ABR+A/SBR工藝在甲胺生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)的應(yīng)用

吳　俠

(徐州水處理研究所江蘇徐州221006)

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ABR+A/SBR工藝在甲胺生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)的應(yīng)用

吳俠

(徐州水處理研究所江蘇徐州221006)

0　前言

某企業(yè)甲胺裝置排出的污水中COD、BOD、有機胺和氨氮含量均偏高，故新增了處理能力為 1 000 m3/d的污水處理站，污水經(jīng)處理達(dá)標(biāo)后回用于循環(huán)水系統(tǒng)作為補充水。該污水處理站出水要求按照符合GB 50335—2002《污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范》；2014年5月開始對污水處理站運行調(diào)試，目前整體運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)到了設(shè)計要求。

1　工藝設(shè)計1.1　設(shè)計規(guī)模及水質(zhì)

污水站處理設(shè)計規(guī)模為1 000 m3/d，回用率按100%，回用水量為1 000 m3/d。進(jìn)水、出水水質(zhì)設(shè)計值見表1。甲胺裝置廢水中主要成分為有機氮及NH3- N，且n(BOD)/n(COD)為0.2～0.3，屬較難生化處理的水。廢水中TKN(凱氏氮)高達(dá)1 000 mg/L，其中NH3- N約250 mg/L，占TKN的1/4，其余的3/4為有機氨。有機氨在厭氧或好氧條件下，均會由于異養(yǎng)菌作用發(fā)生氨化反應(yīng)而生成無機氮(NH3- N)。污水中TKN近1 000 mg/L，最終均會以NH3- N形態(tài)存在污水中。以該水質(zhì)為例，處理1 m3污水僅藥劑費就需近20元。如全靠生化法處理，投資較大，處理費用更高。

表1　污水站進(jìn)、出水主要水質(zhì)設(shè)計值

1.2污水處理工藝

經(jīng)綜合分析，污水處理站采用ABR+A/SBR厭氧+短程硝化新組合工藝。具體措施：預(yù)吹脫工藝將NH3- N吹出占總量的30%～50%，減輕生化負(fù)荷，加NaOH中和；在ABR厭氧反應(yīng)器中利用專用菌，將有機氮生成無機氮，再經(jīng)吹脫塔除去無機氮；殘余有機氮及NH3- N經(jīng)好氧生化法進(jìn)一步除去。污水處理站的達(dá)標(biāo)水再經(jīng)殺菌、過濾，送至循環(huán)水系統(tǒng)作為補充水。由于甲胺裝置污水中鹽類含量較低，一般不設(shè)除鹽設(shè)備。

污水處理系統(tǒng)工藝流程見圖1。

圖1　污水處理系統(tǒng)工藝流程

1.3主要處理單元及設(shè)備

(1)ABR反應(yīng)器。其全稱是厭氧折流板反應(yīng)器,特點是在反應(yīng)器內(nèi)沿水流方向設(shè)置多層折流板，將反應(yīng)器分隔成若干個串聯(lián)的反應(yīng)室，每個反應(yīng)室都是一個先升流后降流，類似厭氧污泥床的單元。廢水進(jìn)入反應(yīng)室沿折流板上、下折流前進(jìn)，依次通過每個反應(yīng)室的污泥床，廢水中的有機物通過與微生物充分接觸而得到去除。ABR反應(yīng)器為工藝中厭氧部分，采用折流式，設(shè)置折流板，保證水流的良好流態(tài)。廢水處于兼氧狀態(tài)下，廢水中的有機物及懸浮物發(fā)生水解、厭氧反應(yīng)。ABR反應(yīng)器同時具有4個功能：①調(diào)節(jié)水量、水質(zhì)；②降低SS；③提高COD可生化性；④將有機氮大部分轉(zhuǎn)化為NH3- N。

(3)吹脫塔。利用風(fēng)力將水中NH3吹除，有利于降低生化處理去除NH3的負(fù)荷及運行費用；由于采取大風(fēng)水比(2 000∶1～3 000∶1)的高塔，對大氣無明顯影響。

(4)A/SBR生化池。

①A/SBR采用短程硝化工藝將反應(yīng)停留在亞硝酸階段直接進(jìn)行反硝化生成N2，較少產(chǎn)生硝酸菌反應(yīng)。為使短程硝化工藝更加完善，強化了前、后置反硝化設(shè)計，在布置上將此技術(shù)同A/O工藝和SBR工藝進(jìn)行了有機組合，使處理成本和基建投資比傳統(tǒng)工藝低約30%，處理效果和抗負(fù)荷沖擊力卻大大提高。

②A/SBR短程硝化工藝的優(yōu)勢菌是由產(chǎn)氣桿菌屬、假單孢菌屬、硫桿菌屬、發(fā)光桿菌屬等多種類型微生物組成的群體，能夠自行產(chǎn)生酶系。微生物將水中的有機物攝食后，經(jīng)過一系列的生化反應(yīng)，把有機物分解。一部分有機物被轉(zhuǎn)化為細(xì)胞自身的一部分；一部分有機物被分解成二氧化碳和水及許多對水質(zhì)沒有影響的小分子。利用多種不同的菌群，分解不同的有機物，使處理裝置內(nèi)的菌群互相依賴而形成特殊的分解鏈。故投加優(yōu)勢菌后強化了去除氨和COD功能。

③A/SBR短程硝化工藝總氮脫除率>95%，脫總氮采用前置反硝化、好氧同步反硝化、后置后硝化、內(nèi)源呼吸除總氮技術(shù)后，出水中總氮質(zhì)量濃度可控制在20～30 mg/L。

(5)生物凈化器。過濾去除出水中懸浮物(SS)，使出水中SS質(zhì)量濃度<5 mg/L，符合供中水標(biāo)準(zhǔn)，稀土濾料截污力是普通材質(zhì)4～6倍，故反洗水量少，過濾流速高。

主要處理單元及設(shè)備參數(shù)見表2。

表2　主要處理單元及設(shè)備參數(shù)

2　全工況下調(diào)試該工藝運行分析

2.1調(diào)試與運行

全工況下污水處理工藝流程包括ABR反應(yīng)器、預(yù)處理器、吹脫塔、A/SBR池、緩沖池、生物凈化器系統(tǒng),進(jìn)行主要設(shè)備調(diào)試運行，培養(yǎng)投加優(yōu)勢菌- EM，處理負(fù)荷由低到高，約30日完成馴化，2014年5月進(jìn)入試用階段。

2.2目前運行結(jié)果及分析

2015年3月1至15日每天對污水處理站進(jìn)、出水水質(zhì)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，分析研究組合工藝對CODCr、NH3- N、TP(總磷)、TN(總氮)脫除情況(見表3)， 從而了解其運行效果。

表3　組合工藝對CODCr、NH3- N、TP(總磷)、TN(總氮)脫除情況

從表3數(shù)據(jù)可看出：① 2015年3月1至15日進(jìn)水中平均CODCr為771 mg/L，最高時達(dá)到895 mg/L，平均出水中CODCr為44.5 mg/L，出水中COD比較穩(wěn)定，平均去除率達(dá)到94.04%，具有一定的抗沖擊能力；②2015年3月1至15日水處理系統(tǒng)平均進(jìn)水中NH3- N為229.6 mg/L，最高時達(dá)246 mg/L；平均出水中NH3- N穩(wěn)定為8.52 mg/L，平均去除率達(dá)96.3%，說明在系統(tǒng)好氧段采用了硝化、反硝化工藝，硝化作用進(jìn)行得較徹底、脫除NH3- N能力較強。③在缺氧段，聚磷菌釋放磷；在好氧段，聚磷菌超量吸收磷， 并通過排放剩余的污泥去除磷，2015年3月1至15日平均進(jìn)水中TP為3.39 mg/L，最高時達(dá)3.6 mg/L，平均出水中TP為0.39 mg/L，平均去除率達(dá)88.3%，系統(tǒng)對TP有較好去除效果。④2015年3月 1至15日平均進(jìn)水中TN為238.4 mg/L，最高時達(dá)248 mg/L，平均出水中TN為15.5 mg/L，平均去除率達(dá)93.47%，此工藝對TN有較好的去除效果。

3　處理費用

由于采用優(yōu)勢菌和短程硝化工藝，處理過程中所加入的碳源(可用副產(chǎn)物代替)和堿度，增加堿度用的碳酸氫鈉費用約1.2元/m3；工藝中所需的絮凝劑等混凝藥劑約0.1元/m3；費用總計1.3元/m3。根據(jù)設(shè)備及用電量計算，電耗費用1.25元/m3；總運行費用2.55元/m3。

4　結(jié)語

通過對全工況下污水處理站運行3個月的連續(xù)監(jiān)測，對ABR+A/SBR工藝的處理效果進(jìn)行總結(jié)。

(1)污水站工藝運行穩(wěn)定，該工藝對CODCr、NH3- N、TP、TN具有很好的脫除率，且具有一定的抗沖擊性能。

(2)處理高氨污水量為1000 m3/d，其中CODCr和TKN質(zhì)量濃度均>1 000 mg/L；日處理CODCr1 000 kg和NH3- N 1 000 kg，每年少排CODCr和NH3- N各330～340 t，污水總處理費2.55元/m3，比常規(guī)工藝處理費用要低的多，出水可滿足循環(huán)水補水標(biāo)準(zhǔn)，年節(jié)省一次水約為3 000 kt。隨著對環(huán)保要求的提高，必須控制外排污水中的總氮；本工藝對TN的脫除效果好(脫除率>95%)，在改善環(huán)境的同時還減少對河流的污染具有重大意義。

(3)本工程選擇了3項新工藝：①水質(zhì)調(diào)節(jié)池改為ABR厭氧反應(yīng)器技術(shù)，一池多用，節(jié)省費用、占地面積小；②加堿吸脫除NH3- N工藝，年省處理費100余萬元； ③A/SBR短程硝化工藝節(jié)省投資及處理費用，解決了常規(guī)工藝長期未解決的3個問題。

(4)采用污泥在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行厭氧消化處理，即減少了污泥體積，又降低了進(jìn)水中CODCr，減輕了后序處理負(fù)荷?；钚晕勰嗯c化學(xué)污泥同池混合處理，利于污泥脫水及硝化處理。污泥無臭味且產(chǎn)泥量比常規(guī)技術(shù)減少50%以上。不需要密封，現(xiàn)場無嗅味，符合環(huán)保要求，對改善當(dāng)?shù)厮w水質(zhì)作用重大。

(5)該技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)實用，消耗低、操作簡單、投資省，各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

2016- 03- 17)