ABR+A/SBR工藝在甲胺生產廢水處理系統的應用

吳　俠

(徐州水處理研究所江蘇徐州221006)

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ABR+A/SBR工藝在甲胺生產廢水處理系統的應用

吳俠

(徐州水處理研究所江蘇徐州221006)

0　前言

某企業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，污水經處理達標后回用于循環水系統作為補充水。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計規范》；2014年5月開始對污水處理站運行調試，目前整體運行穩定，出水水質達到了設計要求。

1　工藝設計1.1　設計規模及水質

污水站處理設計規模為1 000 m3/d，回用率按100%，回用水量為1 000 m3/d。進水、出水水質設計值見表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，均會由于異養菌作用發生氨化反應而生成無機氮(NH3- N)。污水中TKN近1 000 mg/L，最終均會以NH3- N形態存在污水中。以該水質為例，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、出水主要水質設計值

1.2污水處理工藝

經綜合分析，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：預吹脫工藝將NH3- N吹出占總量的30%～50%，減輕生化負荷，加NaOH中和；在ABR厭氧反應器中利用專用菌，將有機氮生成無機氮，再經吹脫塔除去無機氮；殘余有機氮及NH3- N經好氧生化法進一步除去。污水處理站的達標水再經殺菌、過濾，送至循環水系統作為補充水。由于甲胺裝置污水中鹽類含量較低，一般不設除鹽設備。

污水處理系統工藝流程見圖1。

圖1　污水處理系統工藝流程

1.3主要處理單元及設備

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

(3)吹脫塔。利用風力將水中NH3吹除，有利于降低生化處理去除NH3的負荷及運行費用；由于采取大風水比(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停留在亞硝酸階段直接進行反硝化生成N2，較少產生硝酸菌反應。為使短程硝化工藝更加完善，強化了前、后置反硝化設計，在布置上將此技術同A/O工藝和SBR工藝進行了有機組合，使處理成本和基建投資比傳統工藝低約30%，處理效果和抗負荷沖擊力卻大大提高。

②A/SBR短程硝化工藝的優勢菌是由產氣桿菌屬、假單孢菌屬、硫桿菌屬、發光桿菌屬等多種類型微生物組成的群體，能夠自行產生酶系。微生物將水中的有機物攝食后，經過一系列的生化反應，把有機物分解。一部分有機物被轉化為細胞自身的一部分；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，使處理裝置內的菌群互相依賴而形成特殊的分解鏈。故投加優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、內源呼吸除總氮技術后，出水中總氮質量濃度可控制在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質量濃度<5 mg/L，符合供中水標準，稀土濾料截污力是普通材質4～6倍，故反洗水量少，過濾流速高。

主要處理單元及設備參數見表2。

表2　主要處理單元及設備參數

2　全工況下調試該工藝運行分析

2.1調試與運行

全工況下污水處理工藝流程包括ABR反應器、預處理器、吹脫塔、A/SBR池、緩沖池、生物凈化器系統,進行主要設備調試運行，培養投加優勢菌- EM，處理負荷由低到高，約30日完成馴化，2014年5月進入試用階段。

2.2目前運行結果及分析

2015年3月1至15日每天對污水處理站進、出水水質進行連續監測，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數據可看出：① 2015年3月1至15日進水中平均CODCr為771 mg/L，最高時達到895 mg/L，平均出水中CODCr為44.5 mg/L，出水中COD比較穩定，平均去除率達到94.04%，具有一定的抗沖擊能力；②2015年3月1至15日水處理系統平均進水中NH3- N為229.6 mg/L，最高時達246 mg/L；平均出水中NH3- N穩定為8.52 mg/L，平均去除率達96.3%，說明在系統好氧段采用了硝化、反硝化工藝，硝化作用進行得較徹底、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日平均進水中TP為3.39 mg/L，最高時達3.6 mg/L，平均出水中TP為0.39 mg/L，平均去除率達88.3%，系統對TP有較好去除效果。④2015年3月 1至15日平均進水中TN為238.4 mg/L，最高時達248 mg/L，平均出水中TN為15.5 mg/L，平均去除率達93.47%，此工藝對TN有較好的去除效果。

3　處理費用

由于采用優勢菌和短程硝化工藝，處理過程中所加入的碳源(可用副產物代替)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。根據設備及用電量計算，電耗費用1.25元/m3；總運行費用2.55元/m3。

4　結語

通過對全工況下污水處理站運行3個月的連續監測，對ABR+A/SBR工藝的處理效果進行總結。

(1)污水站工藝運行穩定，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，比常規工藝處理費用要低的多，出水可滿足循環水補水標準，年節省一次水約為3 000 kt。隨著對環保要求的提高，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水質調節池改為ABR厭氧反應器技術，一池多用，節省費用、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短程硝化工藝節省投資及處理費用，解決了常規工藝長期未解決的3個問題。

(4)采用污泥在系統內進行厭氧消化處理，即減少了污泥體積，又降低了進水中CODCr，減輕了后序處理負荷。活性污泥與化學污泥同池混合處理，利于污泥脫水及硝化處理。污泥無臭味且產泥量比常規技術減少50%以上。不需要密封，現場無嗅味，符合環保要求，對改善當地水體水質作用重大。

(5)該技術先進、經濟實用，消耗低、操作簡單、投資省，各項技術指標均達到國內領先水平。

2016- 03- 17)