市政與環境工程 | 更新時間：2023-11-26 | 聚環氧琥珀酸(PESA)對高硬度廢水生物處理系統的作用 Performance of Polyepoxysuccinic Acid(PESA)

選用蘭州市安寧七里河污水處理廠曝氣池污泥作為接種液，進行悶曝培養。

阻垢劑聚環氧琥珀酸(PESA)由蘭州市藍星清洗有限公司提供。阻垢劑的投加量在馴化過程中進行了多次單因素實驗，且考慮到生物反應器的適宜pH，最終確定了阻垢劑與進水鈣離子的投加比例為1:200(mL/mg)，按照這一投加比例，試驗中根據進水鈣離子濃度的改變調整PESA的投加量。

當進水廢水指標鈣離子濃度為101.38 mg/L，COD為93.95 mg/L時，活性污泥反應器進入實驗初期，2個反應器中的活性污泥均呈灰褐色，絮體結構明顯，污泥活性良好；隨著[Ca²⁺]逐漸升高，2個反應器中的活性污泥均由灰褐色逐漸變為黃褐色；當Ca²⁺濃度逐漸升高到280 mg/L時，空白反應器中的活性污泥在2~3個周期內由黃褐色變為乳白色，而加入PESA的反應器中的活性污泥則沒有上述現象，污泥活性保持良好，絮體結構明顯。但將進水Ca²⁺濃度上調至大于280 mg/L時，加入PESA的反應器也出現了污泥變白鈣化的現象，分析原因是由于進水Ca²⁺濃度的增大，超過了PESA的阻垢作用，呈過飽和狀態，導致活性污泥中無機灰分驟然增多，從而使活性污泥顏色和沉降性能發生較大的變化。圖 2為加入PESA的反應器在進水Ca²⁺濃度為280 mg/L臨界點上下的活性污泥鏡檢對比圖片。

2  PESA反應器活性污泥鏡檢圖片

 

下載: 原圖 | 高精圖 | 低精圖

實驗后期28 d左右，空白反應器中的活性污泥在一個周期內解體，產生大量泡沫，污泥大量流失。對比加入PESA的反應器，污泥出現鈣化現象，但將PESA投加量提高到2.0 mL后，反應器中附著在活性污泥上的鈣鹽能夠被PESA溶解到溶液中，使活性污泥恢復良好的活性，同時恢復較高的COD去除率。這說明PESA的加入使活性污泥處理系統對高硬度廢水沖擊負荷能力增強。

在逐步提升Ca²⁺濃度的過程中，活性污泥中的生物相也發生了變化，最為明顯的是指示性微生物的變化，當[Ca²⁺]>280 mg/L，如鐘蟲，累枝蟲，楯纖蟲等指示性微生物相繼死亡，絲狀菌數量也在減少，最后消失，以PESA反應器為例(見圖 3)。

3  PESA反應器指示性微生物指變化

 

下載: 原圖 | 高精圖 | 低精圖

實驗過程中，2個反應器對應的MLSS值如圖 4所示。

4  PESA與空白反應器的MLSS隨運行天數變化

 

下載: 原圖 | 高精圖 | 低精圖

從圖 4中可以看出，隨著運行天數的增加，2個反應器中的活性污泥MLSS值均呈增加趨勢。其中第10~14 d，調整Ca²⁺濃度為281.7 mg/L，PESA投加比例也相應增加到1.4 mL時，PESA反應器MLSS下降到5 000 mg/L，污泥損失較為嚴重，鈣化現象也較嚴重，說明PESA與進水Ca²⁺在1:200(mL/mg)的投加比例下，有一個Ca²⁺適用范圍，為小于280 mg/L。

但是整個運行過程中PESA反應器污泥濃度一直低于空白反應器，通過計算污泥增值速率可知，2個反應器的污泥增殖速率分別為PESA反應器169.23 mg/d和空白反應器288.46 mg/d，這說明投加PESA具有污泥減量化效果，減量化程度在41.33%。

實驗過程中，2個反應器對應的SVI值如圖 5所示。

5  PESA與空白反應器的SVI隨運行天數變化

 

下載: 原圖 | 高精圖 | 低精圖

從圖 5中可以看出，隨著運行天數的增加，污泥的SVI由最初的50 mL/g左右逐步下降至20 mL/g左右，由于Ca²⁺濃度的變化，SVI總體呈下降趨勢。這是由于進水中Ca²⁺濃度較大，使污泥中無機組分不斷增加，污泥的重量增大，使活性污泥系統具有較高的壓縮性，使得SVI值不斷減小，沉降速度加快。2個對照反應器SVI變化趨勢基本相似，說明PESA的投加不對污泥沉降效果造成影響。

實驗過程中，2個反應器對應的COD去除率如圖 6所示。

6  PESA與空白反應器的COD去除率隨運行天數變化

 

下載: 原圖 | 高精圖 | 低精圖

在第5~14 d的運行期內，Ca²⁺濃度逐步從101.38 mg/L增加到396.8 mg/L，PESA投加量按照1:200 mL/mg的比例同步提升，從0.5 mL提升至2.0 mL，發現2個反應器的COD去除率均呈下降趨勢，在之后第14~22 d運行期內，保持PESA投加量為2.0 mL，逐步減低Ca²⁺濃度，發現COD去除率又呈上升趨勢。

試驗結果說明Ca²⁺濃度不高于280 mg/L的高硬度廢水在采用活性污泥法處理時，處理效果可達到90%以上，而PESA的加入對活性污泥法處理廢水的去除效率沒有影響。

將進出水的Ca²⁺測定結果記錄下來，計算Ca²⁺保留率，表示阻垢劑的阻垢效果，公式如下：

實驗過程中，2個反應器對應的Ca²⁺保留率如圖 7所示。

7  PESA與空白反應器的Ca²⁺保留率隨運行天數變化

 

下載: 原圖 | 高精圖 | 低精圖

從圖 7可以看出，在第3~14 d的運行期內，Ca²⁺濃度逐步從101.38 mg/L增加到396.8 mg/L，PESA投加量按照1:200(mL/mg)的比例同步提升，從0.5 mL提升至2.0 mL，發現2個反應器的Ca²⁺保留率均呈下降趨勢，在之后第14~17 d運行期內，保持PESA反應器的阻垢劑的投加量為2.0 mL，逐步減低Ca²⁺濃度，發現Ca²⁺保留率又呈上升趨勢。

空白試驗結果說明活性污泥法處理高硬度廢水，Ca²⁺濃度為280 mg/L是鈣鹽析出的一個臨界飽和點。

與空白反應器相比較，加入PESA的反應器也呈現出臨界飽和點的特點，但Ca²⁺保留率在整體上要遠遠高于空白反應器。在進水Ca²⁺濃度小于280 mg/L的條件時，Ca²⁺保留率增加了18.32%，說明PESA的投加在分散鈣離子沉積方面的效果是明顯的。