池的NH4-N却可以达到100-120mg/L。因此，在设计和运行中应以予充分的重视。设计时去除的NH4-N不应该是进出水的差值，而应改用厌氧氨化后的NH4-N或者进水NH4-N的1.5-2.0倍计算。以免造成池容不足或者曝气不足，影响NH4-N达标。
4、结论及展望
在不增加池容的前提下，A2/O+MBR工艺比原有的A/O+MBR工艺处理COD、NH4-N的效果好很多。在常温下，控制好运行参数，NH4-N可以稳定达到广东省《电镀水污染物排放标准DB44/1597-2015》中表3标准。日常控制的关键参数为好氧池进水COD≤70mg/L、DO=0.70-5.50mg/L，污泥浓度MLVSS≈2g/L，确保硝化菌的活性和维持较低的NH4-N负荷，出水NH4-N可以稳定在表三要求的8.00mg/L以内，并有比较大的参数改变空间。系统耐冲击性较强、操作简单、运行稳定。经此改造系统具备了A/O系统所不具备的同步脱氮除磷功能。生化系统得到了有效而经济的升级。
以往线路板废水生化系统大多按A/O工艺设计，难以达到表3要求。本技术用于PCB废水生化系统的升级改造或新工程建设中会有相当好的经济效益和社会效益。
参考文献：
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[3] 秦琦，宋乾武，吴兆晴，等.PCB 行业环境治理之技术需求[J].环境工程技术学报，2012，2（5）：456-460.
作者简介：
王春凤（1986年1月），女，汉族，福建省，学士，环境工程管理。
论文作者:王春凤
论文发表刊物:《基层建设》2016年15期
论文发表时间:2016/11/18
标签：生化论文; 污泥论文; 工艺论文; 废水论文; 碳源论文; 系统论文; 中试论文; 《基层建设》2016年15期论文;