曝气生物滤池处理工业综合
废水提标改造技术研究
林齐1，2，宋永会1，2，李冬3，张杰3
（1.中国环境科学研究院城市水环境科技创新基地，北京100012；
2.中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室，北京100012；
3.北京工业大学建筑工程学院北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室，北京100124）
[摘要]针对曝气生物滤池工艺不具备脱氮除磷功能，特别是在处理工业综合废水时出水不能稳定达标排放的问题，提出了“化学除磷+气浮除油+水解酸化+前置反硝化曝气生物滤池”的全流程处理工艺，并通过中试研究对处理流程以及各个处理单元运行参数进行了优化，在水解酸化2.0h，投加混凝剂硫化铁量为40.0mg/L，气浮溶气压力3.5kg/cm2，AO池125%回流比，水力停留时间为20.0min的条件下，其出水达到国家一级A排放标准的要求。并对升级改造的建设和运行费用进行了核算，为同类污水处理厂的升级改造工程提供理论依据和数据支持。[关键词]工业综合废水；污水处理厂；曝气生物滤池；升级改造
[中图分类号]X703[文献标识码]A[文章编号]1009-1742（2013）03-0095-08
1前言
辽河流域的浑河中部城市群是辽宁乃至东北老工业区振兴的核心区域，随着工业化进程的高速发展，流域内工业园区正在蓬勃兴起，随之产生了大量工业综合废水。该类废水经园区内处理后，仍含有大量极难降解的有机污染物，水质可生化性极差，给所汇入的城镇污水处理厂带来较大的处理难度并造成干扰，直接导致出水不达标的问题[1~3]。与此同时，流域水环境质量改善的需求对污水处理厂出水提出了更加严格的要求，根据辽宁省环保局与辽宁省质量技术监督局联合颁布的《辽宁省污水综合排放标准》的要求，市级以上污水处理厂出水COD（chemical oxygen demand）、NH3-N（氨氮）和TN（总氮）的浓度要达到国家一级A排放标准，故污水厂目前亟需结合现有处理工艺进行升级改造研究，实现工业综合废水的达标排放[4~8]。
曝气生物滤池工艺由于其占地面积小、处理效果好等特点，在辽河流域内的污水处理厂尚占有一定的比例，出水基本达到二级排放标准，但随着难降解工业综合废水的汇入，导致滤池板结堵塞、生物膜脱落等现象的产生。针对工业综合废水存在的问题和曝气生物滤池的特点，进行了水解酸化和气浮除油的预处理研究，以及化学除磷和前置反硝化深度脱氮研究，使其出水达到一级A排放标准，为该类污水厂的升级改造提供理论依据和数据支持[9～13]。
2试验装置与试验方法
2.1试验水质
该研究选取沈阳市铁西区某污水处理厂，该污水厂日处理水量40万t，其中60%以上的进水为工业综合废水。如表1所示，从污水处理厂的进水水质指标来看，其有机污染物和固体悬浮物（SS）浓度都比较高，经过水厂现有的两级曝气生物滤池工艺
[收稿日期]2012-12-11
[基金项目]国家科技重大专项水专项资助课题（2008ZX07208-003，2012ZX07202-005）
[作者简介]张杰（1938―），男，辽宁本溪市人，中国工程院院士，教授，博士生导师，研究方向为水处理与水环境恢复；
E-mail：282031@
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2013年第15卷第3期
中国工程科学
处理，出水基本上能够达到国家二级排放标准，但对比一级A 标准，一方面需要进一步去除水中的
COD 、SS 和NH 3-N ；另一方面还需要增加脱氮除磷的功能。
表1
污水处理厂进出水水质指标
Table 1
Inflow and outflow characteristics of wastewater treatment plant
mg/L
水质标准进水水质出水水质二级标准一级A 标准
COD
200~100050~120＜100＜50
BOD 50~20020~50＜30＜10
SS 100~30010~50＜30＜10
NH 3-N 20~5010~30＜25＜5
TN 30~6030~60—＜15
TP 1~51~5＜3＜0.5
注：BOD 为生化需氧量，TP 为总氮，TP 为总磷
2.2试验装置
针对工业综合废水的特性以及污水处理厂现
有工艺特点，设计了深度处理的全流程工艺，中试装置主要包括混凝池、气浮池、水解沉淀池和前置反硝化曝气生物滤池4个处理单元。
如图1所示，其中絮凝池柱高1.6m ，直径0.6m ，原水和混凝剂溶液均从距底部1.2m 处注入，内设JJ -1大功率电动搅拌器，使原水和混凝剂充分混合，以去除原水中的SS 和TP ；溶药池采用相同设计参数，同样使用搅拌器使固体混凝剂充分溶解为液状，并由蠕动泵注入絮凝池；气浮池接触室高2.2m ，直径0.12m ，分离室高2.4m ，直径0.32m ，加入混凝剂的原水使用DP -130高压隔膜泵、与空气充分混合的回流液使用尼克尼20FPD04Z 气液混合泵从接
触室底部共同注入，经分离室将其中的泡沫残渣去除，并从顶部平台排出；水解沉淀池柱高4.5m ，直径0.5m ，盛装厌氧污泥，污水从底部注入，经污泥层去除部分SS 和COD ；前置反硝化曝气生物滤池使用柱高4.3m ，直径0.5m 的有机玻璃滤柱填装火山岩滤料，滤柱中的火山岩滤料粒径分别为6～8mm 、4～6mm 和3～5mm ，其中承托层高0.3m ，滤料高4.0m ，水面超高1.0m ，设计三级生物滤柱分别为反硝化DN 池、氧化硝化CN 池和硝化N 池，即分别进行反硝化、氧化和硝化反应，对污水中的TN 、COD 和NH 3-N 进行生化去除，CN 池和N 池使用空压机进行曝气，三级滤柱均采用向上流方式，使用高压隔膜泵从底部注水。中试装置日处理水量2t
。
图1中试装置示意图
Fig.1
Schematic of pilot experiment
2.3水质分析方法
TN 的测试采用过硫酸钾氧化法，NH 3-N 的测试
采用纳氏试剂比色法，硝酸盐氮的测试采用麝香草酚分光光度法，亚硝酸盐氮的测试采用N-（1-奈基）-乙二胺分光光度法，COD 的测试采用重铬酸钾法，DO （溶解氧）的测试使用溶解氧快速测定仪[14]。
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