針對工業廢水與市政污水協同處理的可行性問題，研究了液晶面板廢水對2座不同污水處理廠（G 和 N）生化工藝各功能段的影響。結果表明，液晶面板廢水好氧出水對2座污水處理廠好氧段功能（OUR、COD 去除率、硝化作用）的影響均不大，對缺氧段（反硝化作用）和厭氧段（釋磷作用）的影響則根據污水廠原效果的不同而不同。N污水處理廠在加入工業廢水后反硝化和釋磷速率略有降低，但整體功能仍可實現。

我國城鎮污水廠來水不單純是生活污水，往往含有工業廢水，給污水處理廠的模擬設計工作帶來更多的困難和挑戰。工業廢水中含有大量難降解或有毒有害物質，對生物處理系統中的微生物存在抑制。此外，工業廢水的處理壓力較大，大部分工業園或大型企業排放的工業廢水經初步處理達到納管標準后即排至城鎮污水處理廠，可能會對處理效果產生影響，使運行管理面臨更大挑戰。

王秀等開展了制藥廠二沉池出水與城市污水混合處理的可行性研究，通過不同配比混合以及增加預氧化及過濾工藝等，確定不同配比下的工藝條件、最佳引入點和工藝點。相關研究主要集中在某一廢水對城鎮污水處理效果的影響，以及二者協同處理的工藝參數優化。本文考察了液晶面板廢水對2座市政污水處理廠各功能段（厭氧、缺氧、好氧）功能的影響，初步探索了液晶面板廢水與市政污水廠協同處理的可行性，以期為工業廢水與城市污水協同處理的可行性方面提供一定指導。

01

實驗部分

1

實驗污水處理廠

選擇某市2座污水處理廠，分別標記為G和N。

G污水處理廠設計規模為15萬m3/d，主要工藝為強化脫氮的改良A2/O，其污水具有明顯的低碳高氮特征，尤其在雨季進水碳源更低，處于較低運行負荷狀態。N污水處理廠設計規模為56萬m3/d，主要工藝為具有生物除磷脫氮功能的MUCT工藝，建立時間早，運行效果穩定。G、N污水處理廠的好氧污泥質量濃度分別為5150、3284 mg/L。

2

實驗用水

某光電企業液晶面板生產過程中會產生各類高濃度廢液和含氟含磷的酸性無機廢水、低污染清洗水，同時產生大量有機廢水。實驗用水中的工業廢水選取該企業廢水生物處理系統的好氧池出水（HX）。生活污水就近選取G污水處理廠進水（G）、N污水處理廠進水（N）。表1為實驗用水水質情況。

表1 實驗用廢水水質  mg/L

3

實驗方案

使用磁力攪拌器和3000 mL標準燒杯，輔以曝氣裝置。將泥水混合后進行實驗，分別設置實驗組和對照組，定期取樣測定。

好氧段功能影響：將工業廢水與市政污水按一定比例混合（預實驗后確定體積比為2∶3），以市政污水為對照，測定活性污泥好氧呼吸速率（OUR）、COD和氨氮在4 h內的變化情況，考察工業廢水對污水廠好氧段污泥性能的影響。

缺氧段功能影響：將工業廢水與市政污水按體積比2∶3混合，以市政污水為對照，加入不同污水廠的缺氧污泥，通過硝酸鹽和亞硝酸鹽的變化考察工業廢水對缺氧段脫氮反硝化的影響。

厭氧段功能影響：將工業廢水與市政污水按體積比2∶3混合，以市政污水為對照，加入不同污水廠的厭氧污泥，通過磷酸鹽的變化考察工業廢水對厭氧段釋磷功能的影響。

4

測定項目及方法

DO用溶解氧測定儀（美國哈希公司）測定；COD用COD快速測定儀（美國哈希公司）測定；NH4+-N用納氏試劑分光光度法測定；NO3--N用酚二磺酸分光光度法測定；NO2--N用N-（1-萘基）-乙二胺分光光度法測定；PO43-用鉬銻抗分光光度法測定；MLSS用重量法測定。

02

結果與討論

1

好氧段功能分析

（1）OUR變化規律

OUR變化曲線由2種反應過程決定，起始階段是有機物降解與硝化并存，呼吸速率是兩者之和。當有機物降解基本完成時（盡管有機物降解引起的呼吸速率仍存在，但非常小可忽略不計），呼吸速率會突然下降，形成一個平穩階段，此時的呼吸速率是硝化和內源呼吸的總和。硝化將要完成時，呼吸速率會再次突然下降形成另一個平穩階段，此時的呼吸速率是內源呼吸。

將工業廢水（HX）與市政污水混合，考察其對G和N污水處理廠好氧污泥OUR的影響，見圖1。

圖1 工業廢水對G（a）、N（b）污水處理廠好氧污泥OUR的影響

從圖1可以看出，20 min后有機物降解基本完成，硝化分別在70、55 min后基本完成。混合廢水實驗組的好氧污泥OUR總體上低于對照組（市政污水），但二者變化規律基本一致，可推論工業廢水對好氧微生物有一定抑制，但整體功能未受明顯影響。

（2）COD變化規律

工業廢水對G和N污水處理廠好氧污泥COD降解能力的影響如圖2所示。

圖2 工業廢水對G（a）、N（b）污水處理廠好氧污泥COD降解的影響

從圖2可見，向市政污水（G）和混合廢水（HX/G）中加入好氧池污泥后COD分別降低59%、52%，市政污水（N）和混合廢水（HX/N）的COD分別降低72%、51%，主要是由于污泥的快速吸附作用。混合反應30 min內COD有一定降低，30 min后出水COD無明顯變化，一是由于吸附后COD本身較低，二是易降解的COD在30 min內基本降解完成，這與OUR結果一致。

綜上可見，工業廢水的加入對好氧段異養微生物未產生明顯的不良影響，出水COD比對照組高是由于工業廢水中含有難降解物質。

（3）NH4+-N變化規律

圖3為工業廢水對G和N污水處理廠好氧污泥硝化作用的影響。

圖3 工業廢水對G、N污水處理廠好氧污泥硝化作用的影響

從圖3可見，反應1 h后市政污水（G）和混合廢水（HX/G）的氨氮去除率可達89%，反應30 min后市政污水（N）和混合廢水（HX/N）的氨氮去除率達到85%以上，與OUR變化情況基本一致。總體上混合廢水和市政污水的氨氮變化情況無明顯區別，說明工業廢水的加入對好氧污泥的硝化作用未產生明顯抑制。只是2個污水處理廠之間硝化速率有一定差異，N污水處理廠的硝化速率明顯高于G污水處理廠。

2

缺氧段功能分析

圖4為工業廢水對G和N污水處理廠缺氧段反硝化反應的影響。

圖4 工業廢水對G（a）、N（b）污水處理廠反硝化反應的影響

從圖4（a）可見，在混合廢水和市政污水中加入G污水處理廠缺氧池污泥后，無反硝化進行。結合G污水處理廠的實際運行情況，可能是由于長期低負荷運行導致缺氧段反硝化功能欠缺。由圖4（b）可見，N市政污水反應起點的硝酸鹽較低，僅為2.39 mg/L，反應10 min內降低了79%，亞硝酸鹽在前20 min內從0.20 mg/L降至0.02 mg/L，1 h后開始有所回升；混合廢水反應起點的硝酸鹽高達20.47 mg/L，2 h內一直呈降低趨勢，其中前40 min反應速度較快，之后略放緩，而亞硝酸鹽持續升高，2 h內從0.18 mg/L升至0.49 mg/L。

由此可見N污水處理廠的反硝化功能良好，在此條件下混入工業廢水，硝酸鹽呈明顯下降趨勢，2 h后降低63%；亞硝酸鹽出現一定積累，但濃度較低，即反硝化反應第二步的速率略低于第一步，但整體上脫氮效果明顯，反硝化速率略低于對照組（僅市政污水）。反硝化菌可利用的碳源除易生物降解的有機物外，還可用難生物降解的有機物和內源碳作碳源。

本實驗中的碳源量對于反硝化而言略有不足，可能是反硝化速率受到影響的原因。實際運行中需根據總氮濃度和反硝化速率適當調整，補充碳源，避免亞硝酸鹽積累對微生物產生抑制。

3

厭氧段功能分析

工業廢水對G和N污水處理廠厭氧釋磷的影響如圖5所示。

圖5 工業廢水對G（a）、N（b）污水處理廠厭氧釋磷的影響

從圖5（a）可以看出，在混合廢水和市政污水中加入厭氧池污泥均未發現磷酸鹽升高的現象，可能是由于G污水處理廠長期處于低負荷運行，整個生化處理系統運行狀況差，厭氧污泥不具備厭氧釋磷的性能，且由于吸附作用，反應初始即發生快速吸附，導致磷酸根濃度瞬時降低。從圖5（b）可見，在市政污水中加入厭氧污泥后，磷酸根不斷升高，隨著時間延長，其上升速度變緩；而混合廢水中的磷酸根呈緩慢降低的趨勢。

理論上，有硝態氮進入厭氧區時，釋磷效果會受到很大影響。反硝化細菌的反硝化過程和聚磷菌釋磷過程均會利用碳源，其中聚磷菌的競爭性較反硝化菌差，這就導致硝態氮進入厭氧區時使聚磷菌的釋磷及PHB合成能力受到抑制，厭氧釋磷效果變差。

吳劍等發現硝態氮質量濃度高于15 mg/L時對釋磷效果有影響。鄭燕清等發現初始硝態氮較高的條件下，混合液中的總磷少量降低，反硝化基本結束后才出現磷的厭氧釋放。本實驗中混合廢水的硝酸鹽＞20 mg/L，釋磷作用可能受到硝酸鹽的影響。另外，工業廢水中含有鈣、鋁、銅等離子可與磷酸根反應沉淀，也會影響實驗結果。

從2.2和2.3可見，G污水處理廠和N污水處理廠的差異性明顯。G污水處理廠來水復雜，不單純是生活污水，使得設計運行標準化的難度提高。此外，在考察工業廢水與市政污水協同處理可行性時，單一污水處理廠的實驗結果也不具備適他性，可能導致判斷失誤，這對各地污水處理規劃提出了更高要求：

一方面，部分污水處理廠可只接納生活污水，通過標準化的設計運行，用最少的投入實現最佳處理效果，節能降耗，這部分技術已相對成熟可靠；

另一方面對于工業廢水的處理需求，應合理布局、統籌考慮生活污水的分配，既實現工業廢水與市政污水的協同處理，又不額外增加工業廢水處理的負擔。

03

結論

（1）在G污水處理廠混入工業廢水后，好氧段OUR、COD去除、硝化作用并未受到明顯影響；混入工業廢水后缺氧段和厭氧段未顯示出反硝化和釋磷作用，但對照組同樣未顯示脫氮除磷功能，不能說明工業廢水對脫氮除磷功能產生抑制。

（2）在N污水處理廠混入工業廢水后，好氧段OUR、COD去除、硝化作用未受到明顯影響；缺氧段反硝化作用也可進行，只是速率略有降低，亞硝酸鹽略有積累；混入工業廢水后厭氧段釋磷作用受到影響，可能是由于硝態氮濃度較高，也可能是廢水中的鈣、鋁、銅等離子與磷酸根反應發生沉淀，從而影響實驗結果。可通過調整工藝運行方式、配水方式等實現理想的處理效果。

（3）工業廢水與城鎮污水協同處理的可行性，更多依賴于城鎮污水處理工藝原本的可靠性、成熟度和運行穩定性。當城鎮污水處理工藝各級功能完善時，工業廢水經一定處理達到排放標準后，與城鎮污水協同處理是可行的，通過進一步優化運行參數可得到最佳條件。