液氨絲光廢水控制技改工程實(shí)例

陳 浩，杜 希，邱孝群，張玉高

（廣東溢達(dá)紡織有限公司，廣東 佛山 528500）

0 引言

液氨絲光的理論開始與上世紀(jì)30年代，并于上世紀(jì)70年代投入工業(yè)生產(chǎn)，相對于傳統(tǒng)堿絲光，液氨由于分子量小，具有更好的穿透性，更容易去除，且絲光效果更好,因此近年來得到廣泛應(yīng)用[1]。液氨絲光過程中會產(chǎn)生大量的液氨廢水，該廢水中含有大量的NH3-N，而傳統(tǒng)印染廢水處理工藝厭氧+接觸氧化工藝越來越無法滿足TN的去除需要[2]，針對高氨氮濃度的液氨絲光廢水其方法主要有鳥糞石沉淀法[3]、吹脫法[4]、傳統(tǒng)硝化反硝化、短程硝化反硝化[5]、厭氧氨氧化[6]等。鳥糞石法、吹脫法等運(yùn)行成本較高，短程硝化反硝化和厭氧氨氧化穩(wěn)定運(yùn)行控制難度較大，傳統(tǒng)硝化反硝化運(yùn)行對于碳源的需求大，因此先對高氨氮廢水進(jìn)行硝化，然后再使其進(jìn)入富含有機(jī)物的水解酸化池中進(jìn)行反硝是一種較好的處理高氨氮廢水的方法[7]。

1 工程概況

1.1 液氨絲光廢水水質(zhì)狀況

液氨絲光廢水主要由2部分組成：①生產(chǎn)區(qū)布面水洗廢水，該廢水主要成分為醋酸銨及布面洗脫的毛羽和漿料等；②氨回收系統(tǒng)采用硫酸吸收未能完全回收的氨氣，生成的硫酸銨廢水，該廢水主要成分為硫酸銨，其他雜質(zhì)較少。其水質(zhì)情況見表1，液氨絲光廢水每日排放的NH3-N的總量約為150 kg。

表1 液氨廢水水質(zhì)情況

1.2 污水廠現(xiàn)狀

污水廠現(xiàn)工藝流程見圖1。該污水處理系統(tǒng)廢水系統(tǒng)處理量為11 000 m3/d，調(diào)節(jié)池尺寸為75.3 m×26.3 m×5.7 m,采用攪拌機(jī)進(jìn)行混合均勻水質(zhì),混凝沉淀池尺寸為49.1 m×7.7 m×4.6 m,水解酸化池的尺寸為49.1 m×24.7 m×6 m,接觸氧化池的尺寸為49.1 m×25.9 m×5.75 m,水解酸化池和接觸氧化池為均勻分布的并聯(lián)2列,二沉池為并聯(lián)的2座的輻流沉淀池,尺寸為Φ12 m×6.8 m，臭氧反應(yīng)池尺寸為27.5 m×10.4 m×5.75 m，曝氣生物濾池（BAF）尺寸為8 m×8 m×6.5 m，共8格。

現(xiàn)有工藝中無專門的的反脫氮系統(tǒng)，其對TN的去除主要為混凝沉淀對有機(jī)氮的沉淀，接觸氧化池和曝氣生物濾池（BAF）對NH3-N的同化和硝化反硝化，如采用大比例的接觸氧化和曝氣生物濾池（BAF）出水的回流，則會明顯干擾整個污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此現(xiàn)有條件下無法確保出水TN達(dá)標(biāo)排放。

圖1 污水處理廠現(xiàn)工藝流程

1.3 改造后狀況

污水處理系統(tǒng)現(xiàn)有3座曝氣生物濾池 (BAF)閑置，利用曝氣生物濾池(BAF)硝化液氨絲光廢水后再在水解酸化池中進(jìn)行反硝化是一種較好的去除液氨廢水的方法[8-9]，改造后的工藝流程圖見圖2。

圖2 污水處理廠工藝流程

曝氣生物濾池 (BAF)的尺寸為5 m×5 m×5.5 m，填料為陶粒，粒徑為3～5 mm，填料高度為3.5 m，填料總體積為265.5 m3。水解酸化池的尺寸為48.2 m×24.7 m×6 m，均勻分布并聯(lián)2格，其水力停留時間為13.7 h,完全能滿足反硝化的停留時間，由于液氨絲光廢水NH3-N濃度較高故進(jìn)入曝氣生物濾池(BAF)前采用二沉池出水對其進(jìn)行了稀釋。稀釋后水質(zhì)情況見表2。

表2 稀釋后液氨絲光廢水水質(zhì)

2 結(jié)果與討論

2.1 曝氣生物濾池(BAF)對NH3-N的硝化

進(jìn)、出水NH3-N情況見圖3、圖4。

圖3 進(jìn)、出水NH3-N情況

圖4 進(jìn)水NH3-N負(fù)荷同去除率的關(guān)系

由圖3、圖4可知，2016年9月13日至10月5日，當(dāng)進(jìn)水流量為 50 m3/h,水力負(fù)荷 0.67 m3/(m2·h)，填料空床停留時間為5.25 h，水溫為37℃，當(dāng)進(jìn)水NH3-N質(zhì)量濃度平均為66.7 mg/L,出水平均NH3-N質(zhì)量濃度為12.3mg/L，此時填料負(fù)荷為0.32 kg/(m3·d),NH3-N去除率為81.9%,2016年10月5日至10月23日，當(dāng)進(jìn)水NH3-N質(zhì)量濃度為125 mg/L時，出水平均NH3-N質(zhì)量濃度為42.3 mg/L,填料負(fù)荷為0.6 kg/(m3·d)，曝氣生物濾池(BAF)對 NH3-N 的平均去除率為64.9%。說明隨著進(jìn)水NH3-N負(fù)荷的升高，曝氣生物濾池(BAF)對NH3-N去除效率下降，且負(fù)荷為 0.3 kg/(m3·d)是適宜的硝化負(fù)荷[10]。

2.2 水解酸化池的反硝化

水解酸化池反硝化情況見圖5。

圖5 水解酸化池反硝化情況

現(xiàn)水解酸化池為平行的2列，分別為A列和B列，監(jiān)測2周后發(fā)現(xiàn)A，B 2列厭氧池出水TN質(zhì)量濃度相差不超過±1 mg/L,故以A列為對照，把曝氣生物濾池(BAF)硝化后出水泵入B列中，監(jiān)測對比A，B 2列出水TN情況,當(dāng)2016年9月13日至10月5日泵入B列中理論增加TN質(zhì)量濃度平均為9.55 mg/L時，B列相對于A列實(shí)際增加TN質(zhì)量濃度 2.8 mg/L，TN去除率為 71%，2016年10月 5日至2016年10月23日B列中理論增加TN質(zhì)量濃度平均為21.4 mg/L時，B列實(shí)際增加TN質(zhì)量濃度為2.4 mg/L，TN去除率為89%。由此可知水解酸化池具有良好的反硝化效果，經(jīng)過水解酸化后液氨廢水能夠得到良好的處理，其中2016年10月5日～2016年10月23日泵入水解酸化池中的硝化液中含有大量的NH3-N，水解酸化池也對其具有良好的去除效果，說明其中一部分NH3-N同亞硝酸鹽發(fā)生了厭氧氨氧化反應(yīng)，水解酸化池中溫度穩(wěn)定在37℃左右，該溫度為厭氧氨氧化反應(yīng)的適宜溫度[11]。

3 技改實(shí)施后對最終出水影響

對液氨絲光廢水單獨(dú)處理后,污水廠的最終出水ρ(TN)平均下降4.1 mg/L,且能滿足未來的TN排放要求,出水NH3-N和COD不受影響，技改實(shí)施前后出水水質(zhì)見表3。

表3 技改實(shí)施前后出水水質(zhì)mg·L-1

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

該項(xiàng)目使用現(xiàn)有曝氣生物濾池(BAF)進(jìn)行處理液氨廢水，主要投資為液氨絲光車間至曝氣生物濾池(BAF)的管道建設(shè)，其投資成本較低。由于印染廢水中的堿度較高，故采用二沉出水稀釋液氨廢水后無需再投加堿度，減少了堿度的投加成本，液氨絲光廢水硝化后泵入水解酸化池中進(jìn)行反硝化，無需再投加碳源，減少了碳源的投加成本。故該項(xiàng)目的運(yùn)行成本主要為曝氣生物濾池(BAF)曝氣風(fēng)機(jī)、反洗風(fēng)機(jī)、反洗水泵及曝氣生物濾池(BAF)進(jìn)水泵的電費(fèi)，該項(xiàng)目的日處理NH3-N為150 kg，總運(yùn)行成本為504元/d，NH3-N的去除成本為3.78元/kg，明顯低于鳥糞石法[12]、折點(diǎn)加率法[13]和吹脫法[14]。

5 結(jié)論

（1）液氨廢水經(jīng)稀釋后在曝氣生物濾池(BAF)中進(jìn)行處理，當(dāng)流量50 m3/h，當(dāng)進(jìn)水NH3-N質(zhì)量濃度平均為66.7 mg/l,出水平均NH3-N為12.3 mg/L,此時填料負(fù)荷為0.32 kg/(m3·d),去除率為81.9%,當(dāng)進(jìn)水NH3-N質(zhì)量濃度為125 mg/L時，出水平均NH3-N質(zhì)量濃度為42.3 mg/L,填料負(fù)荷為為0.6 kg/(m3·d)，曝氣生物質(zhì)量濃度濾池(BAF)對NH3-N的平均去除率為64.9%。

（2）水解酸化池對硝化后的液氨廢水具有良好的的處理效果,當(dāng)水解酸化池理論增加TN質(zhì)量濃度為9.55 mg/L時,實(shí)際增加量為2.8 mg/L,去除率為71%;當(dāng)理論增加TN質(zhì)量濃度平均為21.4 mg/L時，實(shí)際增加ρ（TN）為2.4 mg/L，TN去除率為89%。

（3）該項(xiàng)目實(shí)施后，出水TN質(zhì)量濃度平均下降4.1 mg/L,且能滿足未來的TN排放要求,出水COD和NH3-N不受影響。

（4）該項(xiàng)目采用曝氣生物濾池(BAF)硝化液氨廢水，硝化后回流至水解酸化池反硝化，運(yùn)行成本主要為電費(fèi)，當(dāng)處理NH3-N 150 kg，總運(yùn)行成本為504元/d，NH3-N的去除成本為3.78元/kg。