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摘要：采用IFAS工艺对某颜料化工厂废水进行中试研究，考察其处理能力及抗负荷能力。结果表明，IFAS工艺出水COD、NH4+-N及TN浓度均可满足《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627-2008）中限定的对染料行业出水污染物排放标准的要求（COD<300mg/L、NH4+-N<30 mg/L、TN<50 mg/L）。
关键词：FAS工艺，颜料废水，有机污染物去除
Abstract：A pilot-scale IFAS process was carried out in the wastewater treatment plant of pigment chemical plant，in order to investigate the treatment performance and the resistance to impact load. The results showed that the effluent COD，NH4+-N and TN of the IFAS process were satisfying the discharge standard（COD<300 mg/L，NH4+-N<30mg/L，TN<50mg/L）.
Key words：IFAS process；pigment wastewater；organic matter removal
1. 说明
辽宁某颜料化工污水处理厂采用传统的A/O活性污泥工艺（见图1.1）对该厂生产过程中所产生的废水进行处理，厌氧段和好氧段的HRT分别为12h和48h，其运行情况如表1.1 所示。
由表1.1中可知，COD和TN无法满足《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627-2008）染料行业排放标准的要求（COD<300mg/L、氨氮<30mg/L，TN<50mg/L）。此外，由于该厂日处理量由原来的2000吨提高到3000吨，需要一种简单、便捷、有效的方法对现有工艺进行改造，在提高处理能力的同时，使出水能够达到染料行业的排放标准。
2. 中试试验
2.1工艺的选择
IFAS工艺具有较高的硝化能力[1]，同时，还可提高反应池内的生物量，降低污泥负荷率，增加了系统抗冲击负荷的能力[2]；其次，由于载体表面生物膜本身的结构特点和氧扩散区的存在，使生物膜由外到内形成好氧区-缺氧区-厌氧区，从而为好氧硝化菌和缺氧反硝化菌提供了良好的环境和共同生长的空间，为实现同步硝化反硝化脱氮创造出有利条件[3]。此外，IFAS工艺升级简单，现有的反应池可以不做任何改动，只需向原有工艺反应池内投加悬浮生物载体即可，这样可大大节约了占地和基建的成本，所以选择IFAS工艺进行中试试验。
2.2试验目的
针对该颜料化工污水处理厂COD和TN处理能力差的问题，通过中试，考察IFAS工艺对该厂污水处理性能及抗负荷能力，并探讨IFAS工艺用于处理厂升级改造的可行性，为以后该污水处理厂升级改造提供技术方案。
2.3试验内容
为考察IFAS工艺对颜料废水处理的效果及用于辽宁某颜料污水处理厂升级改造的可行性，进行中试研究。中试采用IFAS工艺，即在A/O活性污泥工艺的基础上，在好氧段按一定比例投加悬浮生物载体，考察该工艺在不同HRT的条件下，对进水COD、氨氮及TN的处理效果，以此来考察IFAS工艺的抗负荷能力。
3. 中试试验材料与方法
3.1 试验装置及材料
中试用水取自该污水处理厂调节池，接种污泥取自二次沉淀池。试验装置如图3.1所示。中试装置分别由两个等体积的好氧反应器（5 m3/个）及二次沉淀池（6 m3）组成，分别考察中试设备在HRT为24h，32h和40h时，对污染物去除性能的影响。
3.2 试验检测方法
试验中的水質分析方法采用《水和废水分析监测方法》，主要的分析项目包括：MLSS、COD、BOD、氨氮、总氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。具体的水质检测方法及检测设备见表2.1。
3.3 试验条件
中试采用IFAS工艺，好氧反应区内进水取自污水处理厂厌氧区出水。好氧区的初始污泥浓度（MLSS）在2500-3000mg/L，溶解氧浓度维持在2-3mg/L。好氧区闷曝48h后，设备开始以小流量进水，水量逐渐梯度增加。中试设备内水温在24-29℃。对比考察该厂原有活性污泥工艺与中试IFAS工艺对污染物的去除情况，并对不同HRT条件下IFAS工艺的处理能力进行了考察。相关工艺参数见表3.2所示。
4. 结果与讨论
4.1 COD的去除
当进水COD浓度为1795-3119 mg/L，中试工艺出水COD为203–291 mg/L（HRT=24h），152–264 mg/L（HRT=32h）以及106–186mg/L（HRT=40h），均达到《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627-2008）中限定的对染料行业出水COD的排放标准（<300 mg/L），而原A/O工艺出水分别为406-499 mg/L（HRT=24h），321-426 mg/L（HRT=32h）以及310-403 mg/L（HRT=40h），说明各阶段IFAS工艺出水均优于原A/O工艺出水，这是由于，中试反应器启动后，再有生物载体的反应器内生物量高于活性污泥工艺，生物菌群丰富，有利于提高其污染物的去除能力及抗冲击负荷能力。
4.2 氨氮的去除
IFAS工艺对氨氮的去除性能如图4.2所示，随着HRT的增加，IFAS工艺及及原有A/O工艺对氨氮的去除率均而显著提高。IFAS工艺出水氨氮的去除率由52%（HRT24h）提高到 91%（HRT40h），当HRT为32h，IFAS工艺出水氨氮浓度为13.2-18.7 mg/L，满足《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627-2008）中限定的对染料行业出水氨氮的排放标准（<30mg/L），而原A/O工艺出水氨氮均未能达到排放要求。 4.3 总氮的去除
IFAS 工艺对总氮浓度见图4.3。较长的HRT同样有助于提高系统的脱氮性能。当进水总氮浓度为115.8-222.9 mg/L，IFAS工艺出水总氮为55.4-76.5 mg/L（HRT24h），32.7-44.3 mg/L（HRT32h）以及29.0-38.1 mg/L（HRT40h），去除率分别为55%，78% and 85%。当HRT提高到32小时后，出水总氮浓度低于50 mg/L，达到《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627-2008）中限定的对染料行业出水总氮的排放标准（<50 mg/L）的要求。然而，原A/O工艺对总氮的去除率仅40%-64%，不能够达到排放要求。这是由于当系统运行到一定阶段，载体表面较厚的生物膜为微生物的生长提供了厌氧-好氧的微环境，为好氧硝化菌及缺氧反硝化菌的生长提供良好的氧环境，进而有助于实现系统同步硝化反硝化性能，以达到对进水总氮的去除。
5. 结论
通过中试IFAS工艺的运行情况来看，得出以下结论：
（1）IFAS工艺出水COD、氨氮及总氮浓度均可满足《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627-2008）中限定的对染料行业出水污染物排放标准的要求（COD<300mg/L、氨氮<30 mg/L、总氮<50 mg/L）。
（2）IFAS工艺具有较好的抗负荷能力，即使在相对较短的HRT条件下，其出水COD、氨氮、TN也能够达到排放标准的要求。
参考文献：
[1]Regmi P.，Thomas W.，Schafran G.，et al. 2011. Nitrogen removal assessment through nitrification rates and media biofilm accumulation in an IFAS process demonstration study[J]. Water Research，45：6699-6708.
[2]Yang Bai，Xie Quan，Yaobin Zhang，et al. Enhancing nitrogen and phosphorus removal in the BUCT-IFAS process by bypass flow strategy. Water Science and Technology，2015，72（4）：528-534.
[3]Yang Bai，Yaobin Zhang，Xie Quan，et al. Nutrients removal performance and microbial characteristics of a full-scale IFAS-EBPR process treating municipal wastewater. Water Science and Technology，2015，73（6）.
作者簡介：
白扬（1981-），男，博士，工程师，从事工业及城市污水处理工作。
关键词：FAS工艺，颜料废水，有机污染物去除
Abstract：A pilot-scale IFAS process was carried out in the wastewater treatment plant of pigment chemical plant，in order to investigate the treatment performance and the resistance to impact load. The results showed that the effluent COD，NH4+-N and TN of the IFAS process were satisfying the discharge standard（COD<300 mg/L，NH4+-N<30mg/L，TN<50mg/L）.
Key words：IFAS process；pigment wastewater；organic matter removal
1. 说明
辽宁某颜料化工污水处理厂采用传统的A/O活性污泥工艺（见图1.1）对该厂生产过程中所产生的废水进行处理，厌氧段和好氧段的HRT分别为12h和48h，其运行情况如表1.1 所示。
由表1.1中可知，COD和TN无法满足《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627-2008）染料行业排放标准的要求（COD<300mg/L、氨氮<30mg/L，TN<50mg/L）。此外，由于该厂日处理量由原来的2000吨提高到3000吨，需要一种简单、便捷、有效的方法对现有工艺进行改造，在提高处理能力的同时，使出水能够达到染料行业的排放标准。
2. 中试试验
2.1工艺的选择
IFAS工艺具有较高的硝化能力[1]，同时，还可提高反应池内的生物量，降低污泥负荷率，增加了系统抗冲击负荷的能力[2]；其次，由于载体表面生物膜本身的结构特点和氧扩散区的存在，使生物膜由外到内形成好氧区-缺氧区-厌氧区，从而为好氧硝化菌和缺氧反硝化菌提供了良好的环境和共同生长的空间，为实现同步硝化反硝化脱氮创造出有利条件[3]。此外，IFAS工艺升级简单，现有的反应池可以不做任何改动，只需向原有工艺反应池内投加悬浮生物载体即可，这样可大大节约了占地和基建的成本，所以选择IFAS工艺进行中试试验。
2.2试验目的
针对该颜料化工污水处理厂COD和TN处理能力差的问题，通过中试，考察IFAS工艺对该厂污水处理性能及抗负荷能力，并探讨IFAS工艺用于处理厂升级改造的可行性，为以后该污水处理厂升级改造提供技术方案。
2.3试验内容
为考察IFAS工艺对颜料废水处理的效果及用于辽宁某颜料污水处理厂升级改造的可行性，进行中试研究。中试采用IFAS工艺，即在A/O活性污泥工艺的基础上，在好氧段按一定比例投加悬浮生物载体，考察该工艺在不同HRT的条件下，对进水COD、氨氮及TN的处理效果，以此来考察IFAS工艺的抗负荷能力。
3. 中试试验材料与方法
3.1 试验装置及材料
中试用水取自该污水处理厂调节池，接种污泥取自二次沉淀池。试验装置如图3.1所示。中试装置分别由两个等体积的好氧反应器（5 m3/个）及二次沉淀池（6 m3）组成，分别考察中试设备在HRT为24h，32h和40h时，对污染物去除性能的影响。
3.2 试验检测方法
试验中的水質分析方法采用《水和废水分析监测方法》，主要的分析项目包括：MLSS、COD、BOD、氨氮、总氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮。具体的水质检测方法及检测设备见表2.1。
3.3 试验条件
中试采用IFAS工艺，好氧反应区内进水取自污水处理厂厌氧区出水。好氧区的初始污泥浓度（MLSS）在2500-3000mg/L，溶解氧浓度维持在2-3mg/L。好氧区闷曝48h后，设备开始以小流量进水，水量逐渐梯度增加。中试设备内水温在24-29℃。对比考察该厂原有活性污泥工艺与中试IFAS工艺对污染物的去除情况，并对不同HRT条件下IFAS工艺的处理能力进行了考察。相关工艺参数见表3.2所示。
4. 结果与讨论
4.1 COD的去除
当进水COD浓度为1795-3119 mg/L，中试工艺出水COD为203–291 mg/L（HRT=24h），152–264 mg/L（HRT=32h）以及106–186mg/L（HRT=40h），均达到《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627-2008）中限定的对染料行业出水COD的排放标准（<300 mg/L），而原A/O工艺出水分别为406-499 mg/L（HRT=24h），321-426 mg/L（HRT=32h）以及310-403 mg/L（HRT=40h），说明各阶段IFAS工艺出水均优于原A/O工艺出水，这是由于，中试反应器启动后，再有生物载体的反应器内生物量高于活性污泥工艺，生物菌群丰富，有利于提高其污染物的去除能力及抗冲击负荷能力。
4.2 氨氮的去除
IFAS工艺对氨氮的去除性能如图4.2所示，随着HRT的增加，IFAS工艺及及原有A/O工艺对氨氮的去除率均而显著提高。IFAS工艺出水氨氮的去除率由52%（HRT24h）提高到 91%（HRT40h），当HRT为32h，IFAS工艺出水氨氮浓度为13.2-18.7 mg/L，满足《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627-2008）中限定的对染料行业出水氨氮的排放标准（<30mg/L），而原A/O工艺出水氨氮均未能达到排放要求。 4.3 总氮的去除
IFAS 工艺对总氮浓度见图4.3。较长的HRT同样有助于提高系统的脱氮性能。当进水总氮浓度为115.8-222.9 mg/L，IFAS工艺出水总氮为55.4-76.5 mg/L（HRT24h），32.7-44.3 mg/L（HRT32h）以及29.0-38.1 mg/L（HRT40h），去除率分别为55%，78% and 85%。当HRT提高到32小时后，出水总氮浓度低于50 mg/L，达到《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627-2008）中限定的对染料行业出水总氮的排放标准（<50 mg/L）的要求。然而，原A/O工艺对总氮的去除率仅40%-64%，不能够达到排放要求。这是由于当系统运行到一定阶段，载体表面较厚的生物膜为微生物的生长提供了厌氧-好氧的微环境，为好氧硝化菌及缺氧反硝化菌的生长提供良好的氧环境，进而有助于实现系统同步硝化反硝化性能，以达到对进水总氮的去除。
5. 结论
通过中试IFAS工艺的运行情况来看，得出以下结论：
（1）IFAS工艺出水COD、氨氮及总氮浓度均可满足《辽宁省污水综合排放标准》（DB 21/1627-2008）中限定的对染料行业出水污染物排放标准的要求（COD<300mg/L、氨氮<30 mg/L、总氮<50 mg/L）。
（2）IFAS工艺具有较好的抗负荷能力，即使在相对较短的HRT条件下，其出水COD、氨氮、TN也能够达到排放标准的要求。
参考文献：
[1]Regmi P.，Thomas W.，Schafran G.，et al. 2011. Nitrogen removal assessment through nitrification rates and media biofilm accumulation in an IFAS process demonstration study[J]. Water Research，45：6699-6708.
[2]Yang Bai，Xie Quan，Yaobin Zhang，et al. Enhancing nitrogen and phosphorus removal in the BUCT-IFAS process by bypass flow strategy. Water Science and Technology，2015，72（4）：528-534.
[3]Yang Bai，Yaobin Zhang，Xie Quan，et al. Nutrients removal performance and microbial characteristics of a full-scale IFAS-EBPR process treating municipal wastewater. Water Science and Technology，2015，73（6）.
作者簡介：
白扬（1981-），男，博士，工程师，从事工业及城市污水处理工作。