銘盛環(huán)境——工業(yè)污水，工業(yè)廢水處理專(zhuān)家，提供污水處理解決方案

　　某黃金礦山采用全泥氰化工藝，處置才能為500t/d，產(chǎn)生的廢水量為1800m3/d。該廢水中含有大量的COD、硫氰酸鹽及氰化物等典型污染物，經(jīng)現(xiàn)有生物處置單元處置后，出水中氰化物可到達(dá)排放規(guī)范。但是，硫氰酸鹽及氰化物生物降解的同時(shí)，不可防止地產(chǎn)生副產(chǎn)物———氨氮。生物處置單元中，硝化細(xì)菌及亞硝酸鹽氧化菌受水溫、重金屬離子、氰化物、硫氰酸鹽等要素的影響，經(jīng)常發(fā)作出水中氨氮超標(biāo)的現(xiàn)象。因而，為保證當(dāng)?shù)厮h(huán)境質(zhì)量和礦山的正常生產(chǎn)，亟需開(kāi)發(fā)新的、后續(xù)的污水處置工藝，以提升氨氮的處置效率和處置系統(tǒng)最終出水水質(zhì)。

　　本文針對(duì)廢水水質(zhì)特征(包括抑止特性、氨氮、亞硝酸鹽氮)，采用生化法對(duì)其實(shí)施處置實(shí)驗(yàn)，討論了HMBR法對(duì)氨氮和COD的去除特征，肯定了最佳實(shí)驗(yàn)條件，為其工業(yè)化應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

　　1、實(shí)驗(yàn)局部

　　1.1 儀器及藥劑

　　實(shí)驗(yàn)儀器：UV-1700紫外分光光度計(jì)；DELTA320pH計(jì)；AA6300原子吸收分光光度計(jì)；IC1000離子色譜儀;化學(xué)滴定安裝。

　　實(shí)驗(yàn)藥劑：葡萄糖、碳酸鈉、檸檬酸、次氯酸鈉、EDTA-2Na、磷酸、氫氧化鈉，實(shí)驗(yàn)所用藥劑均為剖析純。

　　1.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

　　整個(gè)反響體系包括：外排水箱、復(fù)合式膜生物反響器(HMBR)、曝氣系統(tǒng)、進(jìn)出水系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和回流系統(tǒng)等。其中，復(fù)合式膜生物反響器主體總有效容積60L，缺氧區(qū)有效容積10L，并設(shè)置攪拌器。整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)見(jiàn)圖1。

　　1.3 礦山外排水水質(zhì)

　　實(shí)驗(yàn)期間，取該黃金礦山外排水(HMBR進(jìn)水)實(shí)施水質(zhì)剖析，結(jié)果見(jiàn)表1。

　　由表1可知：礦山外排水中氨氮、COD質(zhì)量濃度分別為29.99～310.65mg/L、45.24～140.30mg/L，均超越了GB8978—1996《污水綜合排放規(guī)范》規(guī)則的請(qǐng)求(氨氮≤15mg/L、COD≤100mg/L)。此外，礦山外排水pH值5.63～7.82，均勻值6.19，遠(yuǎn)低于硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的最佳生存pH值7.0～7.2。

　　2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

　　2.1 系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)條件

　　實(shí)驗(yàn)條件：缺氧區(qū)+好氧區(qū)+膜區(qū)，三級(jí)完整混合式反響器串聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)，控制好氧區(qū)DO為2～3mg/L，污泥濃度控制在10000～12000mg/L，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)踐水力停留時(shí)間(HRT)為2.34d，回流比為600%，膜面積為0.1m2，膜區(qū)采用動(dòng)態(tài)曝氣方式，在線化學(xué)清洗措施為“檸檬酸+水-次氯酸鈉”。依據(jù)水質(zhì)特征和處置目的，在好氧區(qū)pH為弱酸性(運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅰ))及中性(運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅱ))條件下，以活性污泥方式運(yùn)轉(zhuǎn)，研討HMBR法對(duì)氨氮和COD等典型污染物的去除特征。系統(tǒng)詳細(xì)運(yùn)轉(zhuǎn)條件見(jiàn)表2。

　　2.2 氨氮去除特征

　　2.2.1 運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅰ)

　　在運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅰ)條件下，啟動(dòng)階段同步增加進(jìn)水COD(采用葡萄糖為碳源)及礦山外排水比例，控制碳氮比3.0gCOD/gTN左右;運(yùn)轉(zhuǎn)階段，為緩解膜污染，好氧區(qū)pH控制在弱酸性條件下(好氧區(qū)目的pH值6.00～6.80)，碳氮比2.0～4.0gCOD/gTN(最佳為3.0gCOD/gTN左右)。動(dòng)態(tài)曝氣運(yùn)轉(zhuǎn)周期為12min，運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間分別采用10min-2min及8min-4min。在pH弱酸性條件下，好氧區(qū)pH變化特征及HMBR對(duì)礦山外排水中氨氮的去除特征見(jiàn)圖2和圖3。

　　由圖2可知：?jiǎn)?dòng)階段(0～24d)，好氧區(qū)pH值控制在5.85～7.51(pH逐漸降低);運(yùn)轉(zhuǎn)階段(25～124d)，好氧區(qū)pH值控制在5.13～6.50。

　　由圖3可知：?jiǎn)?dòng)階段(0～24d)，礦山外排水氨氮質(zhì)量濃度為47.58～507.25mg/L，HMBR出水氨氮質(zhì)量濃度降為0.28～23.11mg/L，氨氮去除率為95.44%～99.41%。運(yùn)轉(zhuǎn)階段(25～124d)，礦山外排水氨氮質(zhì)量濃度為432.26～793.13mg/L，HMBR出水氨氮質(zhì)量濃度降為0.56～216.67mg/L，氨氮去除率為63.91%～99.89%?！　≡谶\(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅰ)條件下，運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間由10min-2min改動(dòng)為8min-4min，HMBR對(duì)氨氮的去除特征并未發(fā)作大的改動(dòng)。在運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間為10min-2min的運(yùn)轉(zhuǎn)階段(25～92d)，HMBR出水氨氮質(zhì)量濃度降為0.56～216.67mg/L，氨氮去除率為63.91%～99.89%;在運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間為8min-4min的運(yùn)轉(zhuǎn)階段(93～124d)，HMBR出水氨氮質(zhì)量濃度降為62.50～200.65mg/L，氨氮去除率為70.52%～90.32%。

　　在運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅰ)條件下，HMBR出水氨氮的達(dá)標(biāo)率僅為26.09%，其出水水質(zhì)無(wú)法滿(mǎn)足處置請(qǐng)求。

　　經(jīng)計(jì)算，在運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅰ)條件下(運(yùn)轉(zhuǎn)周期12min，運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間分別采用10min-2min及8min-4min，均勻水溫25℃)，氨氮的去除速率為0.020～0.023kgN-NH3/(kgMLSS•d)。換算為20℃水溫條件下氨氮的去除速率為0.014～0.016kgN-NH3/(kgMLSS•d)，該去除速率為城市污水處置廠(無(wú)任何抑止要素，水溫20℃，氨氮的均勻去除速率為0.018kgN-NH3/(kgMLSS•d))氨氮去除速率的78%～89%。

　　2.2.2 運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅱ)

　　在運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅱ)條件下，啟動(dòng)階段同步增加進(jìn)水COD(采用葡萄糖為碳源)及礦山外排水比例，控制碳氮比2.5gCOD/gTN左右;運(yùn)轉(zhuǎn)階段，好氧區(qū)pH控制在中性條件(好氧區(qū)目的pH值6.80～7.20)，碳氮比2.0～3.0gCOD/gTN(最佳為2.5gCOD/gTN左右)。

　　在運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅱ)條件下，運(yùn)轉(zhuǎn)周期為12min(運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間8min-4min)及運(yùn)轉(zhuǎn)周期為6min(運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間4min-2min)。在pH中性條件下，好氧區(qū)pH變化特征及HMBR對(duì)礦山外排水中氨氮的去除特征見(jiàn)圖4和圖5。

　　由圖4可知：?jiǎn)?dòng)階段(0～24d)，好氧區(qū)pH值控制在6.88～7.64(pH逐漸降低);運(yùn)轉(zhuǎn)階段(25～124d)，好氧區(qū)pH值控制在6.81～7.62。

　　由圖5可知：?jiǎn)?dòng)階段(0～24d)，礦山外排水氨氮質(zhì)量濃度為602.55～1151.54mg/L，HMBR出水氨氮質(zhì)量濃度降為1.38～9.51mg/L，氨氮去除率為98.84%～99.78%。運(yùn)轉(zhuǎn)階段(25～124d)，礦山外排水氨氮質(zhì)量濃度為254.26～1053.26mg/L，HMBR出水氨氮質(zhì)量濃度降為0.56～12.36mg/L，氨氮去除率為96.74%～99.93%。值得留意的是，在pH中性條件下共運(yùn)轉(zhuǎn)124d，HMBR處置系統(tǒng)出水氨氮全部穩(wěn)定到達(dá)處置請(qǐng)求。

　　在運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅱ)條件下，運(yùn)轉(zhuǎn)周期由12min(運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間8min-4min)改動(dòng)為6min(運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間4min-2min)，HMBR對(duì)氨氮的去除特征并未發(fā)作大的改動(dòng)。在運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間為8min-4min的運(yùn)轉(zhuǎn)階段(25～92d)，HMBR出水氨氮質(zhì)量濃度降為0.56～12.34mg/L，氨氮去除率為99.81%～99.93%;在運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間為4min-2min的運(yùn)轉(zhuǎn)階段(93～124d)，HMBR出水氨氮質(zhì)量濃度降為0.65～12.36mg/L，氨氮去除率為96.74%～99.78%。上述結(jié)果標(biāo)明：在運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅱ)條件下，HMBR出水氨氮的達(dá)標(biāo)率為100%，其出水水質(zhì)可穩(wěn)定到達(dá)處置請(qǐng)求。同時(shí)應(yīng)留意，雖然運(yùn)轉(zhuǎn)周期由12min降為6min，但HMBR處置系統(tǒng)的處置性能并未受影響。

　　經(jīng)計(jì)算，在運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅱ)條件下(運(yùn)轉(zhuǎn)周期12min，運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間8min-4min，以及運(yùn)轉(zhuǎn)周期6min，運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間4min-2min，均勻水溫22℃)，氨氮的去除速率為0.023～0.027kgN-NH3/(kgMLSS•d)。換算為20℃水溫條件下氨氮的去除速率為0.020～0.024kgN-NH3/(kgMLSS•d)，該去除速率為城市污水處置廠(無(wú)任何抑止要素，水溫20℃)氨氮去除速率的1.11～1.31倍。

　　2.3 COD去除特征

　　2.3.1 運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅰ)

　　在運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅰ)條件下，啟動(dòng)階段同步增加進(jìn)水COD(采用葡萄糖為碳源)及礦山外排水比例，控制碳氮比3.0gCOD/gTN左右;運(yùn)轉(zhuǎn)階段，為緩解膜污染，好氧區(qū)pH控制在弱酸性條件下(好氧區(qū)目的pH值6.00～6.80)，碳氮比2.0～4.0gCOD/gTN(最佳為3.0gCOD/gTN左右)。運(yùn)轉(zhuǎn)周期為12min，運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間分別采用10min-2min及8min-4min。在pH弱酸性條件下，HMBR對(duì)COD的去除特征見(jiàn)圖6。

　　由圖6可知：?jiǎn)?dòng)階段(0～24d)，礦山外排水COD質(zhì)量濃度為137.25～566.10mg/L。隨著礦山外排水比例的增加，COD質(zhì)量濃度降低(由第一天的486.26mg/L降為137.25mg/L)，HMBR出水COD質(zhì)量濃度為27.90～132.02mg/L；COD去除率由運(yùn)轉(zhuǎn)初期的89.29%降落為67.02%。運(yùn)轉(zhuǎn)階段(25～124d)，礦山外排水COD質(zhì)量濃度為42.26～207.62mg/L，HMBR出水COD質(zhì)量濃度降為27.45～80.36mg/L，COD去除率為18.32%～79.63%。

　　在運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅰ)條件下，運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間由10min-2min改動(dòng)為8min-4min，HMBR對(duì)COD的去除特征并未發(fā)作大的改動(dòng)。在運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間為10min-2min的運(yùn)轉(zhuǎn)階段(25～92d)，HMBR出水COD質(zhì)量濃度為27.45～80.36mg/L，COD去除率為18.32%～79.63%;在運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間為8min-4min的運(yùn)轉(zhuǎn)階段(93～124d)，HMBR出水COD質(zhì)量濃度為32.65～65.26mg/L，COD去除率為23.78%～68.15%。

　　在運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅰ)條件下，HMBR出水COD的達(dá)標(biāo)率為91.30%，其出水水質(zhì)能夠滿(mǎn)足處置請(qǐng)求。

　　2.3.2 運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅱ)

　　在運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅱ)條件下，啟動(dòng)階段同步增加進(jìn)水COD(采用葡萄糖為碳源)及礦山外排水比例，控制碳氮比2.5gCOD/gTN左右;運(yùn)轉(zhuǎn)階段，好氧區(qū)pH控制在中性條件(好氧區(qū)目的pH值6.80～7.20)，碳氮比2.0～3.0gCOD/gTN(最佳為2.5gCOD/gTN)。運(yùn)轉(zhuǎn)周期為12min(運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間8min-4min)及運(yùn)轉(zhuǎn)周期為6min(運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間4min-2min)。在pH中性條件下，HMBR對(duì)COD的去除特征見(jiàn)圖7。

　　由圖7可知：?jiǎn)?dòng)階段(0～24d)，礦山外排水中COD質(zhì)量濃度為78.60～361.70mg/L，HMBR出水COD質(zhì)量濃度為51.26～135.26mg/L，COD去除率為29.24%～65.11%。運(yùn)轉(zhuǎn)階段(25～124d)，礦山外排水COD質(zhì)量濃度為78.60～264.26mg/L，HMBR出水COD質(zhì)量濃度降為26.35～125.26mg/L，COD去除率為16.35%～82.40%。

　　在運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅱ)條件下，運(yùn)轉(zhuǎn)周期由12min(運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間為8min-4min)改動(dòng)為6min(4min-2min)，HMBR對(duì)COD的去除特征并未發(fā)作大的改動(dòng)。在運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間為8min-4min的運(yùn)轉(zhuǎn)階段(25～92d)，HMBR出水COD質(zhì)量濃度為26.35～125.26mg/L，COD去除率為32.68%～82.40%;在運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間為4min-2min的運(yùn)轉(zhuǎn)階段(93～124d)，HMBR出水COD質(zhì)量濃度為48.26～102.36mg/L，COD去除率為16.35%～66.78%。

　　在運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅱ)條件下，HMBR出水COD的達(dá)標(biāo)率為86.96%，其出水水質(zhì)能夠滿(mǎn)足處置請(qǐng)求。

　　3、結(jié)論

　　1)依據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅰ)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，肯定20℃水溫條件下氨氮的去除速率為0.014～0.016kgN-NH3/(kgMLSS•d)。該去除速率為城市污水處置廠(無(wú)任何抑止要素，水溫20℃，氨氮的均勻去除速率為0.018kgN-NH3/(kgMLSS•d))氨氮去除速率的78%～89%。

　　2)依據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅱ)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，肯定20℃水溫條件下氨氮的去除速率為0.020～0.024kgN-NH3/(kgMLSS•d)，該去除速率為城市污水處置廠(無(wú)任何抑止要素，水溫20℃)氨氮去除速率的1.11～1.31倍。

　　3)倡議采用運(yùn)轉(zhuǎn)工況(Ⅱ)的工藝條件實(shí)施礦山氨氮工業(yè)廢水處理及工業(yè)化應(yīng)用，即pH值為6.80～7.20，碳氮比3.0gCOD/gTN，運(yùn)轉(zhuǎn)周期6min(運(yùn)轉(zhuǎn)-間歇時(shí)間4min-2min)，在線化學(xué)清洗措施為“檸檬酸+水-次氯酸鈉”，HRT為2.34d。在該工況條件下，礦山外排水中的氨氮和COD處置后均能到達(dá)GB8978—1996《污水綜合排放規(guī)范》一級(jí)請(qǐng)求。