摘要：光伏行业会产生大量的高浓度有机废水，其主要成分是聚乙二醇（PEG）和碳化硅，该废水生化性较差，难于处理，本文介绍了UASB工艺、A/B法、MBR工艺联合处理该高浓度废水的工程实例，通过对UASB反应器、MBR等系统的描述以及通过系统产水水质阐述该工艺处理高浓度有机废水的技术可行性，并分析了该工艺运行的优缺点。
关键词：聚乙二醇（PEG）UASB厌氧反应器 MBR
Abstract: the photovoltaic industry produces A large number of high concentration organic wastewater, the main component is polyethylene glycol (PEG) and silicon carbide, the wastewater biochemical the gender is poorer, difficult to deal with, this paper introduces the process, UASB A/B method, MBR process to deal with the high concentration of waste water joint project example, through to the UASB reactor, MBR system description and through the system water production water quality illustrate the process of high concentration organic wastewater treatment technical feasibility, and analyzes the advantages and disadvantages of process operation.
Keywords: polyethylene glycol (PEG) UASB anaerobic reactors MBR
中图分类号：TQ423.2+1 文献标识码：A文章编号：
1. 工程概况：
保定某光伏企业硅片车间进行切片过程中使用硅片切割液，其主要成分是聚乙二醇（PEG）和碳化硅，在生产过程中会产生大量高浓度有机废水。该公司每天产生高浓度有机废水约4000t，PH为4~6左右，COD含量在3000~6000mg/L，平均4000mg/L，悬浮物较多，SS含量3000 mg/L左右，可生化性在0.28左右，属于难生物降解废水。
虽然该废水处理难度较高，但随着社会经济的不断发展，废水处理的要求也随之不断提高，该厂作为光伏行业的领军企业，废水处理要求达到的级别也比较高，系统处理后出水水质要求达到GB/T 18920―2002《城市污水再生利用 城市杂用水水质》标准并进行厂区内的绿化。系统进水水质及出水要求达到的标准如表1所示。
表1设计进出水水质
项目 COD（mg/L） BOD（mg/L） 浊度（NTU） PH
进水 4000 1100 30 4~6
出水 ≤60 ≤20 ≤10 6~9
2. 工艺流程
图1工艺流程图
工艺流程如图1所示，高浓度有机废水首先经过格栅井去除大块悬浮物，经调节沉淀池进行预沉淀和调节PH后经提升泵提升进入混凝沉淀池反应区，在沉淀反应池内加入PAC和PAM进行混凝沉淀后进入中间水池，在中间水池加入氮磷等营养物质，然后由管道提升泵经壳式换热器提升到UASB反应器，其中壳式换热器进行温度调节。高浓度COD在UASB反应器中被除去大部分，之后进水进入A/O系统，在该系统中，进一步氧化分解，大部分COD得到去除，出水进入二次沉淀池，在沉淀池中截留悬浮污泥，沉淀池出水进入MBR进行深度处理，剩余的COD在MBR池中被去除，出水进入中水回用池，在处理过程中产生的污泥主要来自于调节沉淀池、混凝沉淀池、二次沉淀池剩余污泥、MBR池剩余污泥。
主要构筑物及设备
3.1 格栅井
格栅井安放在污水处理工艺的前端，用以除去水中较大的悬浮物、漂浮物，保证后续处理水泵的正常运行，减少后续设施的工作负荷。格栅井为钢混结构，1座，有效容积：4m3。
3.2 调节沉淀池
在调节沉淀池内调节水质、水量，避免了水质波动对系统造成冲击；同时兼有沉淀部分悬浮物的作用。调节沉淀池为钢混结构，数量1座，形式为平流式，有效容积2000m3，HRT为12h。出口设3台液下提升泵（2用1备），流量为80m3/h，扬程15m。设有平流式刮吸泥机，型号：PBX-5。
3.3 混凝沉淀池
废水经混凝沉淀池除去大部分悬浮物，减低后续构筑物的负荷。混凝沉淀池为钢混结构，数量2座，形式为辐流式，有效容积：250m3，HRT：3h，设有周边传动刮泥机，型号：CG-C-11。
3.4 中间水池
混凝沉淀池出水进入中间池，中间水池设有营养盐投加设备和加热装置，控制出水PH在6.5~8之间，温度在23~27℃。中间水池为钢混结构，有效容积128m3，HRT：1.5h。设有6台管道离心泵（4用2备），流量为50 m3/h，扬程：30m；壳式换热器4套，换热面积：10m2，碳钢结构。
3.5 UASB厌氧反应器
厌氧反应器为该系统最主要的处理单元。中间水池出水进行温度调节后，废水从池底均匀进入，以一定速度向上流动，在此过程中，污染物与厌氧菌充分接触反应，将有机物分解，并产生沼气。其上部设有三相分离器，进行固液气三相分离。
艳阳反应器数量为4座，为钢制结构，环氧树脂防腐，尺寸为Φ9.5*17m，有效容积为每个1000m3，HRT：24h，上升速度：1.2m/h，COD容积负荷：10kg/（m3•d）。
3.6 厌氧沉淀池
UASB反应器出水进入厌氧沉淀池，出水进入A/O反应池，污泥回流到UASB反应器。厌氧沉淀池数量2座，为钢混结构，竖流式，有效容积：160m3，HRT：1h，沉淀池表面水力负荷为1.2 m3/（m2•d）。排泥泵4台（2用2备），流量为35 m3/h。
3.7 A/O反应池
废水在A/O池除去剩余有机污染物。A/O反应池数量2座，分A（兼氧）池和O（好氧）池，钢混结构，有效容积每个2000 m3，其中A池容积为每个660 m3，HRT：8h；O池有效容积为每个1340 m3，HRT：16h。COD容积负荷为1.64kg/（m3•d）。装有曝气系统1套，鼓风机3台（2用1备），型号：FSR200G，功率为75KW。
3.8二次沉淀池
好氧反应池出水进入二沉池，分离携带的污泥，出水进入到MBR反应池。二沉池数量2座,周边进水周边出水，形式为辐流式，钢混结构。沉淀池表面水力负荷为0.72m3/（m2•d）。
设有周边传动刮泥机，型号：CG-C-12。污泥回流泵3台（2用1备），流量42.5 m3/h，扬程13m。
3.9MBR反应池
二沉池出水进入MBR反应池，废水中的有机物进一步被去除，利用膜组件进行固液分离，大大加强分离效果，提高了污水深度处理后的水质。同时膜组件的污水侧污泥浓度大大提高，微生物种群丰富，能更好的去除有机物。1座，钢混结构，有效容积为400m3，HRT：2.4h；MBR膜采用的淹没式中空纤维聚偏乙烯（PVDF）微滤膜，膜孔径为0.1微米，共采用400个膜组件，过滤面积为：10000m2；设有MBR膜化学清洗系统1套；抽吸泵6台，4用2备，流量为50 m3/h，功率为7.5KW。
3.10中水回用池
系统设置中水回用池1座，钢混结构，尺寸为30m*15m*5m，有效容积：2250m3。MBR的出水先储存在中水回用池，提供给厂区绿化和开发区绿化使用。
4系统调试运行
4.1 UASB反应器的启动和运行
UASB反应器中的接种污泥分为两种：1.某污水处理厂的脱水污泥，污泥含水率约为83%，共接种300m3；2.某淀粉厂的厌氧反应器的颗粒污泥，污泥含水率约为99%，共接种200m3。接种前污泥用水稀释并经筛网过滤后泵入UASB反应器。接种过程中逃逸出的污泥通过厌氧沉淀池回流到中间水池再提升至UASB反应器。
污泥泵入后先加废水浸泡2d，并检测塔内PH在7.0~7.5，。2d后按每小时25m3的流量向反应器中加入废水。开始90d进水采用逐步提高形式，同时开始监测出水COD及PH值，当COD去除率上升到70%以上并保持5d、出水PH在7.0~7.5时每小时进水量增大10 m3。这样逐渐增加水量直至达到设计要求。调试过程中应监测挥发酸浓度小于500mg/L，碱度在2000mg/L左右。碱度达不到时使用石灰或者小苏打（NaHCO3）调节反应器中的碱度。
4.2 好氧池调试运行
4.2.1 A/O池的启动与运行
为加快A/O池启动速度，缩短微生物的驯化周期，污泥取自该厂废水站一期工程的沉淀池剩余污泥，直接注入A池和O池，加入UASB反应器的出水进行调试运行，经过30d的调试，O池内有大量活性污泥出现，污泥呈黄褐色絮状，沉降性能良好，活性高，出水水质良好，池中污泥的增值量也达到了设计要求，进入稳定运行阶段。运行中，A池的溶解氧控制在0.5mg/L以下，PH在6.0~7.0之间，温度在10~30℃；O池的溶解氧保持在2mg/L以上，PH为7~8，温度在15~35℃。
为了方便控制风量，在好氧池增加了在线溶解氧仪，通过变频设备对风机风量进行调节，保证了好氧池中溶解氧的浓度要求。
4.2.2 MBR池的启动和运行
在进废水调试之前，先进清水对MBR池的膜过滤系统进行调试，以保证膜过滤系统能正常运行。然后将二次沉淀池出水和部分剩余污泥打入MBR反应池进行闷曝，在连续曝气的条件下阶段进水，10d以后采用连续进水，并在COD去除率逐渐增加的基础上逐渐增大进水量，直到达到设计水量。挂膜15d后，MBR池中污泥浓度9000mg/L左右。膜过滤通过抽吸泵连续进行抽吸进行，为了防止膜污染，采用时间控制装置保证周期性操作（9min过滤，1min反冲洗）。当抽吸压力达到-3kPa时，进行在线化学清洗（采用0.5%的NaClO溶液浸泡2~3h）。每半年进行一次离线化学清洗，以HCl和柠檬酸作为清洗剂。
4.3 系统处理效果
该系统到目前已正常运行6个月，近1个月的水质监测数据，系统处理效果见表2。
表2系统处理效果
项目 COD（mg/L） BOD（mg/L） 浊度（NTU） PH
进水 2890~12000 870~3472 25~35 4~6
二沉池出水 115~172 32~51 8~15 6~8
MBR出水 15~40 4~12 0~4 6~8
由表2可以看出，该企业的切割液废水经UASB+A/O+MBR工艺处理后，出水水质完全能满足GB/T 18920――2002《城市污水再生利用 城市杂用水水质》城市绿化的要求。
5. 效益分析
该项目完成后，吨水运行成本在2.7元左右。按照日回用水量为4000m3，回用水水价为2元，则实际吨水处理成本为0.7元。
废水经该工艺处理后，每天可以少向环境排放COD约15.7吨左右，同时节省新鲜水用量4000吨。
6. 结论
1） 采用UASB+A/O+MBR工艺处理该企业切割液废水，处理效果良好，对COD的平均去除率在95%以上，出水水质能满足GB/T 18920――2002《城市污水再生利用 城市杂用水水质》城市绿化的要求，具有良好的社会效应和环境效益。
2） UASB工艺较普通的好氧活性污泥法对处理高浓度难降解有机废水方面有很大优势：反应器内污泥浓度大，容积负荷高；运行成本低，耐冲击能力强。
3） MBR工艺作为深度处理单元，技术先进，出水水质好，但运行能耗以及成本相对较高，因此应尽可能多地寻找又回用水要求的潜在用户，还有对本企业用水点进行调查，尽可能会用到生产过程当中去。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。