厭氧氨氧化技術在合成革廢水中的應用

文_鄭堅 上海景瑄環保科技有限公司

傳統的聚氨酯（PU）合成革生產中，基本上都是采用溶劑型樹脂生產。浙江某化學有限公司有7條（4濕3干）先進的流水生產線和全套合成革深加工設備，以及從日本引進的樹脂生產設備。現有的污水處理設施不能保證園區納管的排污指標，因此采用“厭氧氨氧化”技術對其污水系統進行改造，厭氧氨氧化細菌主要屬于浮霉狀菌目，具有厭氧氨氧化能力，可以亞硝酸鹽作為電子受體將氨氮氧化為氮氣，從而達到自養脫氮的目的，取得了良好的效果。

1 廢水水質和水量

PU合成革生產過程中，水質和水量的波動都比較大，根據業主提供資料，生產過程中排放的廢水情況如表1所示。

根據現場勘查，對企業生產情況的調研，設計的水量和水質如表2所示。排放指標執行《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)的三級納管標準如表3所示。

表1 各工藝排放廢水水質和水量

表2 設計進水的水量、水質

表3 排出水水質標準

2 工藝流程

由于本項目為改造工程，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。

將塔頂廢水單獨收集，儲存入塔頂水儲罐中，用泵均勻輸送到綜合調節池中。洗塔廢水和其他高濃度廢水（樹脂廢水、釜殘、設備清洗水等）儲存入高濃水儲罐中，用泵均勻輸送到綜合調節池中。綜合調節池收納生活廢水、其他生產廢水、塔頂水及高濃水，混合均勻后用泵提升進入pH調節槽、絮凝反應池、初沉池、中間水池1，廢水經過溫度調節后進入厭氧EGSB反應池、中間水池2、NAS反應池、MBR膜池，廢水達標后通過排放計量堰排放。系統物化污泥和生化污泥，用泵輸送到污泥濃縮池，進入污泥儲存池，經過板框脫水機脫水后泥餅外運。濾液和濃縮池上清液回流進入綜合調節池。

圖1 廢水處理工藝流程

3 主要工藝單元

本項目采用高效水解酸化工藝，能在較短的反應時間內，將廢水中難以降解的苯類有機物、DMF等轉化為容易被厭氧系統利用的小分子有機物。高效水解酸化器結合了固定化酶技術和高效流化床技術，具有以下優點：①高效流化狀態，廢水和生物菌體傳質效果好，設備單位容積有機物負荷高。②根據不同水質篩選的固定化酶，具有耐沖擊負荷、耐有毒物質，有機物轉化率高的特點。③設備一體化生產，可實現模塊化施工，簡單方便。

調試啟動采用水閣園區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，經過1個月后少量進水，污泥成絮狀，顏色較深，固體物質基本降解為溶解性物質。

本項目采用EGSB反應器目的是利用厭氧菌將廢水中的有機物轉化為CH4，通過厭氧工藝可將有機氮轉化為氨氮，以利于下一步NAS脫氮系統運行。調試啟動期接種約60t污水站脫水污泥，控制溫度在35℃，控制進水量，容積負荷維持在0.5kgCOD/（m3·d）左右，5天后逐步調整進水量，容積負荷上升到2kgCOD/（m3·d），污泥量增大，出現顆粒污泥。經過20天馴化后容積負荷提升到8kgCOD/（m3·d），pH控制在6.8，出水及產氣量趨于穩定。

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

本項目NAS系統分成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池中主要發生亞硝化反應，同時去除部分有機物，污泥濃度在1.43g/L，溫度控制在30℃左右，鼓風量為9.0m3/min，維持低濃度運行即可。

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

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

整個NAS系統對TN的除去率達90%以上，對NH3-N去除率達到97%，遠超預期。

4 主要構筑物與設備參數

4.1 調節系統

①塔頂水儲罐，3座，2座儲罐+1個高濃水調節池（利舊），有效容積：2350m3；主要設備：水泵2臺（1用1備），氣動閥2個，流量計1臺，液位計1臺。

②高濃水儲罐，2座，1座儲罐+1個高濃水調節池（利舊），有效容積：450m3。主要設備：水泵1臺，氣動閥1個，液位計1臺。

③綜合調節池，1座（利舊），有效容積：540m3。主要設備：水泵2臺（1用1備），流量計1臺，液位計1臺。

4.2 沉淀系統

①pH調節槽，1座，有效容積8m3；主要設備：攪拌機1臺，pH計1臺，加藥泵1臺，進料泵1臺。

②絮凝反應池，2座，有效容積8m3；主要設備：攪拌機2臺，加藥攪拌機2臺，加藥泵2臺。③初沉池，1座，有效容積396m3；主要設備：氣動閥3個，出水堰1座。

4.3 厭氧系統

①中間水池，1座，有效容積150m3；主要設備：輸送泵2臺（1用1備），液位計1臺，流量計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；主要設備：循環泵2臺（1用1備），pH計1臺，溫度在線儀1臺。

③EGSB反應器，1座，有效容積559m3；主要設備：三相分離器1套，布水系統3套，脈沖發生器3套，pH計1臺，溫度在線儀1臺，循環泵2臺（1用1備），污泥回流泵2臺（1用1備）。

4.4 脫氮系統

①NAS1反應池，1座，有效容積703m3；主要設備：傘型曝氣器280套，風機2臺（1用1備），pH計2臺，DO計2臺，Na2CO3加藥系統1套。

②NAS2反應池，1座，有效容積706m3；主要設備：潛水攪拌機2臺，pH計2臺。

③NAS3反應池，1座，有效容積706m3；主要設備：傘型曝氣器140套，pH計2臺，DO計2臺。

④MBR膜池，1座，有效容積210m3；主要設備：膜組件280片，鼓風機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1臺，流量計1臺，NaClO加藥系統1套，氣動閥4個。

4.5 污泥系統

①污泥濃縮池，1座，有效容積9m3；主要設備：氣動閥1個。

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

4.6 輔助系統

①風機房，1座，25m2。

②電控室，1座，15m2。

5 工程運行情況分析

該工程建設完成后經調試運行半年后，出水水質基本穩定，各工藝段水質情況如表4所示。

由表4可知，最終處理出水水質優于《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)中的三級排放標準。

表4 各工藝段水質

6 經濟分析

本項目總投資424.7萬元，人工費667元/d，藥劑費1712元/d，電費1803元/d，化驗費930元/d，合計5112元/d，折算噸水處理費用為6.39元/m3。

7 結論

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，可使出水水質優于《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)的三級排放標準。

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

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

系統運行過程中最大的難點在于厭氧氨氧化菌種的培育，該菌種對環境溫度、堿度、回流比控制要求較高，且國內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。