某化工厂在生产过程中排放的含季铵盐废水COD高达25000 mg/L，为难处理的高浓度特种有机废水。本试验研究了厌氧→好氧→絮凝组合工艺处理含季铵盐废水的可行性和处理效果，使该废水达到COD＜100mg/L的排放要求。
1 材料与方法
1.1 废水水质
试验用废水采用某化工厂排出的综合废水，该废水含有季铵盐、异丙醇等有机物，日排放量约为20 m3，COD为18 000～25 000 mg/L，BOD5为7 020～9 750 mg/L，BOD5/COD为0.39左右，属于可生化真溶液废水。由于该废水有机物浓度高，将其适当稀释后作为试验用水，其水质见表1。
表1 试验用废水水质
COD(mg/L)
BOD5(mg/L)
BOD5/COD
pH
1000～3500
390～1365
0.39
8～8.5
1.2 试验方案与工艺流程
针对该废水的水质特点，采用厌氧→好氧串联工艺进行动态模拟试验。该工艺利用有机物厌氧水解酸化，将废水中某些大分子难降解有机物转化为较易降解的小分子有机物，从而改善废水的可生化性，为后续好氧生化处理创造有利条件。水解酸化工艺已成功地应用于含难降解有机物废水的处理。
1.3 试验装置
厌氧生物反应器：内径为14.5cm，高为2m，有效容积为30L，反应器内悬挂半软性填料；好氧生物接触氧化反应器：内径为11cm，高为2.3m，有效容积为20L，反应器内悬挂软性填料。
1.4 接种污泥
生物菌种为优势菌加鱼塘底泥(兼氧性污泥)，经一周驯化挂膜后，逐步加入设定浓度的含季铵盐废水和N、P营养物，进行动态生化试验。
1.5 分析项目
COD、BOD5、pH、浊度均采用标准方法测定。
2 结果与讨论
2.1 厌氧水解酸化
驯化挂膜稳定后，在所设定的工况条件下开始试验运行，定期取样分析。处理结果见表2。
表2水解酸化处理结果
水样
停留时间
(h)
COD
BOD5
BOD5/COD
pH
进水
(mg/L)
出水
(mg/L)
去除率
(%)
进水
(mg/L)
出水
(mg/L)
去除率
(%)
进水
出水
进水
出水
1
2
3
4
5
30
30
30
30
30
1013
1498
2008
2521
3061
496
719
942
1165
1393
51
52
53
54
55
405
584
783
983
1163
258
360
472
594
697
36
38
40
40
40
0.4
0.39
0.39
0.39
0.38
0.52
0.5
0.5
0.51
0.5
8.2
8.1
8.2
8
8.3
7.2
7
7.1
7.1
7.2
注 废水流量为1 L/h，下同。
2.2 好氧生物接触氧化处理
好氧接触氧化法具有耐冲击负荷，无污泥膨胀和维护方便等优点。采用一级好氧生物接触氧化处理，出水中的COD仍然达不到排放标准，后又增加了一级好氧生物接触氧化处理(有效容积20 L)。试验结果见表3和表4。
表3 一级好氧处理结果
水样
停留时间
(h)
COD
BOD5
BOD5/COD
pH
进水
(mg/L)
出水
(mg/L)
去除率
(%)
进水
(mg/L)
出水
(mg/L)
去除率
(%)
进水
出水
进水
出水
1
2
3
4
5
20
20
20
20
20
496
719
942
1165
1393
144
194
245
303
348
71
73
74
74
75
258
360
472
594
697
62
83
104
131
160
76
77
78
78
77
0.52
0.5
0.5
0.51
0.5
0.39
0.38
0.39
0.39
0.38
7.2
7
7.1
7.1
7.2
7.1
6.8
7
6.9
7
注 进水为厌氧生物反应器出水。
表4 二级好氧处理结果
水样
停留时间
(h)
COD
BOD5
BOD5/COD
pH
进水
(mg/L)
出水
(mg/L)
去除率
(%)
进水
(mg/L)
出水
(mg/L)
去除率
(%)
进水
出水
进水
出水
1
2
3
4
5
20
20
20
20
20
144
194
245
303
348
59
83
103
124
146
59
57
58
59
58
62
83
104
131
160
15
22
26
30
35
76
77
75
77
78
0.39
0.38
0.39
0.39
0.38
0.25
0.26
0.25
0.24
0.24
7.1
6.8
7
6.9
7
7
6.7
6.9
6.8
6.9
注 进水为一级好氧处理出水。
由表3可知，含季铵盐废水经一级好氧生物接触氧化处理后，BOD5/COD比值从0.5左右下降到0.38左右，但废水还具有可生化性，故应增加二级好氧生物接触氧化反应器。表4可知，经二级处理，出水COD＜150 mg/L，BOD5/COD比值在0.25左右，说明在此浓度废水中可生化降解物质已很少。
2.3 絮凝处理
含季铵盐废水中COD为2 000～3 000 mg/L，经过厌氧→两级好氧生物接触氧化处理后，出水COD＞100 mg/L，且略有余浊，故进行絮凝后处理。分别采用硫酸铝、聚合铝(PAC)和氯化镁为絮凝剂，石灰为助凝剂，试验结果见表5。
表5 生化法出水的絮凝后处理
项目
进水
硫酸铝
PAC
氯化镁
投加量(mg/L)
COD(mg/L)
浊度(NTU)
146
20
50
102
5
50
95
3
50
98
4
注 进水为厌氧→两级好氧出水5＃样(废水中COD为3061 mg/L)。
由表5可知，经絮凝沉淀后处理，出水COD＜100 mg/L，但从效果看聚合铝(PAC)最好。因此，当含季铵盐废水中COD＜3000 mg/L时，经厌氧→两级好氧→絮凝处理后，出水COD＜100 mg/L，水质清澈透明，达到废水排放标准。
2.4 含季铵盐废水处理工艺
根据试验结果及分析，采用厌氧→两级好氧→絮凝组合工艺可以有效地处理难降解的含季铵盐废水，使废水中COD总去除率达96%以上，出水COD＜100 mg/L。含季铵盐废水处理工艺如图1。
①经厌氧水解酸化处理后，含季铵盐废水的BOD5/COD比值可提高到0.51左右，证实了水解酸化可提高该废水的可生化性。
②当含季铵盐废水进水COD＜3 000 mg/L时，经过厌氧→二级好氧处理后，COD总去除率可达95%，出水COD＜150 mg/L。
③当絮凝剂(PAC)投加量为50 mg/L时，COD去除率可达30%以上，出水COD＜100 mg/L，浊度小且无色，达到废水排放要求。