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高浓度己内酰胺废水深度水解/MBR处理工艺

发布时间:2021-10-22 10:02:29  中国污水处理工程网

  杭州某公司生产锦纶6差别化纤维和锦纶切片,产生的废水具有有机物和总氮浓度高、来水不稳定等特点。其主要污染物己内酰胺易溶于水、易生物降解、总氮含量高、处理难度大。废水中还存在一些哌啶胺、酰胺等有机氮化合物,增加了废水处理难度。该企业已建有一套污水处理设施,但存在处理出水氨氮不达标、水质不稳定等问题,亟需进行改造。

  考虑到MBR工艺具有截留微生物的优良性能和出水水质好等特点,有利于处理难降解污染物,笔者结合自身工程经验,设计以MBR为核心技术单元并纳入深度水解工艺完成工程改造,达到了设计目标。

  1、设计进、出水水质

  生产废水共200m3/d,设计进水水质见表1,出水水质执行《污水综合排放标准》(GB8978—1996)三级标准,NH3-N执行《工业企业废水氮、磷污染物间接排放限值》(DB33/887—2013)标准。

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  2、工艺流程

  在已有污水处理设施运行经验基础上,进行方案比选。原有污水站直接采用A/O工艺,无法使己内酰胺迅速高效氨化,有机氮在好氧阶段残留量仍然很高,势必导致有机氮在好氧阶段不断转化为氨氮而使得氨氮来不及转化为硝酸盐,从而致使出水氨氮含量不达标;与此同时,水体中硝酸盐含量高,沉淀过程反硝化严重,污泥难以沉降从而导致污泥流失及整体处理性能的下降。因此,只有使己内酰胺完全转化为氨氮,再采用A/O工艺才能确保氨氮达标排放。经过技术方案比选后,选择采用深度水解/MBR工艺,确保出水水质稳定达标。

  工艺流程见图1。

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  本工艺设计特点:

  ①采用停留时间长的调节池,对来水变化大的己内酰胺废水进行均质;

  ②采用较长停留时间的厌氧接触氧化池进行深度水解,有效降解有机物并彻底分解有机氮,降低好氧能耗并为硝化提供有利条件;

  ③采用MBR有效截留增殖速率小的微生物,保障COD和氨氮同步去除效果。

  对已建原有水池根据功能进行综合利用。原有污水收集池、标准排放口和污泥脱水系统保留使用,原有A/O工艺污水池作为应急水池备用。

  3、工程设计

  ①调节池

  碳钢结构,内部玻璃钢防腐。设计尺寸为15m×10m×3.5m,有效池容为450m3,水力停留时间为2.2d。调节池分隔成两池,交替均匀水质并调节pH值。

  ②换热池

  钢筋混凝土结构,设计尺寸为5.0m×5.0m×5.5m,有效池容为125m3。采用列管通入蒸汽加热废水,控制水温为37~40℃,以维持厌氧水解的中温环境。

  ③深度水解池

  钢筋混凝土结构,设计尺寸为15m×10m×5.5m和10m×5m×5.5m,有效池容为1000m3。水解池分为3格,每格池内设置2台潜水搅拌器,每台功率为3kW。为了节省电耗,潜水搅拌器间歇运行,工作2h、停1h。水解池加盖密封,密封的臭气由引风机引入紫外光除臭器净化排放。

  ④光催化臭气净化塔

  不锈钢结构,尺寸为2m×2m×4m,有效池容为16m3,臭气处理量为1000m3/h。紫外光波长254nm,催化剂为二氧化钛,总功率为4kW。

  ⑤二沉池

  钢筋混凝土结构,设计尺寸为5.0m×4.0m×5.5m,表面负荷为0.42m3/(m2·h)。共设置2台排污泵(1用1备),定期将沉淀污泥回流至深度水解池。

  ⑥兼氧池

  钢筋混凝土结构,设计尺寸为10.0m×4.0m×5.5m,有效池容为200m3。池内设置2台潜水搅拌器,每台功率为3kW,间歇运行,工作2h、停1h。

  ⑦MBR池

  1座,钢筋混凝土结构,设计尺寸为17m×15m×5.5m,有效池容为1275m3。分隔为3池,池内设置盘式曝气器,每池独立控制气量。池内设置1套国产膜组件,PVDF中空纤维膜,膜面积为500m2。膜自吸泵工作8min、停2min。采用清水在线反冲洗,每天1次,每次15min。池内设置2台排污泵(1用1备),定期将混合液回流至兼氧池。设1套碱液投加系统,控制MBR池内pH值为6.5~7.5,确保硝化正常进行。

  4、运行效果

  该工程已稳定运行半年,具体运行数据如表2所示。

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  该工程自2016年5月调试合格并稳定运行至今。废水经过深度水解处理后,绝大部分有机物被去除的同时,有机氮几乎彻底氨化。运行过程中发现温度的稳定性对于深度水解性能影响较大,而且深度水解效果好坏对于后续好氧处理有一定影响。MBR池中硝化菌生长良好,能够迅速有效氧化氨氮,但是池内污泥沉降性较差,容易出现泡沫,对于膜的清洗提出了更高的要求。因此,现场运行条件的合理控制对于污水站的稳定运行至关重要。

  由于好氧池中的氨氮是逐步氧化的,因此需要合理控制各水池中的溶解氧和pH值,控制所有好氧池的溶解氧不低于1mg/L,同时最高不超过3mg/L;通过碱控制兼氧池和好氧池pH值不低于6.5,同时控制MBR池pH值在7.0~7.5。在水反洗时增加了次氯酸钠+碱的在线反洗,可以有效恢复膜通量。

  5、工程运行经济分析

  本工程总投资为380万元,其中土建费用为165万元,光催化臭气净化塔为7.8万元,成套膜组件24万元。运行费用为5.81元/m3(不含人工折旧费),其中电费为4.82元/m3,药剂费为0.99元/m3。

  6、结论

  ①对于高氨氮有机废水,合理的工艺设计和操作参数是确保污水站稳定运行的关键。该工程采用的深度水解/MBR工艺抗冲击负荷能力强,出水氨氮稳定小于1mg/L。

  ②工程实践表明,采用深度水解可以彻底分解己内酰胺等有机氮,降解大部分有机物并确保有机氮彻底氨化,有效保障了好氧硝化过程的正常进行;MBR能够很好地截留微生物,可有效防止污泥流失。

  ③高氨氮在好氧池中逐步硝化,其对溶解氧和碱的消耗也是逐步变化的,需要采取针对性措施,有效维持溶解氧水平和pH值环境,确保硝化反应良好。(来源:浙江工业大学 环境学院,北京首创股份有限公司)

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