用活沸石去除氨氮在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用

何蜀東

（重慶賦潔環(huán)保工程有限公司，重慶 400030）

在一些工業(yè)園區(qū)小型污水處理廠的運(yùn)行過程中，部分工藝技術(shù)對氨氮及其它污染物的去除效果較差，尤其是在氣溫較低的冬季，不能保證氨氮的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。為了改善設(shè)計(jì)中的缺陷，保證在氣溫低于10℃時(shí)NH3-N等污染物能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，對系統(tǒng)進(jìn)行了改造并引用了活沸石作為去除氨氮等污染物的主要工藝及原材料之一。實(shí)踐證明，該改造工藝既能有效保證在不同季節(jié)含氨氮廢水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，而且有利于重金屬及其它污染物的有效去除。

1 幾座小型園區(qū)工業(yè)污水處理廠原設(shè)計(jì)工藝

1.1 廢水設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

幾座污水處理廠的污水來源主要是工業(yè)園區(qū)小型企業(yè)的綜合廢水，廢水組成為：機(jī)加工廢水（60%）、食品廢水（10%）、其它企業(yè)廢水（10%）、園區(qū)生活廢水（20%），原由某環(huán)保公司設(shè)計(jì)采用物化預(yù)處理+國外專利CES復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)+人工濕地，設(shè)計(jì)處理能力180m3/d。廢水設(shè)計(jì)進(jìn)水的水質(zhì)見表1。

表1 園區(qū)工業(yè)廢水進(jìn)水水質(zhì)

1.2 原設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

原廢水設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中一級排放標(biāo)準(zhǔn)（見表2）。

表2 原設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保要求，整改后出水水質(zhì)應(yīng)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（見表3）；主要污染物去除率見表4。

表3 改造后要求達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)

表4 技改后主要污染物去除率

1.3 原設(shè)計(jì)工藝

原工藝采用物化預(yù)處理去除部分懸浮物、重金屬、CODCr等污染物，經(jīng)沉淀池后進(jìn)入水解酸化池，難降解的有機(jī)物水解酸化為易被好氧微生物氧化分解的低分子有機(jī)物，然后進(jìn)入從國外引進(jìn)的CES復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由風(fēng)機(jī)進(jìn)行連續(xù)曝氣，然后經(jīng)配水池進(jìn)入人工水平潛流濕地。人工濕地采用普通基質(zhì)，濕地面積25m2，濕地表面負(fù)荷和水力停留時(shí)間均無法滿足要求。但能起到機(jī)械過濾截留的作用。

1.4 原設(shè)計(jì)工藝運(yùn)行效果

該系統(tǒng)自2011年10月建成運(yùn)行以來，CODCr、NH3-N等無法達(dá)標(biāo)，而且在實(shí)際運(yùn)行過程中，進(jìn)水氨氮通常為40～60mg/L，經(jīng)過該系統(tǒng)處理后，出水氨氮為20～35mg/L，CODCr出水在100mg/L以上，并伴有刺激性氣味，同時(shí)人工濕地由于面積太小，無法滿足要求，僅靠復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)曝氣時(shí)硝化菌的作用，氨氮的去除率為20%。

通過一段時(shí)間的運(yùn)行，筆者對該系統(tǒng)各環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析，提出改進(jìn)意見并實(shí)施了改造。

2 污水處理廠的技改方案

該類污水處理廠改造的重點(diǎn)是去除CODCr和NH3-N，因此將原設(shè)計(jì)的CES復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)改為接觸氧化法，停留時(shí)間（HRT）為8h，接觸氧化法采用組合式填料，在此階段通過充分的硝化作用可將NH3-N降至15mg/L以下，去除率≥65%。

該污水處理廠改造的主要難度為氨氮從15mg/L降至2.0mg/L，而氨氮的主要去除機(jī)理是在好氧條件下，氨氮被硝化菌硝化。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保局的達(dá)標(biāo)升級要求，需要對達(dá)到《污水處理綜合排放》一級標(biāo)準(zhǔn)的污水進(jìn)一步進(jìn)行處理而達(dá)到地面水V類標(biāo)準(zhǔn)，因此改造工藝要選擇對CODCr、氨氮等污染物去除率較高的設(shè)備和工藝。根據(jù)對目前國內(nèi)外廣泛使用的反滲透、超濾、離子交換等幾種工藝進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，最后選定采用活沸石作為去除氨氮的主要材料。

活沸石是天然沸石經(jīng)過多種特殊工藝活化而成，其吸附性能及離子交換性能比天然沸石更強(qiáng)，不僅能去除濁度、氨氮、色度、異味，而且對水中有害的重金屬、鐵離子及有機(jī)物（酚、氨氮、磷酸根等物質(zhì)）具有吸附交換作用，也有利于去除水中各種微污染物，其去除水中鐵、氟的效果更為顯著。

2.1 活沸石在本工藝改造過程中的應(yīng)用

首先本工藝采用固定單層床離子交換工藝，逆流再生。當(dāng)過濾器工作時(shí)，源水自上而下通過活沸石層，水中的鐵、氨氮、重金屬等不斷被活沸石吸附而除去。

當(dāng)出水達(dá)到一定量時(shí)，氨氮去除罐的活沸石吸附交換容量會達(dá)到飽和，達(dá)到飽和狀態(tài)的活沸石失去了交換能力，此時(shí)停止運(yùn)行進(jìn)行再生，再生工藝簡單可行。

同時(shí)，為了讓氨氮得到更有效的去除，將原有工藝中人工濕地基質(zhì)材料的1/3更換為活沸石，更換后，增強(qiáng)了去除氨氮等污染物的能力，除了活沸石的離子交換作用外，還有植物根系、基質(zhì)表面的生物膜的吸收、硝化、反硝化及基質(zhì)的機(jī)械截留過濾等共同作用，不僅能將CODCr、TN等有效去除，而且也能有效控制重金屬、病毒等其它污染物。

2.2 處理效果

根據(jù)所選擇工藝技術(shù)的特點(diǎn)，可達(dá)到如下效果：1）除氨氮能力：10g/kg濾料，去除率99%；2）去BOD能力：3g/kg濾料，去除率60%；3）去CODCr能力：3g/kg濾料，去除率60%；4）去磷化物能力：8g/kg濾料，去除率98%。

2.3 運(yùn)行效果

該技改工程自運(yùn)行以來，出水CODCr、NH3-N等穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，出水水質(zhì)外觀無色無味、澄清透明，并且克服了前端接觸氧化法當(dāng)水溫≤10℃時(shí)微生物新陳代謝受到抑制而影響CODCr、NH3-N的去除率。

在進(jìn)水氨氮通常超過40mg/L的情況下，出水氨氮在冬季均能達(dá)到2mg/L及以下的排放濃度。在大多數(shù)情況下，經(jīng)過該系統(tǒng)處理后的廢水其NH3-N檢不出（完全硝化）。同時(shí)CODCr、SS、BOD5及重金屬等的去除效果也都非常明顯。

3 小結(jié)

本次技改工程引入活沸石作為氨氮過濾介質(zhì)，并將人工濕地基質(zhì)材料部分更換為活沸石，在小型工業(yè)廢水處理中取得了成功應(yīng)用。

將活沸石應(yīng)用于小型工業(yè)廢水處理中不僅可以保證氨氮等污染物的穩(wěn)定去除，而且將活沸石取代部分人工濕地基質(zhì)，可提高人工濕地處理負(fù)荷，達(dá)到很好的效果。對于如何以活沸石取代部分人工濕地基質(zhì)，提高處理負(fù)荷及停留時(shí)間，減少人工濕地的占地面積，還有待于更進(jìn)一步研究。