液氨絲光廢水控制技改工程實例

陳 浩，杜 希，邱孝群，張玉高

（廣東溢達紡織有限公司，廣東 佛山 528500）

0 引言

液氨絲光的理論開始與上世紀30年代，并于上世紀70年代投入工業(yè)生產(chǎn)，相對于傳統(tǒng)堿絲光，液氨由于分子量小，具有更好的穿透性，更容易去除，且絲光效果更好,因此近年來得到廣泛應用[1]。液氨絲光過程中會產(chǎn)生大量的液氨廢水，該廢水中含有大量的NH3-N，而傳統(tǒng)印染廢水處理工藝厭氧+接觸氧化工藝越來越無法滿足TN的去除需要[2]，針對高氨氮濃度的液氨絲光廢水其方法主要有鳥糞石沉淀法[3]、吹脫法[4]、傳統(tǒng)硝化反硝化、短程硝化反硝化[5]、厭氧氨氧化[6]等。鳥糞石法、吹脫法等運行成本較高，短程硝化反硝化和厭氧氨氧化穩(wěn)定運行控制難度較大，傳統(tǒng)硝化反硝化運行對于碳源的需求大，因此先對高氨氮廢水進行硝化，然后再使其進入富含有機物的水解酸化池中進行反硝是一種較好的處理高氨氮廢水的方法[7]。

1 工程概況

1.1 液氨絲光廢水水質狀況

液氨絲光廢水主要由2部分組成：①生產(chǎn)區(qū)布面水洗廢水，該廢水主要成分為醋酸銨及布面洗脫的毛羽和漿料等；②氨回收系統(tǒng)采用硫酸吸收未能完全回收的氨氣，生成的硫酸銨廢水，該廢水主要成分為硫酸銨，其他雜質較少。其水質情況見表1，液氨絲光廢水每日排放的NH3-N的總量約為150 kg。

表1 液氨廢水水質情況

1.2 污水廠現(xiàn)狀

污水廠現(xiàn)工藝流程見圖1。該污水處理系統(tǒng)廢水系統(tǒng)處理量為11 000 m3/d，調節(jié)池尺寸為75.3 m×26.3 m×5.7 m,采用攪拌機進行混合均勻水質,混凝沉淀池尺寸為49.1 m×7.7 m×4.6 m,水解酸化池的尺寸為49.1 m×24.7 m×6 m,接觸氧化池的尺寸為49.1 m×25.9 m×5.75 m,水解酸化池和接觸氧化池為均勻分布的并聯(lián)2列,二沉池為并聯(lián)的2座的輻流沉淀池,尺寸為Φ12 m×6.8 m，臭氧反應池尺寸為27.5 m×10.4 m×5.75 m，曝氣生物濾池（BAF）尺寸為8 m×8 m×6.5 m，共8格。

現(xiàn)有工藝中無專門的的反脫氮系統(tǒng)，其對TN的去除主要為混凝沉淀對有機氮的沉淀，接觸氧化池和曝氣生物濾池（BAF）對NH3-N的同化和硝化反硝化，如采用大比例的接觸氧化和曝氣生物濾池（BAF）出水的回流，則會明顯干擾整個污水處理系統(tǒng)的正常運行，因此現(xiàn)有條件下無法確保出水TN達標排放。

圖1 污水處理廠現(xiàn)工藝流程

1.3 改造后狀況

污水處理系統(tǒng)現(xiàn)有3座曝氣生物濾池 (BAF)閑置，利用曝氣生物濾池(BAF)硝化液氨絲光廢水后再在水解酸化池中進行反硝化是一種較好的去除液氨廢水的方法[8-9]，改造后的工藝流程圖見圖2。

圖2 污水處理廠工藝流程

曝氣生物濾池 (BAF)的尺寸為5 m×5 m×5.5 m，填料為陶粒，粒徑為3～5 mm，填料高度為3.5 m，填料總體積為265.5 m3。水解酸化池的尺寸為48.2 m×24.7 m×6 m，均勻分布并聯(lián)2格，其水力停留時間為13.7 h,完全能滿足反硝化的停留時間，由于液氨絲光廢水NH3-N濃度較高故進入曝氣生物濾池(BAF)前采用二沉池出水對其進行了稀釋。稀釋后水質情況見表2。

表2 稀釋后液氨絲光廢水水質

2 結果與討論

2.1 曝氣生物濾池(BAF)對NH3-N的硝化

進、出水NH3-N情況見圖3、圖4。

圖3 進、出水NH3-N情況

圖4 進水NH3-N負荷同去除率的關系

由圖3、圖4可知，2016年9月13日至10月5日，當進水流量為 50 m3/h,水力負荷 0.67 m3/(m2·h)，填料空床停留時間為5.25 h，水溫為37℃，當進水NH3-N質量濃度平均為66.7 mg/L,出水平均NH3-N質量濃度為12.3mg/L，此時填料負荷為0.32 kg/(m3·d),NH3-N去除率為81.9%,2016年10月5日至10月23日，當進水NH3-N質量濃度為125 mg/L時，出水平均NH3-N質量濃度為42.3 mg/L,填料負荷為0.6 kg/(m3·d)，曝氣生物濾池(BAF)對 NH3-N 的平均去除率為64.9%。說明隨著進水NH3-N負荷的升高，曝氣生物濾池(BAF)對NH3-N去除效率下降，且負荷為 0.3 kg/(m3·d)是適宜的硝化負荷[10]。

2.2 水解酸化池的反硝化

水解酸化池反硝化情況見圖5。

圖5 水解酸化池反硝化情況

現(xiàn)水解酸化池為平行的2列，分別為A列和B列，監(jiān)測2周后發(fā)現(xiàn)A，B 2列厭氧池出水TN質量濃度相差不超過±1 mg/L,故以A列為對照，把曝氣生物濾池(BAF)硝化后出水泵入B列中，監(jiān)測對比A，B 2列出水TN情況,當2016年9月13日至10月5日泵入B列中理論增加TN質量濃度平均為9.55 mg/L時，B列相對于A列實際增加TN質量濃度 2.8 mg/L，TN去除率為 71%，2016年10月 5日至2016年10月23日B列中理論增加TN質量濃度平均為21.4 mg/L時，B列實際增加TN質量濃度為2.4 mg/L，TN去除率為89%。由此可知水解酸化池具有良好的反硝化效果，經(jīng)過水解酸化后液氨廢水能夠得到良好的處理，其中2016年10月5日～2016年10月23日泵入水解酸化池中的硝化液中含有大量的NH3-N，水解酸化池也對其具有良好的去除效果，說明其中一部分NH3-N同亞硝酸鹽發(fā)生了厭氧氨氧化反應，水解酸化池中溫度穩(wěn)定在37℃左右，該溫度為厭氧氨氧化反應的適宜溫度[11]。

3 技改實施后對最終出水影響

對液氨絲光廢水單獨處理后,污水廠的最終出水ρ(TN)平均下降4.1 mg/L,且能滿足未來的TN排放要求,出水NH3-N和COD不受影響，技改實施前后出水水質見表3。

表3 技改實施前后出水水質mg·L-1

4 經(jīng)濟效益分析

該項目使用現(xiàn)有曝氣生物濾池(BAF)進行處理液氨廢水，主要投資為液氨絲光車間至曝氣生物濾池(BAF)的管道建設，其投資成本較低。由于印染廢水中的堿度較高，故采用二沉出水稀釋液氨廢水后無需再投加堿度，減少了堿度的投加成本，液氨絲光廢水硝化后泵入水解酸化池中進行反硝化，無需再投加碳源，減少了碳源的投加成本。故該項目的運行成本主要為曝氣生物濾池(BAF)曝氣風機、反洗風機、反洗水泵及曝氣生物濾池(BAF)進水泵的電費，該項目的日處理NH3-N為150 kg，總運行成本為504元/d，NH3-N的去除成本為3.78元/kg，明顯低于鳥糞石法[12]、折點加率法[13]和吹脫法[14]。

5 結論

（1）液氨廢水經(jīng)稀釋后在曝氣生物濾池(BAF)中進行處理，當流量50 m3/h，當進水NH3-N質量濃度平均為66.7 mg/l,出水平均NH3-N為12.3 mg/L,此時填料負荷為0.32 kg/(m3·d),去除率為81.9%,當進水NH3-N質量濃度為125 mg/L時，出水平均NH3-N質量濃度為42.3 mg/L,填料負荷為為0.6 kg/(m3·d)，曝氣生物質量濃度濾池(BAF)對NH3-N的平均去除率為64.9%。

（2）水解酸化池對硝化后的液氨廢水具有良好的的處理效果,當水解酸化池理論增加TN質量濃度為9.55 mg/L時,實際增加量為2.8 mg/L,去除率為71%;當理論增加TN質量濃度平均為21.4 mg/L時，實際增加ρ（TN）為2.4 mg/L，TN去除率為89%。

（3）該項目實施后，出水TN質量濃度平均下降4.1 mg/L,且能滿足未來的TN排放要求,出水COD和NH3-N不受影響。

（4）該項目采用曝氣生物濾池(BAF)硝化液氨廢水，硝化后回流至水解酸化池反硝化，運行成本主要為電費，當處理NH3-N 150 kg，總運行成本為504元/d，NH3-N的去除成本為3.78元/kg。