山东省某工业园区管网水中工业废水比例接近100%, 主要组成为化工、纺织、制药、皮革、电镀、焊丝等行业产生的废水。各类工业废水混合的综合工业废水具有较强的污染性, 且受生产周期影响, 水质、水量波动大, 处理难度较高。本研究利用A段生物絮凝沉淀工艺对进水进行预处理, 应对水质对生化系统的冲击;在高污泥浓度、高泥龄条件下运行倒置A²/O生化系统, 强化COD、NH₃-N、TN指标的去除;机械澄清池深度处理把关COD、SS、TP指标达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB18918-2002) 一级A标准。设计制造中试装置, 设计水量2m³/h, 进水水质见表1, 中试平面示意、工艺流程示意见图1、图2。

　　 A段生物絮凝沉淀工艺由生物絮凝池与沉淀池两部分组成:絮凝池停留时间18 min, 由外界不断接种具有很强繁殖能力和抗环境变化能力的短世代原核微生物, 在高有机负荷条件下, 新陈代谢很快, 能较迅速地克服失活和不可逆转的损害作用。采用高污泥负荷, 低DO曝气使泥水混合, 进水直接进入A段絮凝区, 利用活性污泥的快速絮凝吸附作用, 将废水中的有机物吸附于活性污泥上, 进而降解;A段沉淀池停留时间为1.5h, 表面负荷为1.3m³/ (m²·h) , 吸附有大量污染物的污泥 (来源于絮凝池) 在A段沉淀池内沉下, 大部分有机物质以剩余污泥方式排出系统外。A段运行参数见表2。

　　 该园区综合工业废水水质复杂, 难降解成分比例较高, COD指标处理难度要远远大于市政生活污水, NH₃-N、TN指标也高达50~70 mg/L, 高于普通市政生活污水。综合考虑进水水质特点, 二级生化处理拟采用倒置A²/O工艺, 其厌氧段、缺氧段停留时间6.25h, 好氧段停留时间9.3h, 终沉池停留时间3.7h, 表面负荷0.66m³/ (m²·h) 。为针对COD、NH₃-N、TN指标的去除, 倒置A²/O生化系统在高污泥浓度、高泥龄、较长停留时间的参数下运行。同时, 严格控制好氧段DO, 并向倒置A²/O生化系统投加铁盐, 增强活性污泥絮体凝聚性, 增大絮体, 使絮体内部形成厌缺氧环境, 强化同步硝化反硝化。倒置A²/O生化系统运行参数见表3。

　　 二级生化出水除NH₃-N、TN指标外, 很难达到一级A标准。利用机械澄清池的混凝沉淀作用深度处理二级生化出水, 污染物指标去除效果十分显著, 可实现一级A稳定达标。中试装置机械澄清池总容积6.1m³, 停留时间3h, 分絮凝区、沉淀区两部分。二级生化出水在絮凝区与絮凝剂聚硫酸铁、助凝剂聚丙烯酰胺发生絮凝反应, 在沉淀区沉淀, 达到去除污染物指标的目的。机械澄清池运行参数见表4。

　　 中试装置启动运行后, 经两个月的调试, 活性污泥培养完成, 各工艺单元运行良好。连续跟踪中试水质指标数据, 数据结果见表5。

　　 A段出水COD指标可稳定到200~400mg/L, 平均去除率约40%;SS指标可稳定到100~250mg/L, 平均去除率约60%;TP指标可稳定到1~3mg/L, 平均去除率约30%;TN指标可稳定到50~60mg/L, 平均去除率约16%;A段对NH₃-N指标无明显去除效果。

　　 生化二沉池出水COD指标可降至55~75mg/L, 平均去除率约78%;TN指标可降至8~13mg/L, 平均去除率约80%;NH₃-N指标可降至0.5mg/L左右, 平均去除率约98%;TP指标可降至0.5~1.5mg/L, 平均去除率约50%;SS指标可降至40~100mg/L, 平均去除率约60%。

　　 机械澄清池出水COD指标可降至45mg/L以下, 平均去除率约33%;SS指标可降至20mg/L以下, 平均去除率约80%;TP指标可降至0.1mg/L, 平均去除率约90%;TN、NH₃-N指标变化不明显。

　　 (1) A段+倒置A²/O+机械澄清池处理综合工业废水效果良好, 可稳定一级A达标。

　　 (2) A段预处理不仅具有较强的抗冲击能力, 提高二级生化系统的稳定性, 还可降低生化系统进水污染物浓度, 减轻二级生化段负担。

　　 (3) 倒置A²/O生化系统在高污泥浓度、高泥龄条件下运行, 不仅脱氮效果显著, 微生物数量的提高也有利于难降解COD的去除。

　　 (4) 机械澄清池深度处理效果明显, 在该工艺组合中为倒置A²/O生化系统高泥龄模式运行提供保证, 是一级A达标排放的关键。