厭氧氨氧化技術(shù)在合成革廢水中的應(yīng)用

文_鄭堅(jiān) 上海景瑄環(huán)保科技有限公司

傳統(tǒng)的聚氨酯（PU）合成革生產(chǎn)中，基本上都是采用溶劑型樹脂生產(chǎn)。浙江某化學(xué)有限公司有7條（4濕3干）先進(jìn)的流水生產(chǎn)線和全套合成革深加工設(shè)備，以及從日本引進(jìn)的樹脂生產(chǎn)設(shè)備。現(xiàn)有的污水處理設(shè)施不能保證園區(qū)納管的排污指標(biāo)，因此采用“厭氧氨氧化”技術(shù)對其污水系統(tǒng)進(jìn)行改造，厭氧氨氧化細(xì)菌主要屬于浮霉?fàn)罹浚哂袇捬醢毖趸芰Γ梢詠喯跛猁}作為電子受體將氨氮氧化為氮?dú)猓瑥亩_(dá)到自養(yǎng)脫氮的目的，取得了良好的效果。

1 廢水水質(zhì)和水量

PU合成革生產(chǎn)過程中，水質(zhì)和水量的波動(dòng)都比較大，根據(jù)業(yè)主提供資料，生產(chǎn)過程中排放的廢水情況如表1所示。

根據(jù)現(xiàn)場勘查，對企業(yè)生產(chǎn)情況的調(diào)研，設(shè)計(jì)的水量和水質(zhì)如表2所示。排放指標(biāo)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)的三級納管標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表1 各工藝排放廢水水質(zhì)和水量

表2 設(shè)計(jì)進(jìn)水的水量、水質(zhì)

表3 排出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

2 工藝流程

由于本項(xiàng)目為改造工程，考慮到已有污水處理措施和占地影響，制定工藝流程如圖1所示。

將塔頂廢水單獨(dú)收集，儲存入塔頂水儲罐中，用泵均勻輸送到綜合調(diào)節(jié)池中。洗塔廢水和其他高濃度廢水（樹脂廢水、釜?dú)垺⒃O(shè)備清洗水等）儲存入高濃水儲罐中，用泵均勻輸送到綜合調(diào)節(jié)池中。綜合調(diào)節(jié)池收納生活廢水、其他生產(chǎn)廢水、塔頂水及高濃水，混合均勻后用泵提升進(jìn)入pH調(diào)節(jié)槽、絮凝反應(yīng)池、初沉池、中間水池1，廢水經(jīng)過溫度調(diào)節(jié)后進(jìn)入?yún)捬鮁GSB反應(yīng)池、中間水池2、NAS反應(yīng)池、MBR膜池，廢水達(dá)標(biāo)后通過排放計(jì)量堰排放。系統(tǒng)物化污泥和生化污泥，用泵輸送到污泥濃縮池，進(jìn)入污泥儲存池，經(jīng)過板框脫水機(jī)脫水后泥餅外運(yùn)。濾液和濃縮池上清液回流進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池。

圖1 廢水處理工藝流程

3 主要工藝單元

本項(xiàng)目采用高效水解酸化工藝，能在較短的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，將廢水中難以降解的苯類有機(jī)物、DMF等轉(zhuǎn)化為容易被厭氧系統(tǒng)利用的小分子有機(jī)物。高效水解酸化器結(jié)合了固定化酶技術(shù)和高效流化床技術(shù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：①高效流化狀態(tài)，廢水和生物菌體傳質(zhì)效果好，設(shè)備單位容積有機(jī)物負(fù)荷高。②根據(jù)不同水質(zhì)篩選的固定化酶，具有耐沖擊負(fù)荷、耐有毒物質(zhì)，有機(jī)物轉(zhuǎn)化率高的特點(diǎn)。③設(shè)備一體化生產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)模塊化施工，簡單方便。

調(diào)試啟動(dòng)采用水閣園區(qū)污水處理站脫水污泥約30t，分2次投加，污泥濃度在13g/L，100%的污泥回流比，TS=6d，經(jīng)過1個(gè)月后少量進(jìn)水，污泥成絮狀，顏色較深，固體物質(zhì)基本降解為溶解性物質(zhì)。

本項(xiàng)目采用EGSB反應(yīng)器目的是利用厭氧菌將廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CH4，通過厭氧工藝可將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，以利于下一步NAS脫氮系統(tǒng)運(yùn)行。調(diào)試啟動(dòng)期接種約60t污水站脫水污泥，控制溫度在35℃，控制進(jìn)水量，容積負(fù)荷維持在0.5kgCOD/（m3·d）左右，5天后逐步調(diào)整進(jìn)水量，容積負(fù)荷上升到2kgCOD/（m3·d），污泥量增大，出現(xiàn)顆粒污泥。經(jīng)過20天馴化后容積負(fù)荷提升到8kgCOD/（m3·d），pH控制在6.8，出水及產(chǎn)氣量趨于穩(wěn)定。

對于生化性較差的或高濃度含氮廢水，傳統(tǒng)生物脫氮工藝處理成本較高。目前，國內(nèi)外對低碳氮比（C/N）廢水處理技術(shù)的發(fā)展趨勢是采用厭氧氨氧化技術(shù)。基于厭氧氨氧化過程的微生物是自養(yǎng)型微生物，無需添加有機(jī)碳源、無需氧氣參與、產(chǎn)堿量為0，同時(shí)還能減輕二次污染，成為目前最經(jīng)濟(jì)的新型生物脫氮工藝之一。

本項(xiàng)目NAS系統(tǒng)分成NAS1、NAS2、NAS3共3座處理池。初期從國外接種100t厭氧氨氧化污泥，分別加入3座處理池中。

①NAS1池中主要發(fā)生亞硝化反應(yīng)，同時(shí)去除部分有機(jī)物，污泥濃度在1.43g/L，溫度控制在30℃左右，鼓風(fēng)量為9.0m3/min，維持低濃度運(yùn)行即可。

②NAS2池中主要發(fā)生厭氧氨氧化反應(yīng)，將氨和（亞）硝酸鹽反應(yīng)生成N2，污泥濃度在8.48g/L，污泥回流比控制50%，此時(shí)TN除去率達(dá)到75%以上，NH3-N去除率達(dá)到90%。

③NAS3池中主要將殘余的有機(jī)物和氨氮去除，污泥濃度在12g/L，污泥回流比控制50%，此時(shí)TN去除率達(dá)到40%以上，NH3-N去除率達(dá)到80%。

整個(gè)NAS系統(tǒng)對TN的除去率達(dá)90%以上，對NH3-N去除率達(dá)到97%，遠(yuǎn)超預(yù)期。

4 主要構(gòu)筑物與設(shè)備參數(shù)

4.1 調(diào)節(jié)系統(tǒng)

①塔頂水儲罐，3座，2座儲罐+1個(gè)高濃水調(diào)節(jié)池（利舊），有效容積：2350m3；主要設(shè)備：水泵2臺（1用1備），氣動(dòng)閥2個(gè)，流量計(jì)1臺，液位計(jì)1臺。

②高濃水儲罐，2座，1座儲罐+1個(gè)高濃水調(diào)節(jié)池（利舊），有效容積：450m3。主要設(shè)備：水泵1臺，氣動(dòng)閥1個(gè)，液位計(jì)1臺。

③綜合調(diào)節(jié)池，1座（利舊），有效容積：540m3。主要設(shè)備：水泵2臺（1用1備），流量計(jì)1臺，液位計(jì)1臺。

4.2 沉淀系統(tǒng)

①pH調(diào)節(jié)槽，1座，有效容積8m3；主要設(shè)備：攪拌機(jī)1臺，pH計(jì)1臺，加藥泵1臺，進(jìn)料泵1臺。

②絮凝反應(yīng)池，2座，有效容積8m3；主要設(shè)備：攪拌機(jī)2臺，加藥攪拌機(jī)2臺，加藥泵2臺。③初沉池，1座，有效容積396m3；主要設(shè)備：氣動(dòng)閥3個(gè)，出水堰1座。

4.3 厭氧系統(tǒng)

①中間水池，1座，有效容積150m3；主要設(shè)備：輸送泵2臺（1用1備），液位計(jì)1臺，流量計(jì)1臺，溫度在線儀1臺，蒸汽閥1臺，蒸汽加熱管1套。

②高效水解酸化池，1座，有效容積317m3；主要設(shè)備：循環(huán)泵2臺（1用1備），pH計(jì)1臺，溫度在線儀1臺。

③EGSB反應(yīng)器，1座，有效容積559m3；主要設(shè)備：三相分離器1套，布水系統(tǒng)3套，脈沖發(fā)生器3套，pH計(jì)1臺，溫度在線儀1臺，循環(huán)泵2臺（1用1備），污泥回流泵2臺（1用1備）。

4.4 脫氮系統(tǒng)

①NAS1反應(yīng)池，1座，有效容積703m3；主要設(shè)備：傘型曝氣器280套，風(fēng)機(jī)2臺（1用1備），pH計(jì)2臺，DO計(jì)2臺，Na2CO3加藥系統(tǒng)1套。

②NAS2反應(yīng)池，1座，有效容積706m3；主要設(shè)備：潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺，pH計(jì)2臺。

③NAS3反應(yīng)池，1座，有效容積706m3；主要設(shè)備：傘型曝氣器140套，pH計(jì)2臺，DO計(jì)2臺。

④MBR膜池，1座，有效容積210m3；主要設(shè)備：膜組件280片，鼓風(fēng)機(jī)2臺，出水泵2臺（1用1備），污泥回流泵2臺（1用1備），反洗泵2臺（1用1備），真空泵1臺，液位計(jì)1臺，流量計(jì)1臺，NaClO加藥系統(tǒng)1套，氣動(dòng)閥4個(gè)。

4.5 污泥系統(tǒng)

①污泥濃縮池，1座，有效容積9m3；主要設(shè)備：氣動(dòng)閥1個(gè)。

②污泥儲池，1座，有效容積50m3；主要設(shè)備：攪拌設(shè)備1套，污泥泵2臺（1用1備），板框壓濾機(jī)1臺，液位計(jì)1臺。

4.6 輔助系統(tǒng)

①風(fēng)機(jī)房，1座，25m2。

②電控室，1座，15m2。

5 工程運(yùn)行情況分析

該工程建設(shè)完成后經(jīng)調(diào)試運(yùn)行半年后，出水水質(zhì)基本穩(wěn)定，各工藝段水質(zhì)情況如表4所示。

由表4可知，最終處理出水水質(zhì)優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中的三級排放標(biāo)準(zhǔn)。

表4 各工藝段水質(zhì)

6 經(jīng)濟(jì)分析

本項(xiàng)目總投資424.7萬元，人工費(fèi)667元/d，藥劑費(fèi)1712元/d，電費(fèi)1803元/d，化驗(yàn)費(fèi)930元/d，合計(jì)5112元/d，折算噸水處理費(fèi)用為6.39元/m3。

7 結(jié)論

采用高效水解酸化+UASB+NAS（厭氧氨氧化）+MBR處理工藝處理合成革廢水，可使出水水質(zhì)優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)的三級排放標(biāo)準(zhǔn)。

厭氧氨氧化技術(shù)對低碳氮比（C/N）廢水，尤其是TN過高的廢水處理效率達(dá)到90%以上。

厭氧氨氧化運(yùn)行過程中無需增加碳源，溫度控制低（30℃左右），污泥產(chǎn)生量少，電耗低，大大節(jié)約了運(yùn)行成本。

系統(tǒng)運(yùn)行過程中最大的難點(diǎn)在于厭氧氨氧化菌種的培育，該菌種對環(huán)境溫度、堿度、回流比控制要求較高，且國內(nèi)尚未有成熟的厭氧氨氧化菌種接種，因此菌種接種、馴化的成本及難度較大。