液氨丝光废水控制技改工程实例

陈 浩，杜 希，邱孝群，张玉高

（广东溢达纺织有限公司，广东 佛山 528500）

0 引言

液氨丝光的理论开始与上世纪30年代，并于上世纪70年代投入工业生产，相对于传统碱丝光，液氨由于分子量小，具有更好的穿透性，更容易去除，且丝光效果更好,因此近年来得到广泛应用[1]。液氨丝光过程中会产生大量的液氨废水，该废水中含有大量的NH3-N，而传统印染废水处理工艺厌氧+接触氧化工艺越来越无法满足TN的去除需要[2]，针对高氨氮浓度的液氨丝光废水其方法主要有鸟粪石沉淀法[3]、吹脱法[4]、传统硝化反硝化、短程硝化反硝化[5]、厌氧氨氧化[6]等。鸟粪石法、吹脱法等运行成本较高，短程硝化反硝化和厌氧氨氧化稳定运行控制难度较大，传统硝化反硝化运行对于碳源的需求大，因此先对高氨氮废水进行硝化，然后再使其进入富含有机物的水解酸化池中进行反硝是一种较好的处理高氨氮废水的方法[7]。

1 工程概况

1.1 液氨丝光废水水质状况

液氨丝光废水主要由2部分组成：①生产区布面水洗废水，该废水主要成分为醋酸铵及布面洗脱的毛羽和浆料等；②氨回收系统采用硫酸吸收未能完全回收的氨气，生成的硫酸铵废水，该废水主要成分为硫酸铵，其他杂质较少。其水质情况见表1，液氨丝光废水每日排放的NH3-N的总量约为150 kg。

表1 液氨废水水质情况

1.2 污水厂现状

污水厂现工艺流程见图1。该污水处理系统废水系统处理量为11 000 m3/d，调节池尺寸为75.3 m×26.3 m×5.7 m,采用搅拌机进行混合均匀水质,混凝沉淀池尺寸为49.1 m×7.7 m×4.6 m,水解酸化池的尺寸为49.1 m×24.7 m×6 m,接触氧化池的尺寸为49.1 m×25.9 m×5.75 m,水解酸化池和接触氧化池为均匀分布的并联2列,二沉池为并联的2座的辐流沉淀池,尺寸为Φ12 m×6.8 m，臭氧反应池尺寸为27.5 m×10.4 m×5.75 m，曝气生物滤池（BAF）尺寸为8 m×8 m×6.5 m，共8格。

现有工艺中无专门的的反脱氮系统，其对TN的去除主要为混凝沉淀对有机氮的沉淀，接触氧化池和曝气生物滤池（BAF）对NH3-N的同化和硝化反硝化，如采用大比例的接触氧化和曝气生物滤池（BAF）出水的回流，则会明显干扰整个污水处理系统的正常运行，因此现有条件下无法确保出水TN达标排放。

图1 污水处理厂现工艺流程

1.3 改造后状况

污水处理系统现有3座曝气生物滤池 (BAF)闲置，利用曝气生物滤池(BAF)硝化液氨丝光废水后再在水解酸化池中进行反硝化是一种较好的去除液氨废水的方法[8-9]，改造后的工艺流程图见图2。

图2 污水处理厂工艺流程

曝气生物滤池 (BAF)的尺寸为5 m×5 m×5.5 m，填料为陶粒，粒径为3～5 mm，填料高度为3.5 m，填料总体积为265.5 m3。水解酸化池的尺寸为48.2 m×24.7 m×6 m，均匀分布并联2格，其水力停留时间为13.7 h,完全能满足反硝化的停留时间，由于液氨丝光废水NH3-N浓度较高故进入曝气生物滤池(BAF)前采用二沉池出水对其进行了稀释。稀释后水质情况见表2。

表2 稀释后液氨丝光废水水质

2 结果与讨论

2.1 曝气生物滤池(BAF)对NH3-N的硝化

进、出水NH3-N情况见图3、图4。

图3 进、出水NH3-N情况

图4 进水NH3-N负荷同去除率的关系

由图3、图4可知，2016年9月13日至10月5日，当进水流量为 50 m3/h,水力负荷 0.67 m3/(m2·h)，填料空床停留时间为5.25 h，水温为37℃，当进水NH3-N质量浓度平均为66.7 mg/L,出水平均NH3-N质量浓度为12.3mg/L，此时填料负荷为0.32 kg/(m3·d),NH3-N去除率为81.9%,2016年10月5日至10月23日，当进水NH3-N质量浓度为125 mg/L时，出水平均NH3-N质量浓度为42.3 mg/L,填料负荷为0.6 kg/(m3·d)，曝气生物滤池(BAF)对 NH3-N 的平均去除率为64.9%。说明随着进水NH3-N负荷的升高，曝气生物滤池(BAF)对NH3-N去除效率下降，且负荷为 0.3 kg/(m3·d)是适宜的硝化负荷[10]。

2.2 水解酸化池的反硝化

水解酸化池反硝化情况见图5。

图5 水解酸化池反硝化情况

现水解酸化池为平行的2列，分别为A列和B列，监测2周后发现A，B 2列厌氧池出水TN质量浓度相差不超过±1 mg/L,故以A列为对照，把曝气生物滤池(BAF)硝化后出水泵入B列中，监测对比A，B 2列出水TN情况,当2016年9月13日至10月5日泵入B列中理论增加TN质量浓度平均为9.55 mg/L时，B列相对于A列实际增加TN质量浓度 2.8 mg/L，TN去除率为 71%，2016年10月 5日至2016年10月23日B列中理论增加TN质量浓度平均为21.4 mg/L时，B列实际增加TN质量浓度为2.4 mg/L，TN去除率为89%。由此可知水解酸化池具有良好的反硝化效果，经过水解酸化后液氨废水能够得到良好的处理，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，水解酸化池也对其具有良好的去除效果，说明其中一部分NH3-N同亚硝酸盐发生了厌氧氨氧化反应，水解酸化池中温度稳定在37℃左右，该温度为厌氧氨氧化反应的适宜温度[11]。

3 技改实施后对最终出水影响

对液氨丝光废水单独处理后,污水厂的最终出水ρ(TN)平均下降4.1 mg/L,且能满足未来的TN排放要求,出水NH3-N和COD不受影响，技改实施前后出水水质见表3。

表3 技改实施前后出水水质mg·L-1

4 经济效益分析

该项目使用现有曝气生物滤池(BAF)进行处理液氨废水，主要投资为液氨丝光车间至曝气生物滤池(BAF)的管道建设，其投资成本较低。由于印染废水中的碱度较高，故采用二沉出水稀释液氨废水后无需再投加碱度，减少了碱度的投加成本，液氨丝光废水硝化后泵入水解酸化池中进行反硝化，无需再投加碳源，减少了碳源的投加成本。故该项目的运行成本主要为曝气生物滤池(BAF)曝气风机、反洗风机、反洗水泵及曝气生物滤池(BAF)进水泵的电费，该项目的日处理NH3-N为150 kg，总运行成本为504元/d，NH3-N的去除成本为3.78元/kg，明显低于鸟粪石法[12]、折点加率法[13]和吹脱法[14]。

5 结论

（1）液氨废水经稀释后在曝气生物滤池(BAF)中进行处理，当流量50 m3/h，当进水NH3-N质量浓度平均为66.7 mg/l,出水平均NH3-N为12.3 mg/L,此时填料负荷为0.32 kg/(m3·d),去除率为81.9%,当进水NH3-N质量浓度为125 mg/L时，出水平均NH3-N质量浓度为42.3 mg/L,填料负荷为为0.6 kg/(m3·d)，曝气生物质量浓度滤池(BAF)对NH3-N的平均去除率为64.9%。

（2）水解酸化池对硝化后的液氨废水具有良好的的处理效果,当水解酸化池理论增加TN质量浓度为9.55 mg/L时,实际增加量为2.8 mg/L,去除率为71%;当理论增加TN质量浓度平均为21.4 mg/L时，实际增加ρ（TN）为2.4 mg/L，TN去除率为89%。

（3）该项目实施后，出水TN质量浓度平均下降4.1 mg/L,且能满足未来的TN排放要求,出水COD和NH3-N不受影响。

（4）该项目采用曝气生物滤池(BAF)硝化液氨废水，硝化后回流至水解酸化池反硝化，运行成本主要为电费，当处理NH3-N 150 kg，总运行成本为504元/d，NH3-N的去除成本为3.78元/kg。