厌氧氨氧化技术在合成革废水中的应用

文_郑坚 上海景瑄环保科技有限公司

传统的聚氨酯（PU）合成革生产中，基本上都是采用溶剂型树脂生产。浙江某化学有限公司有7条（4湿3干）先进的流水生产线和全套合成革深加工设备，以及从日本引进的树脂生产设备。现有的污水处理设施不能保证园区纳管的排污指标，因此采用“厌氧氨氧化”技术对其污水系统进行改造，厌氧氨氧化细菌主要属于浮霉状菌目，具有厌氧氨氧化能力，可以亚硝酸盐作为电子受体将氨氮氧化为氮气，从而达到自养脱氮的目的，取得了良好的效果。

1 废水水质和水量

PU合成革生产过程中，水质和水量的波动都比较大，根据业主提供资料，生产过程中排放的废水情况如表1所示。

根据现场勘查，对企业生产情况的调研，设计的水量和水质如表2所示。排放指标执行《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的三级纳管标准如表3所示。

表1 各工艺排放废水水质和水量

表2 设计进水的水量、水质

表3 排出水水质标准

2 工艺流程

由于本项目为改造工程，考虑到已有污水处理措施和占地影响，制定工艺流程如图1所示。

将塔顶废水单独收集，储存入塔顶水储罐中，用泵均匀输送到综合调节池中。洗塔废水和其他高浓度废水（树脂废水、釜残、设备清洗水等）储存入高浓水储罐中，用泵均匀输送到综合调节池中。综合调节池收纳生活废水、其他生产废水、塔顶水及高浓水，混合均匀后用泵提升进入pH调节槽、絮凝反应池、初沉池、中间水池1，废水经过温度调节后进入厌氧EGSB反应池、中间水池2、NAS反应池、MBR膜池，废水达标后通过排放计量堰排放。系统物化污泥和生化污泥，用泵输送到污泥浓缩池，进入污泥储存池，经过板框脱水机脱水后泥饼外运。滤液和浓缩池上清液回流进入综合调节池。

图1 废水处理工艺流程

3 主要工艺单元

本项目采用高效水解酸化工艺，能在较短的反应时间内，将废水中难以降解的苯类有机物、DMF等转化为容易被厌氧系统利用的小分子有机物。高效水解酸化器结合了固定化酶技术和高效流化床技术，具有以下优点：①高效流化状态，废水和生物菌体传质效果好，设备单位容积有机物负荷高。②根据不同水质筛选的固定化酶，具有耐冲击负荷、耐有毒物质，有机物转化率高的特点。③设备一体化生产，可实现模块化施工，简单方便。

调试启动采用水阁园区污水处理站脱水污泥约30t，分2次投加，污泥浓度在13g/L，100%的污泥回流比，TS=6d，经过1个月后少量进水，污泥成絮状，颜色较深，固体物质基本降解为溶解性物质。

本项目采用EGSB反应器目的是利用厌氧菌将废水中的有机物转化为CH4，通过厌氧工艺可将有机氮转化为氨氮，以利于下一步NAS脱氮系统运行。调试启动期接种约60t污水站脱水污泥，控制温度在35℃，控制进水量，容积负荷维持在0.5kgCOD/（m3·d）左右，5天后逐步调整进水量，容积负荷上升到2kgCOD/（m3·d），污泥量增大，出现颗粒污泥。经过20天驯化后容积负荷提升到8kgCOD/（m3·d），pH控制在6.8，出水及产气量趋于稳定。

对于生化性较差的或高浓度含氮废水，传统生物脱氮工艺处理成本较高。目前，国内外对低碳氮比（C/N）废水处理技术的发展趋势是采用厌氧氨氧化技术。基于厌氧氨氧化过程的微生物是自养型微生物，无需添加有机碳源、无需氧气参与、产碱量为0，同时还能减轻二次污染，成为目前最经济的新型生物脱氮工艺之一。

本项目NAS系统分成NAS1、NAS2、NAS3共3座处理池。初期从国外接种100t厌氧氨氧化污泥，分别加入3座处理池中。

①NAS1池中主要发生亚硝化反应，同时去除部分有机物，污泥浓度在1.43g/L，温度控制在30℃左右，鼓风量为9.0m3/min，维持低浓度运行即可。

②NAS2池中主要发生厌氧氨氧化反应，将氨和（亚）硝酸盐反应生成N2，污泥浓度在8.48g/L，污泥回流比控制50%，此时TN除去率达到75%以上，NH3-N去除率达到90%。

③NAS3池中主要将残余的有机物和氨氮去除，污泥浓度在12g/L，污泥回流比控制50%，此时TN去除率达到40%以上，NH3-N去除率达到80%。

整个NAS系统对TN的除去率达90%以上，对NH3-N去除率达到97%，远超预期。

4 主要构筑物与设备参数

4.1 调节系统

①塔顶水储罐，3座，2座储罐+1个高浓水调节池（利旧），有效容积：2350m3；主要设备：水泵2台（1用1备），气动阀2个，流量计1台，液位计1台。

②高浓水储罐，2座，1座储罐+1个高浓水调节池（利旧），有效容积：450m3。主要设备：水泵1台，气动阀1个，液位计1台。

③综合调节池，1座（利旧），有效容积：540m3。主要设备：水泵2台（1用1备），流量计1台，液位计1台。

4.2 沉淀系统

①pH调节槽，1座，有效容积8m3；主要设备：搅拌机1台，pH计1台，加药泵1台，进料泵1台。

②絮凝反应池，2座，有效容积8m3；主要设备：搅拌机2台，加药搅拌机2台，加药泵2台。③初沉池，1座，有效容积396m3；主要设备：气动阀3个，出水堰1座。

4.3 厌氧系统

①中间水池，1座，有效容积150m3；主要设备：输送泵2台（1用1备），液位计1台，流量计1台，温度在线仪1台，蒸汽阀1台，蒸汽加热管1套。

②高效水解酸化池，1座，有效容积317m3；主要设备：循环泵2台（1用1备），pH计1台，温度在线仪1台。

③EGSB反应器，1座，有效容积559m3；主要设备：三相分离器1套，布水系统3套，脉冲发生器3套，pH计1台，温度在线仪1台，循环泵2台（1用1备），污泥回流泵2台（1用1备）。

4.4 脱氮系统

①NAS1反应池，1座，有效容积703m3；主要设备：伞型曝气器280套，风机2台（1用1备），pH计2台，DO计2台，Na2CO3加药系统1套。

②NAS2反应池，1座，有效容积706m3；主要设备：潜水搅拌机2台，pH计2台。

③NAS3反应池，1座，有效容积706m3；主要设备：伞型曝气器140套，pH计2台，DO计2台。

④MBR膜池，1座，有效容积210m3；主要设备：膜组件280片，鼓风机2台，出水泵2台（1用1备），污泥回流泵2台（1用1备），反洗泵2台（1用1备），真空泵1台，液位计1台，流量计1台，NaClO加药系统1套，气动阀4个。

4.5 污泥系统

①污泥浓缩池，1座，有效容积9m3；主要设备：气动阀1个。

②污泥储池，1座，有效容积50m3；主要设备：搅拌设备1套，污泥泵2台（1用1备），板框压滤机1台，液位计1台。

4.6 辅助系统

①风机房，1座，25m2。

②电控室，1座，15m2。

5 工程运行情况分析

该工程建设完成后经调试运行半年后，出水水质基本稳定，各工艺段水质情况如表4所示。

由表4可知，最终处理出水水质优于《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中的三级排放标准。

表4 各工艺段水质

6 经济分析

本项目总投资424.7万元，人工费667元/d，药剂费1712元/d，电费1803元/d，化验费930元/d，合计5112元/d，折算吨水处理费用为6.39元/m3。

7 结论

采用高效水解酸化+UASB+NAS（厌氧氨氧化）+MBR处理工艺处理合成革废水，可使出水水质优于《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的三级排放标准。

厌氧氨氧化技术对低碳氮比（C/N）废水，尤其是TN过高的废水处理效率达到90%以上。

厌氧氨氧化运行过程中无需增加碳源，温度控制低（30℃左右），污泥产生量少，电耗低，大大节约了运行成本。

系统运行过程中最大的难点在于厌氧氨氧化菌种的培育，该菌种对环境温度、碱度、回流比控制要求较高，且国内尚未有成熟的厌氧氨氧化菌种接种，因此菌种接种、驯化的成本及难度较大。