高负荷曝气法在生物制药废水中的应用

[摘要]高负荷曝气法活性污泥主要由世代短、适应性好和繁殖能力强的细菌组成，能较快适应水质的变化，具有较好的抗冲击负荷能力。文章以某生物制药厂废水处理中高负荷曝气法的实际应用，阐明高负荷曝气法的特点、工艺设计中应注意的问题和适应性。

[关键词]高负荷曝气法；生物制药废水；溶解氧；污泥浓度；粉末活性炭；污泥调理

[中图分类号]X5 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2013)04-0091-01

Application of High-load Aeration in Biopharmaceutical Wastewater

Ma Zhiguo

Abstract: High-load activated sludge aeration by short generations, adaptability and reproductive ability of bacteria can quickly adapt to changes in water quality, has good resistance to impact load. Article was to clarify the characteristics of high-load aeration process design should pay attention to the problem and adaptability to the practical application of the law of high-load aeration in a bio-pharmaceutical wastewater treatment.

Keywords: High-load aeration；bio-pharmaceutical wastewater；dissolved oxygen；sludge density；PAC；sludge conditioning

高负荷曝气法又称短时曝气法或不完全活性污泥法，工艺的主要特点是负荷率高、曝气时间短，去除有机物以吸附为主，污泥产量较普通活性污泥法多40 %以上。高负荷曝气法CODCr 去除率在40 %~70 %之间，出水一般不能直接排放，其后常接低负荷曝气法构成AB 法。

该生化制药厂生产废水主要来自糖化、发酵和提取工序，车间废水间歇排放，一天内水质波动范围大，CODCr 浓度较高，可生化性好。该生化制药厂原建有一套废水处理系统，出水水质执行广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第一时段三级标准，达标后废水排入附近污水处理厂。随着国家对环保排放要求越来越高，该厂废水处理站出水将执行广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第一时段二级标准，废水处理站原有工艺达不到新排放标准要求，故需对原有工艺进行改造。文章主要围绕高负荷曝气法的实际应用进行分析说明。

1 废水水量水质

该厂废水排放量为2400 m3/d，废水处理站每天24 h 运行，设计规模为100 m3/h。

根据该厂近来的实验室监测统计数据，废水处理站进水指标见表1。

表1 设计进水指标

Tab.1 Design water indicators

根据环保主管部门要求，该厂废水排放执行广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第一时段二级标准，具体水质指标见表2。

表2 设计出水指标

Tab.2 Design of output water

2 改造工艺的选择

2.1 原有工艺流程框图

2.2 工艺改造面临的问题

(1)该厂没有新的建设用地，只能利用现有构筑物进行工艺改造。

(2)改造期限只有一个月，时间较紧。

(3)该厂目前被居民区包围，由于废水处理站产生的臭味被周围居民投诉，水解酸化池已被停用；为防止调节池产生臭味，运行时废水在调节池的平均停留时间减少到5 h，导致生化池进水水质波动较大，运行不稳定，处理效率较低。

(4)该厂批准的改造资金有限，废水处理站除臭装置没有条件上，该厂要求工艺改造中不能使用厌氧工艺，改造后废水处理站不能产生明显臭味。

(5)接触氧化池CODCr 去除率低于60 %，终沉池出水CODCr600~800 mg/L。

2.3 工艺改造思路

该厂车间废水间歇排放，一天内废水CODCr在800~2500 mg/L之间波动，调节池虽然有1200 m3的有效池容，但废水在调节池停留时间稍长就会产生臭味，实际运行时调节池保持低水位，废水在调节池停留时间只有5 h，直接导致接触氧化池进水的CODCr不断大幅波动，接触氧化池生物膜处于不稳定状态，生物膜经常脱落，接触氧化池停留时间虽长达22 h，但实际CODCr 去除率低于60 %，因此工艺改造的关键在于提高废水处理站的抗冲击负荷能力。经过综合分析，决定将水解酸化池和初沉池改造为高负荷曝气系统；原接触氧化池和二沉池作为低负荷曝气系统，高负荷曝气系统和低负荷曝气系统拥有各自的污泥回流系统和微生物种群，以利于发挥各自作用。高负荷曝气池去除有机物以吸附为主，抗冲击负荷能力强，能较好适应该废水水质波动大的情况，运行灵活，出水水质较为稳定；由于进水水质稳定，低负荷曝气池内微生物成长良好，种群相对稳定，去除效率高，出水水质较好。

2.4 改造后工艺流程框图

2.5 工艺改造说明

将水解酸化池改造为高负荷曝气池，高负荷曝气池负荷高，活性污泥浓度大，耗氧速度快，因此采用供气量大、氧利用率高的旋混式曝气器，提供足够的溶解氧；初沉池改造为中沉池，增加污泥回流系统；接触氧化池更换老化的曝气器。

工艺改造设计参数如下：

高负荷曝气池：水力停留时间3.3 h，5.8 kg BOD5/m3·d。

中沉池：沉淀时间1.5 h，表面水力负荷1.5 m3/m2·h。

接触氧化池：水力停留时间22 h，0.52 kg BOD5/m3·d。

终沉池：沉淀时间3.0 h，表面水力负荷0.65 m3/m2·h。

3 改造后运行效果

工艺改造按期完成后即转入调试期，由于废水中含有菌体，污泥培养和驯化较为顺利，经过1 个月的调试，生化系统运行趋于稳定，高负荷曝气池泥浓度维持在4000~6000 mg/L，溶解氧控制在0.5~0.8 mg/L，活性污泥呈黄褐色，有土腥味，CODCr 去除率40 %~70 %，中沉池出水CODCr 500~800 mg/L；接触氧化池生物膜较厚，悬浮污泥较少，水较清，CODCr 去除率80 %以上，终沉池出水CODCr＜160 mg/L。

当地环保监测站于调试2 个月后开始连续取样检测，检测结果表明废水处理站出水各项水质指标均达到广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第一时段二级标准要求，顺利通过环保验收。

该项目验收半年后甲方生产车间调整提取工艺，车间排水夹杂大量粉末活性炭，经实际运行发现，高负荷曝气池进入粉末活性炭后，活性污泥中心可见活性炭粉末，污泥沉降性能有很大提高，中沉池出水较原来清，高负荷曝气池CODCr 去除率较原来提高15 %左右。

4 存在问题

为节省投资，高负荷曝气池与接触氧化池共用一条供风主管，由于高负荷曝气池旋混式曝气器阻力损失比接触氧化池膜片式小，导致高负荷曝气池供氧多，接触氧化池供氧少，虽通过在风管上增加风量调节阀予以解决，但风量调节时需要操作很多阀门，非常不方便。

高负荷曝气池产生较多的剩余污泥，导致整个系统污泥量比改造前增加一倍，并且污泥透水性较差，厢式压滤机滤布容易堵塞，经过多种方法实验，最终采用在污泥浓缩池加曝气管进行长时间的鼓风曝气，然后加PAM 进行调理后，从而解决了污水脱水难的问题。

5 结论

(1)高负荷曝气法活性污泥主要由世代短、适应性好和繁殖能力强的细菌组成，能较快适应水质的变化，抗冲击负荷能力强。

(2)高负荷曝气法去除有机物以吸附为主，反应速度快，在负荷高达5.8 kg BOD5/m3.d，水力停留时间仅3.3 h 的情况下，CODCr去除率稳定在40 %~70 %，并可通过投加粉末活性炭的方法来提高高负荷曝气法的CODCr 去除率。

(3)高负荷曝气法耗氧速率很快，宜采用氧利用率高的中、大气泡曝气器；高负荷曝气法宜设置单独的曝气系统和污泥回流系统，可根据进水水质的变化灵活控制溶解氧和活性污泥浓度，提高其应变能力。

(4)高负荷曝气法污泥产量较普通活性污泥法多40 %以上，且污泥脱水性能较差，应配置2 座污泥浓缩池，并采用曝气、加PAM等方法对污泥进行污泥调理，提高污泥脱水性能。

(5)高负荷曝气法即可单独使用，又可与低负荷曝气法组成AB 法使用，在制药废水、屠宰废水和食品废水等工业废水处理中有较广阔的应用前景。

参考文献

[1]唐受印，戴友芝．水处理工程师手册[M]．北京：化学工业出版社，2000．

[2]张志杰．环境工程手册，水污染防治卷[M]．北京：高等教育出版社，1996．

[3]阮文权．废水生物处理工程设计实例详解[M]．北京：化学工业出版社，2008．

[4]胡晓东．制药废水处理技术及工程实例[M]．北京：化学工业出版社，2006．

(本文文献格式：马志国．高负荷曝气法在生物制药废水中的应用[J]．广东化工，2013，40(4)：91)

[作者简介] 马志国(1978-)，男，湖北汉川人，大学本科，主要研究方向为水污染控制工程。