本文摘要：摘要:針對(duì)某氨基酸生產(chǎn)公司廢水總氮排放不達(dá)標(biāo)問(wèn)題，對(duì)原有污水處理站進(jìn)行升級(jí)改造，優(yōu)化原有運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)部分構(gòu)筑物的氮素轉(zhuǎn)化效能提升和藥耗、能耗的降低，最終高效、低耗和穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)水方式的改變，以及部分構(gòu)筑物氮素轉(zhuǎn)化功能及設(shè)
摘要:針對(duì)某氨基酸生產(chǎn)公司廢水總氮排放不達(dá)標(biāo)問(wèn)題，對(duì)原有污水處理站進(jìn)行升級(jí)改造，優(yōu)化原有運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)部分構(gòu)筑物的氮素轉(zhuǎn)化效能提升和藥耗、能耗的降低，最終高效、低耗和穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)水方式的改變，以及部分構(gòu)筑物氮素轉(zhuǎn)化功能及設(shè)備的完善，解決了進(jìn)水波動(dòng)大，總氮去除效果差等問(wèn)題。并通過(guò)優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)實(shí)現(xiàn)部分亞硝化，為厭氧氨氧化菌(ANAMMOX)的生長(zhǎng)提供基質(zhì)，有效地富集了ANAMMOX菌，實(shí)現(xiàn)了能耗的降低。運(yùn)行結(jié)果表明，COD、氨氮、總氮去除率分別為96.7%、99.2%、94.4%，出水滿足GB3838-2002排放要求。改造后噸水動(dòng)力和藥劑處理費(fèi)用3.8元，相比改造前減少了0.5元。
關(guān)鍵詞:污水改造;高氨氮;高效脫氮;高COD;低耗
某生物制品公司從事氨基酸產(chǎn)品的生產(chǎn)，在氨基酸發(fā)酵工藝的運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高濃度綜合廢水1500m3/d。由于生產(chǎn)產(chǎn)品根據(jù)訂單決定，且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，導(dǎo)致排水水質(zhì)不穩(wěn)定，產(chǎn)生廢水COD在1000～7000mg/L范圍內(nèi)，BOD占比為95%以上，氨氮質(zhì)量濃度在300～600mg/L范圍內(nèi)。改造前只對(duì)出水氨氮和COD有要求，對(duì)總氮沒(méi)有要求，原有系統(tǒng)只有針對(duì)氨氮和COD的去除，總氮去除能力較低。而硝化反應(yīng)需要消耗堿度，從而導(dǎo)致脫氮池內(nèi)pH下降，為了維持硝化細(xì)菌所需要的pH環(huán)境[1-2]，在正常運(yùn)行過(guò)程中需要投加大量的堿[3-4]。
為滿足當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S最新接管標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)總氮的要求，決定對(duì)污水站進(jìn)行技術(shù)改造。以原有的工藝為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)構(gòu)筑物功能的改進(jìn)以及對(duì)工藝參數(shù)的調(diào)整，在出水總氮達(dá)標(biāo)的前提下，實(shí)現(xiàn)原有工藝脫氮效能的提升以及能耗和藥耗的減少。
1原處理工藝及存在問(wèn)題
1.1原有處理工藝
該公司污水站原有運(yùn)行工藝為厭氧+好氧處理工藝，厭氧系統(tǒng)由2座內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器(Internalcirculationanaerobicreactor，IC)并聯(lián)組成，單個(gè)IC容積為750m3，并且具有單獨(dú)尾氣處理裝置。一級(jí)好氧池由6個(gè)500m3的池子組成，總?cè)莘e3000m3，二級(jí)好氧池由8個(gè)125m3的池子組成，總?cè)莘e1000m3，各池均裝有組合填料。最終出水進(jìn)入2座表面積為40m2的沉淀池內(nèi)，污泥脫水系統(tǒng)采用疊螺機(jī)及布袋壓濾機(jī)，污泥壓濾后濾液回調(diào)節(jié)池，泥餅委外處理。
1.2原有處理工藝存在問(wèn)題
1.2.1進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)大
調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中使用大量硅藻土等無(wú)機(jī)顆粒物，且沒(méi)有初沉池對(duì)無(wú)機(jī)沉淀物進(jìn)行有效分離。大量無(wú)機(jī)沉淀物堆積在調(diào)節(jié)池，導(dǎo)致調(diào)節(jié)池有效容積只有400m3左右，處理量在1500m3/d的情況下，調(diào)節(jié)池失去了調(diào)節(jié)功能，導(dǎo)致水質(zhì)波動(dòng)較大。
1.2.2部分設(shè)備老化好氧池內(nèi)存在曝氣頭脫落現(xiàn)象，從而導(dǎo)致好氧池內(nèi)曝氣不均勻，影響溶解氧的利用率。此外還存在填料老化脫落現(xiàn)象，脫落的填料容易造成水泵等運(yùn)行設(shè)備的堵塞，給污水站的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)。
1.2.3出水水質(zhì)不滿足最新排放標(biāo)準(zhǔn)由于當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S最新接管標(biāo)準(zhǔn)中新增了對(duì)出水總氮的要求，原有出水水質(zhì)無(wú)法滿足總氮排放標(biāo)準(zhǔn)。
1.2.4污水處理費(fèi)用高原工藝在運(yùn)行過(guò)程中處理每噸水需要投加0.35kg純堿，此外用于污泥脫水的藥劑聚丙烯酰胺、三氯化鐵的投加濃度分別是133.3、5.6mg/L，用于除磷的除磷劑投加濃度為28.6mg/L，綜合電耗成本，水處理費(fèi)用4.3元/m3。企業(yè)希望在出水總氮達(dá)標(biāo)的前提下，盡可能減少噸水處理費(fèi)用。
2改造概況與具體改造措施
2.1改造概況
本著以最低經(jīng)濟(jì)投入的原則，在原有構(gòu)筑物的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造。經(jīng)核算后發(fā)現(xiàn)只運(yùn)行1座厭氧塔即可滿足除碳要求，將1座厭氧塔用于去除COD，原有的另1座厭氧塔改造為脫氮塔，實(shí)現(xiàn)硝酸鹽的去除。車(chē)間產(chǎn)生廢水通過(guò)調(diào)節(jié)池分別進(jìn)入?yún)捬跛兔摰�，部分回流硝酸鹽在脫氮塔去除，進(jìn)入脫氮塔的原水為反硝化提供了充足的碳源。
將原有一級(jí)O1池改造為反硝化池(Denitrificationreaction，DN)，減少一級(jí)O1的曝氣，只起到攪拌作用，經(jīng)脫氮塔處理后剩余硝酸鹽在DN池內(nèi)去除，通過(guò)控制脫氮塔和厭氧塔的原水水量為一級(jí)DN池提供合理的碳氮比。將原有一級(jí)O2池改造為缺氧池，在缺氧池內(nèi)實(shí)現(xiàn)部分亞硝化反應(yīng)和ANAMMOX反應(yīng)，大量的氨氮進(jìn)入缺氧池形成了高氨環(huán)境，調(diào)整運(yùn)行參數(shù)實(shí)現(xiàn)部分亞硝化，為ANAMMOX菌提供基質(zhì)。
其余O池繼續(xù)作為好氧池，實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氮的去除。二級(jí)AO作為深度處理，將原有前4個(gè)二級(jí)O池改造為DN池，增加部分構(gòu)筑物的硝化液回流以及碳源的補(bǔ)充，確�？偟倪_(dá)標(biāo)排放。整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的填料能夠很好地提供微生物附著生長(zhǎng)的表面積和懸浮生長(zhǎng)的空間，并能起到截留懸浮物質(zhì)、切割氣泡等作用，更加有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為了把公司損失降到最低，改造期間減少車(chē)間生產(chǎn)產(chǎn)量，期間車(chē)間產(chǎn)生廢水在一級(jí)AO去除，優(yōu)先對(duì)二級(jí)AO池進(jìn)行改造。
2.2具體改造措施
2.2.1進(jìn)水波動(dòng)大的改造措施
由于調(diào)節(jié)池有效容積太小導(dǎo)致水質(zhì)波動(dòng)明顯，通過(guò)調(diào)節(jié)池的COD、氨氮的濃度來(lái)控制調(diào)節(jié)池原水進(jìn)入脫氮塔和厭氧塔的進(jìn)水量，實(shí)現(xiàn)厭氧塔進(jìn)水負(fù)荷的穩(wěn)定以及反硝化所需合理的碳氮比。若車(chē)間來(lái)水氨氮濃度高、COD低，則在保持厭氧塔負(fù)荷穩(wěn)定的情況下增大脫氮塔的原水水量，形成合理的碳氮比，若車(chē)間來(lái)水氨氮濃度低、COD高，則增大厭氧塔進(jìn)水水量，減少脫氮塔進(jìn)水水量，讓大部分的COD在厭氧塔內(nèi)去除，剩余COD作為反硝化碳源。此外，通過(guò)控制車(chē)間排水方式，將濃度低的廢水與濃度高的廢水混合后排放，從源頭減少進(jìn)水水質(zhì)的波動(dòng)。
2.2.2一級(jí)脫氮池改造措施
1)原有一級(jí)O1池改為DN池。原有一級(jí)O1池內(nèi)溶解氧過(guò)高，不利于反硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)。將原有一級(jí)O1池改為DN池減小DN池內(nèi)的曝氣，將其溶解氧控制在0.mg/L以下，僅限于起到攪拌的作用。通過(guò)調(diào)節(jié)IC塔和脫氮塔的原水進(jìn)水量，為DN池提供合理的碳氮比，將脫氮塔未處理的硝酸鹽在一級(jí)DN池內(nèi)去除，從而達(dá)到進(jìn)一步降低總氮的目的。
2)原有新O2池改為缺氧池。O3、O4、O5、O6池繼續(xù)作為硝化池將O2池改為缺氧池，控制溶解氧在0.5mg/L左右，通過(guò)游離氨(FA)等參數(shù)的聯(lián)合控制實(shí)現(xiàn)亞硝化，為ANAMMOX提供基質(zhì)。O3、O4、O5、O6池繼續(xù)作為硝化池，將厭氧池剩余的氨氮在后端轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，控制O3、O4、O5池溶解氧在2mg/L。為防止回流的硝化液攜帶過(guò)量的氧至DN池影響反硝化細(xì)菌的影響，將O6池溶解氧控制在1mg/L。
2.2.3二級(jí)脫氮池改造措施
二級(jí)脫氮池的改造目的在于對(duì)一級(jí)出水總氮的深度處理，并確保出水總氮達(dá)標(biāo)。若一級(jí)總氮去除效果出現(xiàn)波動(dòng)可在二級(jí)脫氮池內(nèi)增加碳源并增加硝化液回流量實(shí)現(xiàn)總氮的去除，從而確保出水水質(zhì)的達(dá)標(biāo)排放。在改造期間減少生產(chǎn)規(guī)模，停止二級(jí)脫氮池進(jìn)水，對(duì)池內(nèi)損壞的填料和曝氣頭進(jìn)行更換清理，將舊O1、O2、O3、O4改造成DN池，在池內(nèi)添加攪拌機(jī)，仍然保留舊O5、O6、O7、O8池的硝化作用，并將O8池的硝酸鹽回流至DN池內(nèi)。在O8添加除磷劑，保證出水總磷的達(dá)標(biāo)。
2.3改造后運(yùn)行效果
通過(guò)改造后進(jìn)出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。在此期間日均處理水量1315m3/d，進(jìn)水COD為564～6775mg/L，平均進(jìn)水COD為2991mg/L，進(jìn)水COD平均方差由改造前的1852減少至892，水質(zhì)波動(dòng)情況明顯好轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)處理后出水COD穩(wěn)定在150mg/L左右達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為115～632mg/L，平均進(jìn)水氨氮質(zhì)量濃度為350mg/L;進(jìn)水總氮質(zhì)量濃度為155～642mg/L，平均進(jìn)水總氮質(zhì)量濃度為380mg/L，氨氮值的平均方差由改造前的156減少至82。
總氮平均方差由改造前的187減少至95，進(jìn)水氨氮與總氮差值不大，有少量的有機(jī)氮存在，通過(guò)厭氧塔的氨化左右將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，后經(jīng)脫氮池去除，出水總氮與三氮差值不大，相對(duì)改造前總氮數(shù)據(jù)來(lái)看，達(dá)到了去除總氮的目的，且出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。進(jìn)水總磷質(zhì)量濃度為5～36mg/L，平均進(jìn)水總磷質(zhì)量濃度為12mg/L。進(jìn)水各項(xiàng)指標(biāo)波動(dòng)雖有明顯好轉(zhuǎn)但是仍然具有波動(dòng)性，通過(guò)進(jìn)水水量的分配和構(gòu)筑物參數(shù)的調(diào)控使來(lái)保證反應(yīng)器的穩(wěn)定運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)出水水質(zhì)達(dá)到當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S接管標(biāo)準(zhǔn)。
3工藝探討
3.1厭氧塔的調(diào)試運(yùn)行
原有工藝中2座IC塔并聯(lián)運(yùn)行，由于IC容積過(guò)大，運(yùn)行負(fù)荷較低，進(jìn)水COD被大量消耗出水COD過(guò)低，嚴(yán)重浪費(fèi)了有機(jī)物資源。經(jīng)核算后發(fā)現(xiàn)只運(yùn)行1座IC即可滿足除碳要求，調(diào)試初期在厭氧塔中接種厭氧顆粒污泥，進(jìn)水提供的上升流速僅0.39m/h，為了保證顆粒污泥的懸浮效果，通過(guò)增加頂部出水回流至底部形成外循環(huán)提供上升流速，使污泥處于懸浮狀態(tài)。為預(yù)防反應(yīng)器酸化，定期檢測(cè)反應(yīng)器內(nèi)揮發(fā)性脂肪酸(VFA)含量，并保證調(diào)節(jié)池進(jìn)厭氧塔pH處于6.5～7.5之間，由于車(chē)間生產(chǎn)工藝為發(fā)酵工藝，排水自帶溫度為35℃，厭氧塔內(nèi)溫度可以保持在33℃左右，有利于厭氧菌的生長(zhǎng)繁殖。
可以看出，剛開(kāi)始運(yùn)行2d時(shí)，由于車(chē)間排放一股高濃度水進(jìn)入系統(tǒng)COD為7000mg/L，短時(shí)間內(nèi)負(fù)荷提升至4.2kg/(m3·d)，隨即采取降低進(jìn)水量的措施，保證系統(tǒng)負(fù)荷維持在1～2kg/(m3·d)。運(yùn)行至第5天，車(chē)間排放一股低濃度水進(jìn)入系統(tǒng)COD為500mg/L，此時(shí)厭氧塔內(nèi)負(fù)荷降低至0.1kg/(m3·d)，采取加大進(jìn)水水量的措施，來(lái)保證負(fù)荷的穩(wěn)定。隨后與車(chē)間溝通將高濃度廢水暫時(shí)儲(chǔ)存，與低濃度廢水中和后排放，確保進(jìn)水負(fù)荷波動(dòng)不大。系統(tǒng)運(yùn)行20d以后負(fù)荷基本保持在1～2kg/(m3·d)，運(yùn)行初期，由于新接種的污泥對(duì)該類(lèi)廢水需要一定的適應(yīng)時(shí)間，去除率一直保持在80%左右，運(yùn)行20d以后去除率有了明顯的提升，且穩(wěn)定在95%左右。
4總結(jié)
本次改造有效地解決了出水總氮不達(dá)標(biāo)、進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)大等問(wèn)題，改變?cè)械倪M(jìn)水模式，通過(guò)對(duì)厭氧塔和脫氮塔原水水量的分配，來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)水負(fù)荷的穩(wěn)定，并將傳統(tǒng)的二級(jí)A/O工藝進(jìn)行參數(shù)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了ANAMMOX菌的富集減少了藥耗和能耗。噸水動(dòng)力和藥劑處理費(fèi)用從原有的4.3元/m3下降為3.8元/m3，為企業(yè)節(jié)約了運(yùn)行成本。
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作者：夏子翔1，2，李祥1，2，黃勇1，2*，談新偉1，2，高佳琦1，2，丁鑫1，2
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