工业污水深度处理实用技术的新进展

杨洪波

（乌鲁木齐石化公司净化水厂，新疆 830019）

　　摘  要：随着污水回用需求的不断提高，以回用为目的的对较难处理的工业污水深度处理的研究和应用进展非常迅速。目前以连续微滤为代表的多种工业污水深度处理技术已经开始实际应用。不同的技术需要因地制宜地应用于不同的水质需求。

　　关键词：工业污水；深度处理；回用

　　众所周知，工业污水的特点是水量、水质变化大，污染物成分复杂，一般可生化性欠佳。以污水回用循环水和锅炉补水等为目的的深度处理困难较大。但近年来，随着全国各地新水价格的不断提高，各地区特别是水价较高的地区，污水回用的需求迅速提高。污水深度处理技术也在这种环境的影响下得到了迅速的发展。这些工艺技术有的出水可以达到循环水补水要求，有的甚至可以达到锅炉补水的水源，有的作为传统处理技术和高级回用之间的衔接技术。下面，介绍几种近期发展起来的污水深度处理技术。

　　1 连续微滤+反渗透（CFM+RO）

　　1.1 技术简介

　　连续微滤是以中空纤维微滤膜为中心处理单元，配以自清洗单元、加药单元、自控单元、管路和阀门等，形成一套连续操处理装置。可以去除0.2 μm以上的污染物，达到物理分离的目的。反渗透将去除10 A以上的溶解性固体、离子。

　　1.2 连续微滤+反渗透的组合流程

　　连续微滤＋反渗透的组合流程是：原水首先被输送到混合水池中进行水质水量的均质、均量，再经CMF供水泵提升至预过滤器滤除0.5毫米以上的颗粒物质，以保护微滤膜，减少反洗次数延长其使用周期和使用寿命。预过滤后的水进入微滤膜组件进行处理，由于微滤膜本身的特性，大部分的细菌、藻类、胶体物质和微小（大于0.2微米）的颗粒物质可以在此去除，连续微滤的出水进入反渗透（RO）膜组件系统进行深度处理，去除10 A以上的溶解性固体、离子等，该部分出水直接送至循环冷却水系统。有时反渗透（RO）的出水水质远远超过循环水水质要求，为节约运行费用可以部分水进入反渗透（RO）处理，同时搀兑部分连续微滤（CMF）出水再送入循环水系统。

　　1.3 技术特点

　　随着材料技术的发展，CMF膜材质开始选用聚偏氟乙烯等先进材料，材料的化学性能稳定，抗氧化性强，抗污染性强，易清洗，膜的透水量高，可以实现连续过滤，在线反洗，产水水量水质稳定；采用模块化设计结构紧凑，占地少，规模调整灵活；自动化程度高，设备投资和运行费用低廉。

　　1.4 技术的进出水指标

　　进水水质要求：pH 6.5 ~ 8.5；COD<135 mg/L；氨氮<40 mg/L；石油类<10 mg/L；

　　CFM出水指标：pH 6.5 ~ 8.5；COD<60 mg/L；氨氮<40 mg/L；SDI<3；细菌总数<100 CFU/mL；悬浮物<1 mg/L；浊度<0.5 NTU；石油类<1 mg/L；

　　RO出水指标：pH 6.5 ~ 8.5；总硬度<100 mg/L；石油类<0.3 mg/L；异养菌总数<10 个/mL；COD<10 mg/L；氨氮<10 mg/L；浊度<2 NTU；全铁<0.2 mg/L；氯离子<20 mg/L；电导率<300 mS/cm；碱度<100 mg/L。

　　1.5 建议应用范围

　　用于回用循环水的工业污水深度处理，在进水水质好的情况下可以用于锅炉补水的水源。

　　2 膜生物反应器（MBR）

　　2.1 技术简介

　　膜生物反应器（MBR）是一种新型的污水生化处理系统。它结合了生化处理和膜分离技术。它是由缺氧池、好氧曝气、膜分离池、化学清洗及反洗系统组成的。缺氧池、好氧曝气及膜分离池是MBR的核心。在膜生物反应器中，由中空纤维膜组成的膜组件浸放于好氧曝气区中，由于中空纤维膜0.2微米的孔径可完全阻止细菌的通过，所以将菌胶团和游离细菌全部保留在曝气池中，只将过滤过的水汇入集水管中排出，从而达到泥水分离，免除了二沉池，各种悬浮颗粒、细菌、藻类、浊度和COD等有机物均得到有效的去除。定期水反洗、化学反洗及化学清洗则对保持膜组件的透水能力起着极大的作用。

　　2.2 膜生物反应器流程

　　废水经过供水泵提升加压后，溢流通过预过滤器去除水中大颗粒悬浮杂质，以防止其在曝气池沉积和保护膜表面不受损伤。预过滤器的出水进入进水混合段，在进水混合段装有潜水混合器，使进水、回流混合液充分混合。由缺氧段和好氧段之间的潜水推进器，将混合液由缺氧区提升到好氧区，从好氧区有回流泵使泥水混合物回流到缺氧区，使混合液在好氧池与缺氧池间不断循环。在好氧区，生物降解后的水在虹吸和滤液自吸泵的抽提作用下由MBR集水管汇集到清水池/反洗水池排出。而活性污泥则被膜组件阻挡在反应器中继续参与生化反应。为了保证MBR膜组件具有良好水通量，能持续、稳定地出水，本系统设计使用水反洗、化学反洗及化学清洗程序。简易流程图见上图。

　　2.3 技术特点

　　膜组件的材质为聚偏氟乙烯等先进材料，抗污染性强，易清洗，化学性能稳定，抗氧化性强，膜的透水量高，产水水量稳定；反应器内的微生物浓度高，达8000 ~ 10 000 mg/L，耐冲击负荷；有利于增殖缓慢的硝化细菌的截流、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高；膜的高效截流作用，使微生物完全截流在反应器内，实现了反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定；能够高效地进行固液分离，分离效果远好于传统的沉淀池，出水水质良好，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用；模块化设计，结构紧凑，占地面积小，相当于传统处理工艺占地的1/5 ~ 1/8以下。

　　2.4 技术的进出水指标

　　进水水质要求：MBR工艺对进水指标没有特别要求。

　　出水指标：pH 6.5 ~ 8.5；SS<1 mg/L；浊度<1；COD<60 mg/L；氨氮<10 mg/L；含油量<10 mg/L；总硬度(以CaCO₃计)<450 mg/L；总碱度(以CaCO₃计)<350 mg/L；铁<0.3 mg/L；锰<0.2 mg/L。

　　2.5 建议应用范围

　　建议用于处理量小于500 m³/h以下的新建工业污水处理厂，处理后污水可以直接回用。

　　3 固定化微生物-曝气生物滤池（IBAF）

　　3.1 技术简介

　　IBAF工艺全称为固定化微生物-曝气生物滤池，是在固定化微生物技术（IM）基础上，结合曝气生物滤池（BAF）发展而成的污水处理新工艺。与传统的曝气生物滤池相比，I-BAF采用高效悬浮大孔载体，该载体比表面积大（80 m²/g），孔隙率高（98%）。同时，通过分子设计，在载体中引入大量的活性和强极性基团并通过固定化技术，将大量变异菌和酶制剂牢牢固定在载体上，单位体积生物量大、最高可达60 g/L。载体平均湿密度为1.00 g/cm³，在水中呈悬浮状。由于采用固定化技术，微生物不易脱落，这样既提高了生物浓度，又避免了堵塞，可省去二沉池，大大简化工艺流程，使操作管理更加简便和科学，易于控制。

　　3.2 技术特点：

　　IBAF具有在高进水负荷下出水稳定的优点，污染物去除量及去除率均随进水浓度的提高而增加，即在一定浓度范围内去除率随COD容积负荷的增大而升高，表现出IBAF适应处理高浓度有机废水的优异能力。IBAF的容积负荷可达28 kgBOD₅/m³·d，因此，采用IBAF工艺，可使装置容积大大减小，从而减少土地占用面积，降低工程造价，节约国土资源。在IBAF工艺中，依据载体性能可维持生物的多样性，使好氧、厌氧和兼性菌同时存在，这一特点在去除高浓度、大分子、难降解有机物和NH₄⁺-N方面有其独特的优点。固定化微生物技术改变了硝化菌与反硝化菌的持留方法，增加其在装置内的浓度，提高废水处理效率。IBAF工艺利用微生物的固定化作用，选用专用高效微生物，对氨氮废水的治理具有独特的效果，氨氮负荷和出水指标均明显高于其他处理工艺。水力停留时间短，污泥量少，而且在有机含量很低、氨氮含量很高的情况下仍能高效稳定的达到处理效果。生物处理所选用的微生物是高效微生物，该产品是采用基因工程的手段对自然微生物的强化与改性，提高了微生物的活性及适应性，可有效的降解污水中的芳烃、酚、萘等难降解有机物。

　　3.3 技术的进出水指标

　　进水水质要求：IBAF工艺对进水指标没有特别要求，水质越差，处理级数对应增多。

　　主要处理出水指标可达到：COD≤30 mg/L，SS≤20 mg/L，BOD₅≤10 mg/L，NH₄⁺-N≤5 mg/L。

　　3.4 建议应用范围

　　该技术适宜于所有有机废水处理，尤其适于难降解有机、石化、焦化等高难度废水处理，适用于高氨氮污水处理，处理后污水可回用。

　　4 生物制剂增效法

　　4.1 技术简介

　　生物制剂增效法是指针对有生物处理流程的污水处理装置，通过在原有生物处理流程中投加有特定降解能力的生物均群，以增强原有生物处理的能力或提高其针对某种污染物的去除能力的技术。这种方法不是代替现有细菌群，但可以提高菌群在某种特定情况下的反应能力或增强菌群降解污水组分的能力，从而提高污水处理效果。

　　4.2 技术特点：

　　针对不同的水质特点和不同的出水水质需求，可选用不同类型的生物制剂，有针对性的进行生物增效。选用合适的生物制剂及适当的投加量可迅速取得明显效果。英格兰某污水处理厂对季节性启动的低温高氨氮水进行生物强化，仅用13天的就使换季时外排污水首次达标。生物制剂的投加量可以根据水质情况和生化中微生物的实际处理能力及时调整。能迅速从由于负荷和毒物导致的故障中恢复。可加速新建水处理厂的启动、季节性启动和维修后启动的速度。

　　4.3 技术的进出水指标

　　进水水质要求：该技术对进水水质指标没有特殊要求。

　　4.4 建议应用范围

　　这种方法可以使通过在普通推流式活性污泥法能达到国家二级排放标准的生物处理单元，在投加特定生物增效剂后，出水COD可达到100 mg/L以下，氨氮可达到10 mg/L以下。因此，这种方法可应用于强化生化单元处理效果，作为膜处理等深度处理的前处理。

　　5 小结

　　以上几种污水深度处理技术在国内已经有成功的工程应用，很多实际工程的出水情况非常好。随着广大环保工作者的努力，污水深度处理技术正在突飞猛进的发展，成功的技术种类也很多。由于不同企业的工业污水水质差异较大，在选择深度处理的技术路线时需要具体问题具体分析，最好是先用小试或中试进行验证，防止投资失败。