综合工业废水处理PACT工艺

发表时间：2021-11-15 12:45:20 阅读次

　　工业废水成分复杂，水质水量变化大，通常没有规律性，并含有较多的生物抑制成分，对废水生物处理工艺具有较大的冲击性，不利于生物处理系统的稳定运行，因此一般的生物处理工艺很难达到预期的效果。而PACT工艺(PowderedActivatedCarbonTreatmentProcess)由于其能强化活性污泥的净化功能，提高有机物的去除效率，增强生物系统的运行稳定性，因此在处理工业废水方面脱颖而出。

　　PACT工艺在1972年由杜邦(DuPont)公司开发并申请专利，是1种向活性污泥系统中投加粉末活性炭的技术。该工艺将粉末活性炭(PAC)连续或间歇地按比例加入曝气池，亦可以与初沉池出水混合后再一同进入生化处理系统，在曝气池中同时发生吸附与生物降解作用。PAC和污泥在二沉池固液分离后再回流入生化系统。该工艺因其在经济性和处理效果方面的优势而被广泛应用于各类工业废水(如炼油、制革废水、印染废水等)的处理。

　　张玉杰等研究了PACT工艺在合成制药废水处理中的应用，考察了PACT工艺对制药废水中COD的去除效果和污泥沉降性能的影响;张龙等进行了生物活性炭对印染废水A2/O工艺强化运行效果的表征。目前的研究大多只针对某1种工业废水，而对于综合性园区工业废水的处理研究较少。由于综合工业废水的水质复杂性，处理难度更高。本研究以某工业园区内综合工业废水为研究对象，探讨PACT工艺的主要影响因素，考察PACT工艺的最佳运行参数，旨在为PACT工艺在综合工业废水的应用提供有力的支撑。

　　1、试验部分

　　1.1 试验水质

　　采用江苏省某工业园区内综合污水处理厂初沉池出水作为中试进水，进水水质复杂，成分种类繁多，是上游综合性工业园区的混合排水，包括橡胶制品废水、聚醚消泡剂废水、紫外荧光剂废水、医药中间体生产废水等，水质变化波动较大，无法保证进水水质稳定。水质指标见表1。

　　1.2 试验装置与试验方法

　　试验地点在江苏省某工业园区综合污水处理厂内。试验装置：混凝沉淀池1个，缓冲池1个，水解酸化沉淀池1个，A/O-PACT一体池1个。具体工艺流程：取工业园区污水处理厂的初沉池出水作为进水，经混凝沉淀池处理后进入缓冲池，缓冲池内污水经泵提升进入水解酸化沉淀池，污水中的难降解有机物在水解酸化菌的作用下分解为小分子易生物降解的有机物，经沉淀后上清液自流进入A/O-PACT一体池，在此完成COD和氨氮等物质的去除与降解，流程见图1。A/O-PACT一体池是在A/O工艺的基础上，向O池中投加PAC，以强化生化处理工艺的污水处理装置。A/O-PACT一体池处理规模为0.25m3/h。

　　1.3 接种污泥

　　试验接种污泥取自污水处理厂二沉池的剩余污泥，接种污泥浓度(以SS计)约为10000mg/L，A/O-PACT设备中保持污泥浓度(以SS计)约为5000mg/L

　　1.4 检测项目及分析方法

　　氨氮(NH3-N)采用纳氏试剂分光光度法，COD采用重铬酸钾快速测定法，温度、pH和DO采用HQ30D便携式多参数水质分析仪。

　　2、运行效果

　　由于接种污泥取自原污水处理厂，所以不需要单独驯化。设备接种完成后，首先A池搅拌24h使污泥转化为缺氧污泥，O池投加一定量的粉末活性炭后闷曝24h，然后开始进水。并逐渐提高进水流量，且隔天投加PAC，直到达到设计进水规模，出水水质稳定时，说明中试设备启动成功。

　　A/O-PACT一体化设备稳定运行后，分别研究了水力停留时间、气水比、回流比和粉末活性炭投加量对于出水水质的影响，最后得出，当HRT为24h，气水比为20，回流比为200%，PAC的投加量为1.0g/L时，设备处理效率最高，COD去除率为78.1%，NH3-N去除率达到了59.4%，处理效果优于园区污水处理厂现有处理工艺。而污水处理厂原有A/O工艺COD的去除率为56.2%，NH3-N去除率为38.6%。

　　3、影响因素分析

　　3.1 水力停留时间的影响

　　逐步提高进水流量(6.9、10.4、13.9L/h，)以考察水力停留时间(36、24、18h)对A/O-PACT工艺处理效果的影响，结果见图2、图3。图2显示，随着水力停留时间的缩短，出水COD逐渐上升。当HRT为36h时，系统稳定后出水COD平均值约为59.4mg/L;当HRT为24h时，系统稳定后出水COD平均值约为66.0mg/L;当HRT为18h时，系统稳定后出水COD平均值约为109.9mg/L;相应的COD去除率分别为79.7%、77.3%、62.9%。图3显示了氨氮随水力停留时间的变化趋势。当HRT分别为36、24、18h时，出水氨氮平均值分别为3.1、3.8、7.2mg/L;氨氮去除率分别为72.1%、62.1%、29.6%。可见当HRT由36h降低至24h时，出水COD和氨氮升高的幅度均不大，但是当HRT降低至18h时，出水COD和氨氮均大幅度上升。这是由于水力停留时间短时，一方面氨氮负荷升高，硝化菌不能有效氧化氨氮，另一方面异养菌不能有效降解水中COD，造成出水COD高，而异养菌又与自养的硝化菌争夺溶解氧，同时高COD也抑制硝化菌的活性，因此造成出水氨氮也大幅度提高。可见从处理效果和经济性来看最佳HRT为24h。

　　3.2 气水比的影响

　　在HRT为24h时，改变曝气量以考察气水比(15、20、25)对A/O-PACT工艺处理效果的影响，结果见图4、5。图4显示，当各条件下运行稳定后，气水比为15、20、25时，相应的出水COD平均值分别为112.2、72.3、59.5mg/L;COD去除率分别为59.9%、74.1%、78.7%。可见随着气水比的增大，出水COD浓度逐渐下降。图5显示氨氮随气水比的变化与COD变化趋势相同。当气水比为15、20、25时，出水氨氮浓度平均值分别为6.6、3.8、3.4mg/L;氨氮去除率分别为38.4%、62.1%、74.9%。可见当气水比由15升高到20时，出水COD和氨氮降低的幅度较大，但是当气水比继续升高到25时，出水COD和氨氮均变化不大。这同样是由于曝气量小时溶解氧不足，好氧异养菌不能有效降解水中COD，造成出水COD浓度高，而异养菌又与自养的硝化菌争夺溶解氧，因此造成出水氨氮也大幅度提高，可见从处理效果和经济性来看最佳气水比为20。

　　3.3 回流比的影响

　　混合液回流对A/O-PACT工艺处理效果的影响见图6、图7、图8。图6显示，当HRT为24h，气水比为20时，回流比为100%、200%、300%、500%时，相应的出水COD浓度平均值分别为74.1、66.4、65.5和74.4mg/L;COD去除率分别为75%、77.6%、78%、74.4%。可见随着回流比的增大，出水COD浓度先降低后升高。图7显示氨氮随回流比的变化与COD变化趋势相同。当回流比为100%、200%、300%、500%时，出水氨氮浓度平均值分别为6.2、4.0、3.9、7.1mg/L;氨氮去除率分别为43.4%、55.5%、62.3%、35.7%。图8显示总氮随回流比的变化与COD、氨氮的变化趋势也相似。当回流比为100%、200%、300%、500%时，出水总氮浓度平均值分别为18.2、16.1、16.8、20mg/L;总氮去除率分别为40.9%、51.2%、50.1%、39.9%。可见当回流比由100%升高到200%时出水COD、氨氮和总氮浓度降低幅度较大，当回流比继续升高到300%时出水COD、氨氮和总氮浓度均变化不大，而当回流比升高到500%时，出水COD、氨氮和总氮浓度反而升高。这是由于回流比过低时，来水中的一些有毒物质对微生物有抑制作用，降低了COD去除;而当回流比加大时，回流水的稀释作用降低了有毒物质的浓度，减少了其对微生物的抑制作用;但是当回流比过大时，由于微生物在A/O系统缺氧和好氧单元停留时间过短，造成微生物在缺氧和好氧单元频繁迁移，导致特异性降解菌的活性在短暂的停留时间下不能恢复，因此高回流比下COD、氨氮和总氮去除率下降。从处理效果和经济性来看，最佳回流比为200%。

　　3.4 粉末活性炭添加量的影响

　　当各条件确定后，考察粉末活性炭投加量对A/O-PACT工艺处理效果的影响见图9、图10。图9显示，当粉末活性炭投加量为0.5、1.0、1.5g/L时，相应的出水COD浓度平均值分别为74.1、64.4、59.2mg/L;COD去除率分别为75.1、78.1、79.6%。可见随着粉末活性炭投加量的增大，出水COD浓度逐渐下降。图10显示当粉末活性炭投加量为0.5、1.0、1.5g/L时，出水氨氮浓度平均值分别为5.3、4.0、3.2mg/L;氨氮去除率分别为49%、59.4%、67.7%。可见出水氨氮浓度随粉末活性炭投加量的增加而下降。当粉末活性炭投加量由0.5g/L提高到1.0g/L时，出水COD和氨氮浓度降低幅度较大，但是当粉末活性炭投加量提高到1.5g/L时，出水COD和氨氮浓度降低幅度较小。这是由于粉末活性炭可以吸附有机物，并使微生物附着其上，增加生物量。当粉末活性炭投加量为1.0g/L时，系统内增加的微生物量足够满足该系统碳化和硝化作用的需要，再增加粉末活性炭虽然仍能缓慢增加COD和氨氮去除作用，但不够经济，并且当粉末活性炭的投加量继续增大时，引起出水的色度和悬浮物增加。可见从处理效果和经济性来看，最佳粉末活性炭投加量为1.0g/L。