毛皮污水脱氮参数

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氨氮作为中国“十二五”期间水体污染控制的主要污染物之一，被纳入国家污染物总量控制体系［1］，制革和毛皮工业废水氨氮含量较高，成为行业废水处理关注的热点问题。目前对于高浓度氨氮废水已经发展了许多生物处理工艺和技术，如常规的缺氧－ 好氧脱氮工艺( AO 工艺) 、短程硝化 － 反硝化( Sharon) 工艺、厌氧氨氧化工艺( Anammox) 、短程硝化 － 厌氧氨氧化( Sharon － Anammox) 工艺、同时硝化 － 反硝化工艺( SND) 、好氧反硝化工艺、基于亚硝态氮的全自养型脱氮( Canon) 工艺、限氧自养型硝化 －反硝化( Oland) 工艺［2 －3］。其中 AO 工艺作为简单、成熟的一种脱氮工艺得到广泛的应用［4］，并逐渐在皮革行业中得到推广，但这种工艺对毛皮废水处理还缺乏工作积累［5］。本研究选择浙江中辉皮草有限公司作为典型毛皮生产企业，以其废水处理站现有设施为基础，探讨了现有设施的脱氮效果及问题，在此基础上采用 AO 工艺对该企业毛皮生产废水处理进行了工艺参数研究，为毛皮废水生物脱氮技术提供实践依据。

1 材料和方法

1． 1 典型毛皮废水现有生化系统现状分析

浙江中辉皮草有限公司以毛皮加工为主，主要包括羊鞋面革鞣制生产、细杂皮硝染等。生产废水日排放量为1 500 ～ 2 000m3。由于毛皮生产特性，该厂排放的生产废水具有水质波动大、氨 氮 浓 度 高、中 性 盐 浓 度 高 等特点。企业现设一污水处理站，处理流程如图 1 所示。其中，曝气调节池容积 750m3、推 流 式 初 沉 池 容 积 1200m3、好氧生化采用传统活性污泥法，池容 1 000m3，废水在生化池中HRT 为 10h。该毛皮企业废水排放执行当地入网排放标准，CODCr、氨氮出水指标分别低于 500mg/L 与 35mg/L。经测定，进生化池废水水质如表1 所示。为了获得对现有设施的改造方案和运行参数，本研究对废水处理运行现状进行了监测，监测内容包括生化池进出水的 CODCr、BOD5、总氮、氨氮、硝态氮、pH、Cl－、全盐量( TDS) ，同时定期测定活性污泥指标，监测时间为2011 年 3 月 24 日至 4 月 13 日，监测周期为 20 d，气温范围为 6 ～22℃

1． 2 毛皮废水 AO 工艺参数试验研究

本研究设计了针对本厂排放废水的 AO 小试试验，其试验装置见图 2。A 池和 O 池有效容积分别为 8L，A 池设污泥搅拌器，搅拌速率为800r / min，O 池设曝气装置，确保溶解氧( DO) 保持在 4 ～ 6mg/L 的范围内。试验时，将本厂原水经混凝处理后的出水作为 AO 段进水，以 0. 4 L/h 的流速入 A 池，设定 A 池和 O 池的 HRT 分别为 10h，控制泥水回流比 100%，A池 DO≤0. 5mg/L，O 池 DO 4 ～6mg/L。分别监测 A 池、O 池进出水水质，监测指标包括: CODCr、BOD5、氨氮、硝氮、总氮、pH、Cl－、TDS。其中试验所用活性污泥取自城市污水处理中心，分别进行厌氧与好氧的驯化培养，然后进行 AO 工艺研究，试验过程中定期进行活性污泥指标测定。试验从污泥驯化开始至出水稳定为止，试验时间为2011 年 5 月 12 日至 6 月 5 日，共 25d，气温范围为 13 ～36℃。

1． 3 分析方法

上述试验中 CODCr、BOD5、总氮含量采用 GB11914 － 89、HJ505 － 2009、GB 11894 － 89 进行测定，DO、pH、氨氮、硝酸盐氮、Cl－和 TDS 分别采用YSI 水质分析仪( Professional Plus 型号) 测定; SV30、SVI、MLSS 和 MLVSS等按相应标准方法测定。

2 结果与讨论

2． 1 毛皮企业废水生化处理运行现状分析

企业现有生化处理单元进出水CODCr、氨氮、硝氮变化及去除效果如图 3 － 图 5 所示。进生化处理单元废水的 TDS 和 Cl－变化情况见图 6，TDS9 200 ～ 16 000 mg / L，Cl－5 000 ～ 8 700mg / L。根据监测数据可看出: 出水CODCr去除率在 60% 以上，可实现达标排放; 氨氮去除率仅为 40% 左右，出水氨氮在 50mg/L 以上，不能达标排放; 好氧生化处理对于硝氮有 30% 左右的削减。对 BOD5和总氮进行抽检测定，进水 BOD5为 613mg/L，出水为215mg / L，去除率为 64. 93% ; 进水总氮为 146. 5mg/L，出水为 103mg/L，去除率为 29. 69%。出水氨氮不能达标主要是由于有机物含量高的废水使异养菌大量生长繁殖，而硝化菌作为自养菌，其生长活性被抑制。两者的竞争导致氨氮去除率低于有机物的去除率［6 －7］。同时处理工艺、反应时间、污泥浓度、含盐量、碱度及温度等因素，也会对处理效果有所影响。因此在进行 AO 改进工艺试验时，对这些参数进行控制与分析。

2． 2 毛皮废水 AO 工艺参数研究情况

AO 工艺小试运行共 25d，系统经过一周左右的启动期后实现稳定运行。进出水 CODCr、氨氮、硝氮变化及去除效果如图 7 － 图 9 所示。根据改进工艺监测所得数据，系统对于毛皮生产废水具有十分显著的处理效果，CODCr、氨氮与硝氮的去除率分别可以达 到 72. 58%、95. 25% 与 70. 19%。特别是氨氮，出水浓度降到10mg/L 以下。进水 BOD5为 558. 2mg/L，出水为51. 8mg / L，去除率为 90. 72% ; 进水总氮为 132mg/L，出水为 56. 2 mg/L，去除率为 57. 42%。改进工艺试验的各指标处理效果，均比现有生化池有所提高。

2． 3 脱氮影响因素分析

相比企业污水处理站现有生化工艺，采用 AO 改进工艺的处理效果显著，出水氨氮可实现达标排放。主要有以下几方面的原因。

( 1) 处理工艺区别。企业污水处理站现有生化池由于容量有限，硝化效率较低，同时因混合条件与曝气的不均匀性，使好氧生化的同时存在局部厌氧区域［8］，因此硝化的同时也发生了反硝化，但效率较低。小试试验采用的 AO 工艺包括硝化 － 反硝化 2个阶段，其中硝化阶段的转化是脱氮的控制步骤［9］，高硝化效率同时设置有内回流，可达到较好的脱氮效果。

( 2) HRT 差异。由于硝化菌的生长速率远小于异养菌，为使硝化反应有足够的时间进行，就必须适当延长停留时间。处理站生化池的 HRT 只有 10h，而在改进工艺试验中，缺氧段与好氧段分别设为 10h。停留时间增加了一倍，明显提高了硝化效率。

( 3) 污泥浓度和活性差异。增加生化池污泥浓度和活性，也可以提高处理效率。生化池的污泥性质见图10，改进工艺试验 A 池与 O 池的污泥性质分别见图 11 与图 12。生化池的污泥浓度为 8 500mg/L 左右，MLSS/MLVSS 不超过 0. 5。而改进试验 A 缺氧段与 O 段的污泥浓度分别保持在14 000mg / L 与 13 000mg / L 左 右，MLSS / MLVSS 分别保持在 0. 5 与 0. 6以上。污泥浓度的增加提高了系统硝化 － 反硝化能力。但是污泥负荷的降低增加了活性污泥的衰减，并产生惰性 CODCr，这可能是出水 CODCr去除率不高的原因。

( 4) Cl－及全盐量( TDS) 。毛皮生产废水含盐量较高，TDS 在 9 200 ～16 000mg / L 范围内波动，Cl－含量也高达5 000 ～ 8 700mg/L。经过小型试验所得结果，在含高浓度盐的废水中微生物的活性并没有受到抑制，显然能较好地适应高盐度的环境，因此盐度与 Cl－对该企业氨氮降解没有造成不良影响。

( 5) 碱度的影响。由硝化 － 反硝化脱氮原理可知，硝化过程氧化 1mgNH3—N 需 7. 14mg 碱度，反硝化过程还原 1mg NO－3—N 可产生 3. 57mg 碱度，按一般规律，脱氮过程中需补碱，本企业毛皮废水进生化池废水 pH 值稳定在 7 ～ 8. 5，AO 小试试验中没有额外加碱，并未对处理效果产生影响，说明毛皮废水的碱量充足，不会对硝化效率产生限制。

( 6) 温度的影响。污水处理站现有生化池水质监测在 2011 年 4 月份进行，平均水温为 15℃，小试试验从 5月进行到 6 月，平均水温为 23℃。小试试验阶段温度的上升使微生物保持在比较活跃的状态，脱氮效果明显提高。

3 结 论

毛皮生产废水具有氨氮浓度高、中性盐含量高的特点，由 AO 工艺改造小型试验的运行情况可知，微生物可以适应高达 5 000 ～ 8 700mg/L 的Cl－浓度，且没有影响到处理效果。试验采取连续进水方式，A 池与 O 池的HRT 分别设定为 10h，溶解氧分别控制在≤0. 5mg/L 与 4 ～ 6mg/L 的范围内运行试验装置，经过一周时间的启动，出水就获得95. 25%的氨氮去除率，BOD5、CODCr、硝态氮与总氮去除率也分别 达 到 90. 72%、72. 58%、70. 19%与57. 42%。通过对废水处理影响因素的分析研究可知，添加缺氧反硝化段、延长HRT、增加活性污泥浓度是提高处理效率的关键，试验过程没有对废水的盐度、碱度和温度进行调节，不影响脱氮效果。