ABR+A/SBR工艺在甲胺生产废水处理系统的应用

吴　侠

(徐州水处理研究所江苏徐州221006)



ABR+A/SBR工艺在甲胺生产废水处理系统的应用

吴侠

(徐州水处理研究所江苏徐州221006)

0　前言

某企业甲胺装置排出的污水中COD、BOD、有机胺和氨氮含量均偏高，故新增了处理能力为 1 000 m3/d的污水处理站，污水经处理达标后回用于循环水系统作为补充水。该污水处理站出水要求按照符合GB 50335—2002《污水再生利用工程设计规范》；2014年5月开始对污水处理站运行调试，目前整体运行稳定，出水水质达到了设计要求。

1　工艺设计1.1　设计规模及水质

污水站处理设计规模为1 000 m3/d，回用率按100%，回用水量为1 000 m3/d。进水、出水水质设计值见表1。甲胺装置废水中主要成分为有机氮及NH3- N，且n(BOD)/n(COD)为0.2～0.3，属较难生化处理的水。废水中TKN(凯氏氮)高达1 000 mg/L，其中NH3- N约250 mg/L，占TKN的1/4，其余的3/4为有机氨。有机氨在厌氧或好氧条件下，均会由于异养菌作用发生氨化反应而生成无机氮(NH3- N)。污水中TKN近1 000 mg/L，最终均会以NH3- N形态存在污水中。以该水质为例，处理1 m3污水仅药剂费就需近20元。如全靠生化法处理，投资较大，处理费用更高。

表1　污水站进、出水主要水质设计值

1.2污水处理工艺

经综合分析，污水处理站采用ABR+A/SBR厌氧+短程硝化新组合工艺。具体措施：预吹脱工艺将NH3- N吹出占总量的30%～50%，减轻生化负荷，加NaOH中和；在ABR厌氧反应器中利用专用菌，将有机氮生成无机氮，再经吹脱塔除去无机氮；残余有机氮及NH3- N经好氧生化法进一步除去。污水处理站的达标水再经杀菌、过滤，送至循环水系统作为补充水。由于甲胺装置污水中盐类含量较低，一般不设除盐设备。

污水处理系统工艺流程见图1。

图1　污水处理系统工艺流程

1.3主要处理单元及设备

(1)ABR反应器。其全称是厌氧折流板反应器,特点是在反应器内沿水流方向设置多层折流板，将反应器分隔成若干个串联的反应室，每个反应室都是一个先升流后降流，类似厌氧污泥床的单元。废水进入反应室沿折流板上、下折流前进，依次通过每个反应室的污泥床，废水中的有机物通过与微生物充分接触而得到去除。ABR反应器为工艺中厌氧部分，采用折流式，设置折流板，保证水流的良好流态。废水处于兼氧状态下，废水中的有机物及悬浮物发生水解、厌氧反应。ABR反应器同时具有4个功能：①调节水量、水质；②降低SS；③提高COD可生化性；④将有机氮大部分转化为NH3- N。

(3)吹脱塔。利用风力将水中NH3吹除，有利于降低生化处理去除NH3的负荷及运行费用；由于采取大风水比(2 000∶1～3 000∶1)的高塔，对大气无明显影响。

(4)A/SBR生化池。

①A/SBR采用短程硝化工艺将反应停留在亚硝酸阶段直接进行反硝化生成N2，较少产生硝酸菌反应。为使短程硝化工艺更加完善，强化了前、后置反硝化设计，在布置上将此技术同A/O工艺和SBR工艺进行了有机组合，使处理成本和基建投资比传统工艺低约30%，处理效果和抗负荷冲击力却大大提高。

②A/SBR短程硝化工艺的优势菌是由产气杆菌属、假单孢菌属、硫杆菌属、发光杆菌属等多种类型微生物组成的群体，能够自行产生酶系。微生物将水中的有机物摄食后，经过一系列的生化反应，把有机物分解。一部分有机物被转化为细胞自身的一部分；一部分有机物被分解成二氧化碳和水及许多对水质没有影响的小分子。利用多种不同的菌群，分解不同的有机物，使处理装置内的菌群互相依赖而形成特殊的分解链。故投加优势菌后强化了去除氨和COD功能。

③A/SBR短程硝化工艺总氮脱除率>95%，脱总氮采用前置反硝化、好氧同步反硝化、后置后硝化、内源呼吸除总氮技术后，出水中总氮质量浓度可控制在20～30 mg/L。

(5)生物净化器。过滤去除出水中悬浮物(SS)，使出水中SS质量浓度<5 mg/L，符合供中水标准，稀土滤料截污力是普通材质4～6倍，故反洗水量少，过滤流速高。

主要处理单元及设备参数见表2。

表2　主要处理单元及设备参数

2　全工况下调试该工艺运行分析

2.1调试与运行

全工况下污水处理工艺流程包括ABR反应器、预处理器、吹脱塔、A/SBR池、缓冲池、生物净化器系统,进行主要设备调试运行，培养投加优势菌- EM，处理负荷由低到高，约30日完成驯化，2014年5月进入试用阶段。

2.2目前运行结果及分析

2015年3月1至15日每天对污水处理站进、出水水质进行连续监测，分析研究组合工艺对CODCr、NH3- N、TP(总磷)、TN(总氮)脱除情况(见表3)， 从而了解其运行效果。

表3　组合工艺对CODCr、NH3- N、TP(总磷)、TN(总氮)脱除情况

从表3数据可看出：① 2015年3月1至15日进水中平均CODCr为771 mg/L，最高时达到895 mg/L，平均出水中CODCr为44.5 mg/L，出水中COD比较稳定，平均去除率达到94.04%，具有一定的抗冲击能力；②2015年3月1至15日水处理系统平均进水中NH3- N为229.6 mg/L，最高时达246 mg/L；平均出水中NH3- N稳定为8.52 mg/L，平均去除率达96.3%，说明在系统好氧段采用了硝化、反硝化工艺，硝化作用进行得较彻底、脱除NH3- N能力较强。③在缺氧段，聚磷菌释放磷；在好氧段，聚磷菌超量吸收磷， 并通过排放剩余的污泥去除磷，2015年3月1至15日平均进水中TP为3.39 mg/L，最高时达3.6 mg/L，平均出水中TP为0.39 mg/L，平均去除率达88.3%，系统对TP有较好去除效果。④2015年3月 1至15日平均进水中TN为238.4 mg/L，最高时达248 mg/L，平均出水中TN为15.5 mg/L，平均去除率达93.47%，此工艺对TN有较好的去除效果。

3　处理费用

由于采用优势菌和短程硝化工艺，处理过程中所加入的碳源(可用副产物代替)和碱度，增加碱度用的碳酸氢钠费用约1.2元/m3；工艺中所需的絮凝剂等混凝药剂约0.1元/m3；费用总计1.3元/m3。根据设备及用电量计算，电耗费用1.25元/m3；总运行费用2.55元/m3。

4　结语

通过对全工况下污水处理站运行3个月的连续监测，对ABR+A/SBR工艺的处理效果进行总结。

(1)污水站工艺运行稳定，该工艺对CODCr、NH3- N、TP、TN具有很好的脱除率，且具有一定的抗冲击性能。

(2)处理高氨污水量为1000 m3/d，其中CODCr和TKN质量浓度均>1 000 mg/L；日处理CODCr1 000 kg和NH3- N 1 000 kg，每年少排CODCr和NH3- N各330～340 t，污水总处理费2.55元/m3，比常规工艺处理费用要低的多，出水可满足循环水补水标准，年节省一次水约为3 000 kt。随着对环保要求的提高，必须控制外排污水中的总氮；本工艺对TN的脱除效果好(脱除率>95%)，在改善环境的同时还减少对河流的污染具有重大意义。

(3)本工程选择了3项新工艺：①水质调节池改为ABR厌氧反应器技术，一池多用，节省费用、占地面积小；②加碱吸脱除NH3- N工艺，年省处理费100余万元； ③A/SBR短程硝化工艺节省投资及处理费用，解决了常规工艺长期未解决的3个问题。

(4)采用污泥在系统内进行厌氧消化处理，即减少了污泥体积，又降低了进水中CODCr，减轻了后序处理负荷。活性污泥与化学污泥同池混合处理，利于污泥脱水及硝化处理。污泥无臭味且产泥量比常规技术减少50%以上。不需要密封，现场无嗅味，符合环保要求，对改善当地水体水质作用重大。

(5)该技术先进、经济实用，消耗低、操作简单、投资省，各项技术指标均达到国内领先水平。

2016- 03- 17)