市政与环境工程 | 更新时间：2023-11-26 | 聚环氧琥珀酸(PESA)对高硬度废水生物处理系统的作用 Performance of Polyepoxysuccinic Acid(PESA)

选用兰州市安宁七里河污水处理厂曝气池污泥作为接种液，进行闷曝培养。

阻垢剂聚环氧琥珀酸(PESA)由兰州市蓝星清洗有限公司提供。阻垢剂的投加量在驯化过程中进行了多次单因素实验，且考虑到生物反应器的适宜pH，最终确定了阻垢剂与进水钙离子的投加比例为1:200(mL/mg)，按照这一投加比例，试验中根据进水钙离子浓度的改变调整PESA的投加量。

当进水废水指标钙离子浓度为101.38 mg/L，COD为93.95 mg/L时，活性污泥反应器进入实验初期，2个反应器中的活性污泥均呈灰褐色，絮体结构明显，污泥活性良好；随着[Ca²⁺]逐渐升高，2个反应器中的活性污泥均由灰褐色逐渐变为黄褐色；当Ca²⁺浓度逐渐升高到280 mg/L时，空白反应器中的活性污泥在2~3个周期内由黄褐色变为乳白色，而加入PESA的反应器中的活性污泥则没有上述现象，污泥活性保持良好，絮体结构明显。但将进水Ca²⁺浓度上调至大于280 mg/L时，加入PESA的反应器也出现了污泥变白钙化的现象，分析原因是由于进水Ca²⁺浓度的增大，超过了PESA的阻垢作用，呈过饱和状态，导致活性污泥中无机灰分骤然增多，从而使活性污泥颜色和沉降性能发生较大的变化。图 2为加入PESA的反应器在进水Ca²⁺浓度为280 mg/L临界点上下的活性污泥镜检对比图片。

2  PESA反应器活性污泥镜检图片

 

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实验后期28 d左右，空白反应器中的活性污泥在一个周期内解体，产生大量泡沫，污泥大量流失。对比加入PESA的反应器，污泥出现钙化现象，但将PESA投加量提高到2.0 mL后，反应器中附着在活性污泥上的钙盐能够被PESA溶解到溶液中，使活性污泥恢复良好的活性，同时恢复较高的COD去除率。这说明PESA的加入使活性污泥处理系统对高硬度废水冲击负荷能力增强。

在逐步提升Ca²⁺浓度的过程中，活性污泥中的生物相也发生了变化，最为明显的是指示性微生物的变化，当[Ca²⁺]>280 mg/L，如钟虫，累枝虫，楯纤虫等指示性微生物相继死亡，丝状菌数量也在减少，最后消失，以PESA反应器为例(见图 3)。

3  PESA反应器指示性微生物指变化

 

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实验过程中，2个反应器对应的MLSS值如图 4所示。

4  PESA与空白反应器的MLSS随运行天数变化

 

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从图 4中可以看出，随着运行天数的增加，2个反应器中的活性污泥MLSS值均呈增加趋势。其中第10~14 d，调整Ca²⁺浓度为281.7 mg/L，PESA投加比例也相应增加到1.4 mL时，PESA反应器MLSS下降到5 000 mg/L，污泥损失较为严重，钙化现象也较严重，说明PESA与进水Ca²⁺在1:200(mL/mg)的投加比例下，有一个Ca²⁺适用范围，为小于280 mg/L。

但是整个运行过程中PESA反应器污泥浓度一直低于空白反应器，通过计算污泥增值速率可知，2个反应器的污泥增殖速率分别为PESA反应器169.23 mg/d和空白反应器288.46 mg/d，这说明投加PESA具有污泥减量化效果，减量化程度在41.33%。

实验过程中，2个反应器对应的SVI值如图 5所示。

5  PESA与空白反应器的SVI随运行天数变化

 

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从图 5中可以看出，随着运行天数的增加，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⁺浓度的变化，SVI总体呈下降趋势。这是由于进水中Ca²⁺浓度较大，使污泥中无机组分不断增加，污泥的重量增大，使活性污泥系统具有较高的压缩性，使得SVI值不断减小，沉降速度加快。2个对照反应器SVI变化趋势基本相似，说明PESA的投加不对污泥沉降效果造成影响。

实验过程中，2个反应器对应的COD去除率如图 6所示。

6  PESA与空白反应器的COD去除率随运行天数变化

 

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在第5~14 d的运行期内，Ca²⁺浓度逐步从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，从0.5 mL提升至2.0 mL，发现2个反应器的COD去除率均呈下降趋势，在之后第14~22 d运行期内，保持PESA投加量为2.0 mL，逐步减低Ca²⁺浓度，发现COD去除率又呈上升趋势。

试验结果说明Ca²⁺浓度不高于280 mg/L的高硬度废水在采用活性污泥法处理时，处理效果可达到90%以上，而PESA的加入对活性污泥法处理废水的去除效率没有影响。

将进出水的Ca²⁺测定结果记录下来，计算Ca²⁺保留率，表示阻垢剂的阻垢效果，公式如下：

实验过程中，2个反应器对应的Ca²⁺保留率如图 7所示。

7  PESA与空白反应器的Ca²⁺保留率随运行天数变化

 

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从图 7可以看出，在第3~14 d的运行期内，Ca²⁺浓度逐步从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，从0.5 mL提升至2.0 mL，发现2个反应器的Ca²⁺保留率均呈下降趋势，在之后第14~17 d运行期内，保持PESA反应器的阻垢剂的投加量为2.0 mL，逐步减低Ca²⁺浓度，发现Ca²⁺保留率又呈上升趋势。

空白试验结果说明活性污泥法处理高硬度废水，Ca²⁺浓度为280 mg/L是钙盐析出的一个临界饱和点。

与空白反应器相比较，加入PESA的反应器也呈现出临界饱和点的特点，但Ca²⁺保留率在整体上要远远高于空白反应器。在进水Ca²⁺浓度小于280 mg/L的条件时，Ca²⁺保留率增加了18.32%，说明PESA的投加在分散钙离子沉积方面的效果是明显的。