多行业工业废水处理生化系统增效新技术

【中国环保在线 技术前沿】工业废水治理必须从源头控制、清洁生产、工艺更新、绿色低碳开始，之后才进入固液分离、生化反应、投加药剂、物化措施等各类技术，有增效潜力的应该是在生化系统做文章，通过生化系统增效，减轻其他技术的压力，会比直接选药剂上膜技术更有效。
一、工业废水处理生化段增效需求
我们通常面对工业企业生化段提标增效要求是高总氮、高氨氮、高总磷、高COD、高BOD的工业废水如何在下列条件下能够达到排放控制要求：
减少土建改造工程，可以依靠原有设施实现提标改造；
见效快，可在一个月内对污染物去除产生效果；
运行成本低，减少原有工艺投药量等各类提高成本的因素；
可适应水温不超过55度、盐度不超过45000 ppm的极端条件工业废水；
可同时削减重金属等有毒有害物质；
可有效提高生化污泥作用；
终可提升原土建设施处理水量提高(80%~100%)；
或终可提升原土建设施允许进水浓度(80%~100%)。
以上八点要求近乎苛刻，但现在已有通过复合微生物菌和增效载体产生强化生化反应的移动生物膜来实现这八点要求，此项技术已形成标准化的产品。
二、三合一生物菌剂产品
包括：复合微生物菌剂、增效载体和营养剂三位一体。
1、复合微生物菌剂
通过不同的自然环境中筛选出来的经过复配后形成活菌数大于800亿的复合微生物菌群，抗逆性显著提高，可以适应55度的高温，45000 ppm以下的盐度。微生物菌剂由好氧菌、厌氧菌和兼氧菌组成，如：可以降解石油及其衍生物等碳氢化合物的复合除油菌；提高水体中磷的生化去除效率的复合聚磷菌；快速消除水体氨氮和亚硝酸盐的复合脱氮菌；提高硫化物去除效果、解除硫化物对污泥的抑制作用的复合脱硫菌；提高好氧系统COD去除率、消除有机污染物的活性生物菌；通过改善和稳定产甲烷菌的条件提高厌氧效率和产气量的厌氧生物菌；可以针对不同需求定向培养针对性菌剂，实现更高的处理效果。
2、增效载体
增效载体为具有发达的不同规格的多元化微米级微孔材料制成的黑色粉剂，可以给微生物建立一个优良的生存，新陈代谢及高富集的环境，提高微生物附着率，形成大型菌团，细菌富集数量相比传统活性污泥法可以大幅增长，可在短时间内(一周挂膜一圈)，外部好氧菌，中间兼氧菌，空隙内部厌氧菌的菌团结构，相当于大幅降低了水力停留时间，提高有机物、氨氮、总氮、总磷的去除率，改善出水水质。在废水池中形成流动型无死角、全覆盖型的生物膜，全天候进行硝化和反硝化过程。
增效载体的微孔结构可同时提高吸附有毒有害物质的能力，可以吸附COD、BOD、苯胺、氰化物、重金属等物质，帮生化系统解毒，特别是对锑、铬、镍、铜、铅、苯胺类效果为显著。
3、营养剂
针对不同微生物菌剂所需营养成分，通过计算，平衡微生物所需的营养源，搭配供应微生物生长所需的各类营养剂，形成复合菌营养剂，与微生物菌剂在使用时配套投放，无需额外补充营养，降低工作量和使用成本。
4、三合一生物菌剂直接效果
泥：微生物挂膜后形成的菌团密度与水接近，形成高有机含量的污泥，污泥浓度显著提高，高可达3倍以上，具有良好的沉降性。通过抑制丝状菌产生，防止产生污泥膨胀，有效提高泥龄，生化污泥平均可减量80%以上。
水：在污水曝气系统中投加后，可以在7-15天左右提高微生物挂膜效果，可以使生化系统的抗逆性、抗冲击和处理效率均显著提升，在相同有机物负荷条件下，提高氨氮、总氮、总磷的去除率，并有效提高溶解氧。
三、几类工业废水应用案例
1、医药化工行业废水案例
医药化工废水包括医药中间体、农药中间体、抗生素类等具有高毒性、高氮、高磷、高盐分、高COD特征，通常微生物所需营养源严重失衡，特别容易污泥膨胀致二沉池跑泥，水力停留时间特长，导致基建投资成本增加，工艺流程长，前端氧化芬顿、电催化，后端再臭氧氧化加药物化，导致危废巨增，处理成本很高，一般进水量只能达到设计量的40%左右。
使用生化系统增效技术，在厌氧段(UASB或IC)反应器中投加复合甲烷菌、复合COD菌及生物增效载体，因为毒性问题，起初的7天左右，以杀敌一千自损600的方式，让投加的微生物先适应水体环境，建立初步生物圈，后续继续投加菌剂和载体，一般要经过45-60天，完成甲烷和厌氧颗粒污泥的形成，利用甲烷菌超强的开环断键细分子化的特点，稳定厌氧系统。在此同时，提升兼氧和好氧阶段的各项生化指标，高MLSS高MLVSS以高浓度对抗医药化工与高废水。
此项技术打破普通活性污泥法以丝菌状为骨架联结菌胶团的模式，依托增效载体形成10um一颗的流动性生物膜，遍布生化系统水池，没有丝状菌、污泥膨胀和污泥老化的问题。生物膜挂膜后沉降性好，一般三分钟沉完，故二沉池不会跑泥。生化系统增效后，比普通活性污泥法的效率高好几倍，因此，在水里的停留时间可以缩短，基建投资成本可以减少。
以现场实际数据定制生产菌剂和载体，重新形成C:N:P(碳-氮-磷)的比例，解决微生物所需营养失衡。工艺流程也可以大大缩减(除原毒如氰化物含量高)，减少氧化(芬顿、电催化臭氧)等工艺，大大减少危废的产生。同时解决达不到原设计水量的问题。
案例一：
以某医药公司设计日处理能力1500吨的污水处理站为例：原有处理工艺为：车间浓水收集池→组合池1→气浮→组合池2→气浮→厌氧池→一沉池→A/O→MBR→终沉池→外排。
设计负荷为出水指标执行GB 21904-2008三级排放标准。在污水站实际处理量≤350 吨/d时，MBR膜严重堵塞，终沉池要加次氯酸钠才能达标。
投加微生物增效载体，复合COD菌剂和复合脱氮菌剂后，强化生化系统的COD和氨氮、总氮去除能力，在不停产不停水的情况下实现生化系统增效，实现进水水量提高至约1200t/d。停止次氯酸钠加药后完全达纳管标准。后期拆除后端MBR工艺，仍保证出水达标。
案例二：
某抗生素类产品生产公司，设计处理能力5000 吨/d的污水设施，原采用的处理工艺为：调节池→芬顿→中间水池→厌氧(HRT 7天)→深曝池(内回流HRT 96H)→A/O(内回流HRT 72h)→ 二沉池→气浮物化(加次氯酸钠)→ 外排。由于运行不稳定，COD 、NH3-N、TN 都超标，实际处理能力1500 吨/d。
采用COD去除、脱氮微生物菌剂进行生化系统增效后，30天后进水COD≤1700mg/L、NH3-N≤600mg/L、TN≤1300mg/L，二沉池出水实现COD≤400mg/L、NH3-N≤1mg/L、TN≤15mg/L，水量目前恢复到3500吨/d-4200吨/d处理量，砍掉后端气浮物化和加次氯酸钠工艺。
2、化工行业废水案例：
某氨类化工产品企业原有工艺为：调节池→气浮→厌氧→水解酸化→一沉→好氧→二沉→砂滤→清水池→外排。
此类化工废水的特点COD 偏低，NH3-N、TN很高但TP很低，属于严重营养失衡类污水，通过投加除氮微生物菌剂降低氨氮和总氮指标，经投加微生物菌剂后实现TN≤5 mg/L。
3、酿造行业工业废水案例：
某知名百年酿酒企业，由于污水处理总磷超标问题，必须在生化后端投加除磷剂才能达HJ575-2010纳管标准。
针对总磷超标问题添加生物增效载体和复合聚磷菌后，在第10天解决总磷问题，目前总磷取样检测数值稳定在3 mg/L左右，在线检测一直稳定在2.16-3 mg/L之间。
4、造纸行业工业废水案例：
某造纸企业日处理设计能力15万吨/d的大型污水处理厂，原有工艺存在三大问题：造纸企业纳管排污COD高，对生化系统的冲击；一到夏天常温超38℃以上时温度对生化系统的冲击；每天处理量为6-7万吨/d，每天出水指标不稳定的水量冲击问题。
针对COD过高情况，投加生物增效载体和强化去除COD的活性生物菌剂，利用菌种自身适应性解决38度高温和水量冲击负荷的影响，目前各项指标都达一级A标准。
5、制革行业工业废水案例：
某皮革上市公司，其污水处理系统COD、氨氮超标导致停产。
针对高COD和高氨氮，投加对应微生物菌剂和增效载体后，COD在6小时内从426降到207 mg/L，经过一周调试，氨氮小于6 mg/L。
四、案例经验总结
1、生化系统反应条件变化：
泥龄增长：使用推荐技术可拉长生化系统的泥龄，纺织印染行业生化好氧池总泥龄可以控制在80天以上；造纸行业好氧池总泥龄可以控制在70天以上；医药化工行业生化好氧池总泥龄可以控制在150天以上；食品行业生化好氧池总泥龄可以控制在120天以上；酿造行业生化好氧池总泥龄控制在160天以上；皮革行业生化好氧池总泥龄控制在180天以上。
污泥减量：处理能力显著增强后废水中的COD、BOD、NH3-N、TN、TP等被处理物质数量在很低值时，大量的原生动物如钟虫、轮虫等等出现，通过对DO的调解产生微生物的内源消耗总泥量也明显下降，六大行业几十个案例中生化污泥可减量80%以上。
2、生化系统指标变化：
DO：采用推荐技术，DO比普通的活性污泥法通常要控高2-3点，视MLSS值及COD浓度决定；
COD：原水的B/C比不低于0.1以下，进水COD比普通的活性污泥法可提高一倍以上浓度(不改变池容、不改变设备、不改变工艺的情况下)；
MLSS(干活性污泥总浓度):使用推荐技术前MLSS不能低于800mg/L，使用推荐技术调试周期为20天。如纺织印染废水，MLSS可控制在9000-12000mg/L；造纸行业废水MLSS可控制在9500-11000mg/L之间；医药化工行业MLSS可控制在13500mg/L以上；食品、酿造行业MLSS可控制在11500-15500mg/L之间；皮革废水行业MLSS可控制在15500-18500mg/L之间。
TP：使用推荐技术，依托增效载体无比强大的吸附性，六大行业几十个项目总磷数据都能控制在0.3mg/L以下。
NH3-N：采用推荐技术一周内生物载体可初步挂膜，NH3-N就有下降20%以上的效果，二周后，生物增效载体挂膜完成NH3-N在六大行业几十个项目中去除率98%以上。在皮革、医药化工高氨氮废水中效果更明显。
TN：总氮问题需要污水站现场设有反硝化区段，如果老旧污水站没有设反硝化区段，那必须在兼氧段或好氧段创造一个反硝化区段，使用推荐技术形成硝化混合液，混入反硝化区段，硝化液进入反硝化区的比例可以控制在1:200-300，反硝化区段HRT控制在3.5-8小时以内，具体按TN浓度及排放标准调整，比普通活性污泥法反硝化区段或生物滤池、接触氧化池脱氮效果更显著，给老旧污水处理站创造改造反硝化提供有利条件。挂膜成功后，总氮去除率在65%-85%之间，具体视行业与总氮浓度而定。
3、增效成本初判
总成本均低于其他技术，成本计算依据如下：
①根据拟达标指标，选择对应菌种的复合菌剂和载体；
②根据拟提高的生化系统池容和污水负荷(水量、水质)确定投加量和投放周期；
③计算投放次数、数量、总天数，如总天数30天，连续投放复合菌剂和载体后可维持180天达标运行，则计算30天实际投放总量既为基本成本；
④根据期180天达标运行中的效果分析确定长期运行维护成本，会显著低于180天建立增效生物系统的费用。
此项技术体现一厂一策，由于无需土建施工，验证测试简单，显效时间快，利于实践检验，且一旦生化系统改造成功，维持达标运行费用低，同时减少使用其他技术的压力，会受到企业的欢迎。