甘樹應(yīng)，楊青，陳季華，劉振鴻
（東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海200051）

　　摘要：針對(duì)錦綸—6含氮有機(jī)廢水的脫氮工藝進(jìn)行了研究，提出了前置反硝化脫氮工藝中各處理設(shè)施的設(shè)計(jì)參數(shù)，介紹了A/B/C新工藝在碳化、硝化過程中不僅效率高，而且基本無剩余污泥的優(yōu)點(diǎn)。整個(gè)工藝對(duì)COD_Cr去除率為96%，BOD₅去除率為99%，TN去除率為75%。?
　　關(guān)鍵詞：有機(jī)廢水處理；前置反硝化；A/B/C工藝?
　　中圖分類號(hào)：X783
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2000)08-0025-03

　　浙江慈溪金輪集團(tuán)是我國最大的錦綸生產(chǎn)基地，產(chǎn)量占全國錦綸市場的40%以上。其生產(chǎn)工藝過程就是將己內(nèi)酰胺單體產(chǎn)品作為原料單體聚合成高聚物(P_A—6)，然后對(duì)高聚物進(jìn)行紡絲加工成纖維產(chǎn)品。該集團(tuán)廢水主要來源于生產(chǎn)聚合切片的萃洗廢水，廢水中主要污染物是己內(nèi)酰胺。
　　該廠原采用氧化溝工藝，隨著集團(tuán)工業(yè)的發(fā)展，各企業(yè)廠家排放的廢水量大大增加，原有廢水處理設(shè)施已處于超負(fù)荷運(yùn)行，出水COD_Cr經(jīng)常不能達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)出水NH₃-N嚴(yán)重超標(biāo)，對(duì)當(dāng)?shù)氐暮恿髟斐闪艘欢ǖ奈廴?。所以必須進(jìn)行工藝改造以適應(yīng)集團(tuán)發(fā)展，使出水的各項(xiàng)指標(biāo)都能達(dá)標(biāo)。?

　　1 廢水處理工藝

　　1.1工藝流程
　　改造的廢水處理工藝流程如圖1：

　　1.2工藝說明
　　由于廢水中的氨氮和己內(nèi)酰胺的含量都很高，己內(nèi)酰胺在處理的過程中也要轉(zhuǎn)化為氨氮，所以曝氣池出水中氨氮的含量非常大。為使出水的氨氮能夠達(dá)標(biāo)(GB8978—1996，NH₃-N＜15mg/L)，工藝必須考慮對(duì)氨氮的去除，即脫氮。常用的生物脫氮方法有前置生物脫氮法和后置生物脫氮法，其中后置生物脫氮法需要外加碳源，這樣將增加廢水的處理成本且外加碳源的量不易控制，易造成出水COD_Cr上升；另外后置生物脫氮法的占地也比前置生物脫氮法的大，增加工程基建投資。前置生物脫氮法因不需要外加碳源、占地少等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛的運(yùn)用，本項(xiàng)目的工藝采用前置反硝化的生物脫氮法。?

　　2 主要構(gòu)筑物的工程設(shè)計(jì)

　　甲方提供的水質(zhì)和水量為：Q＝6000m³/d，COD_Cr＝2000mg/L。由于處理的水量較大，考慮到構(gòu)筑物的可靠性和降低對(duì)構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的要求，在設(shè)計(jì)中盡量把單位池子的面積減少，并將水解酸化池、反硝化池、曝氣池和沉淀池分為平行的兩組，每組設(shè)計(jì)水量為3000m³/d。
　　2.1水解酸化反應(yīng)池
　　由于進(jìn)水COD_Cr有時(shí)高達(dá)3000～4000mg/L，若采用好氧處理極不經(jīng)濟(jì)。因此利用兼氧技術(shù)，即在缺氧(或無氧)條件下，利用兼性厭氧菌—產(chǎn)酸細(xì)菌作用，將廢水中主要污染物己內(nèi)酰胺分解成低分子的中間產(chǎn)物——主要是有機(jī)酸類(如乙酸、丙酸)及醇類(如乙醇)；在有機(jī)物分解過程中，常有大量氫游離出來，pH值隨之下降，在工程運(yùn)行中掌握pH值在5.8～6.2。根據(jù)對(duì)同類型污水處理廠設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，廢水在此裝置中停留時(shí)間冬天需要24h，夏天需要12h。?
設(shè)計(jì)停留時(shí)間取最不利條件下(冬天)的停留時(shí)間24h。水解酸化池的有效容積為3000m³，把池子平分為四格。在水解酸化池每格池底設(shè)置空氣攪拌曝氣管，48h為一周期，曝氣攪拌2h。主要目的有二：其一，通過空氣攪拌增加水解酸化池的勻質(zhì)功能；其二，通過空氣攪拌，將沉積于池底的SS攪拌翻起，使之隨池子的出水一起流向下一級(jí)處理設(shè)施，防止沉積物在池底沉積過多，影響水解酸化效率。
　　2.2反硝化池
　　反硝化池是通過棲息在軟性填料上的世代時(shí)間較長的反硝化菌的作用使廢水中的NO^-₂、NO^-₃轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境無污染的N₂O和N₂，從而達(dá)到生物脫氮的要求。由于采用了前置反硝化脫氮工藝，利用進(jìn)水中的有機(jī)物作為碳源，所以反硝化池?zé)o需再外加碳源。NO^-₂、NO^-₃則通過沉淀排放水的回流來實(shí)現(xiàn)。?
　　在反硝化池內(nèi)的填料采用比表面積大的纖維填料(滌綸絲與半軟性填料的復(fù)合)，反硝化菌濃度＝2000mg/L。填料的體積負(fù)荷為0.03kgNO^-₃-N/(kgVSS·d)。?
　　進(jìn)入反硝化池NO^-₃-N濃度可通過理論計(jì)算為41mg/L，為保證出水中NO₃^--N的濃度能達(dá)標(biāo)，設(shè)計(jì)時(shí)取出水NO^-₃-N的濃度為0mg/L。
　　反硝化池中填料容積為4100m³，考慮到系統(tǒng)內(nèi)pH、t、DO對(duì)脫氮效率的影響，設(shè)計(jì)反硝化池的實(shí)際水力停留時(shí)間為25.2h。
　　反硝化池的有效容積為6000m³，分為5格。
　　2.3 A/B/C工藝曝氣池
　　A/B/C工藝是將污泥負(fù)荷分為高負(fù)荷、一般負(fù)荷和低負(fù)荷三個(gè)區(qū)間運(yùn)行，不僅提高了系統(tǒng)的凈化效率，還防止了污泥的膨脹并減少剩余污泥量。設(shè)計(jì)參數(shù)的確定根據(jù)污泥負(fù)荷FW與污泥容積指標(biāo)SVI的關(guān)系圖以及W.Wesley Eekenfeledes兩階段處理公式計(jì)算。污泥負(fù)荷FW與污泥容積指標(biāo)SVI的關(guān)系見圖2。

　　根據(jù)圖2，為控制污泥膨脹，將曝氣池的運(yùn)行設(shè)計(jì)為A/B/C處理系統(tǒng)，使運(yùn)行時(shí)段分別落在曲線a～a′段、b～b′段、c～c′段，既能使有機(jī)物在反應(yīng)系統(tǒng)中迅速徹底代謝，又能使污泥保持良好的沉降性能。?
　　a～a′曲線為高負(fù)荷區(qū)，污泥負(fù)荷為2.2kgBOD₅/(kgMLSS·d)。在此區(qū)有機(jī)物以最大速率轉(zhuǎn)化，合成污泥量較多。
　　b～b′段為一般負(fù)荷區(qū)，處于減速增殖區(qū)，污泥負(fù)荷為0.2kgBOD₅/(kgMLSS·d)，為維持此值，應(yīng)控制回流污泥量。
　　c～c′段處于內(nèi)源呼吸期，污泥負(fù)荷在為0.1kgBOD₅/(kgMLSS·d)，利用污泥的自身內(nèi)源呼吸進(jìn)行污泥自身代謝，實(shí)現(xiàn)污泥的減容化，整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)污泥的“近零排放”。?
　　綜合脫碳和硝化的設(shè)計(jì)要求，確定A、B、C各格的停留時(shí)間分別為2.5、7.5、5h，廢水在A/B/C曝氣池中總的停留時(shí)間為15h，總有效體積為3750m³。
　　2.4 沉淀池
　　沉淀池設(shè)計(jì)為多斗豎流式沉淀池。廢水進(jìn)沉淀池的流量Q＝6000m³/d，回流污泥量QR＝3000m²/d，共計(jì)9000m³/d。這么大的水量若采用輻流式沉淀池，需要兩用一備，刮泥機(jī)的維修保養(yǎng)及投資費(fèi)用龐大，而采用豎流式多斗沉淀池可將沉淀池的污泥斗深度大大減小，減少基建投資費(fèi)用，同時(shí)操作管理方便，運(yùn)行穩(wěn)定。
　　水力表面負(fù)荷q一般為0.72～1.8m³/(m²·h)，錦綸廢水的沉降性能不好，本工程設(shè)計(jì)時(shí)取q＝0.65m³/(m²·h)，沉淀時(shí)間t=1.5h。
　　豎流式沉淀池采用正方形，整個(gè)沉淀池1分為4，每個(gè)小的豎流式沉淀池池底采用4個(gè)多斗式結(jié)構(gòu)。污泥斗的傾角設(shè)計(jì)為52°，底邊長為1m，污泥斗的高度為3.2m。設(shè)計(jì)廢水在沉淀池中上升流速v＝0.3mm/s，沉淀池的有效高度為1.62m。
　　2.5 污泥回流池
　　曝氣池的出水在沉淀池進(jìn)行泥水分離，沉淀污泥排入污泥回流池經(jīng)污泥回流泵提升至A、B、C三格，以保持A/B/C工藝在各格曝氣池中的污泥濃度要求。污泥回流比r設(shè)計(jì)為50%，回流污泥量Q_R＝3000m³，在回流池中停留時(shí)間取60min，池子有效水深H取4.5m，保護(hù)高度取0.5m。
　　2.6 回流水池
　　沉淀池部分出水經(jīng)回流水池通過提升泵至反硝化池，為反硝化菌脫氮提供NO₃^--N。回流比R為100%，回流水池容積為140m³，停留時(shí)間30min。
　　2.7污泥濃縮池
　　在A/B/C活性污泥處理系統(tǒng)中，剩余污泥的產(chǎn)生量在三格中各不相同。在A格，由于F/M＝2.2，因此有機(jī)物以最大的速率轉(zhuǎn)化為污泥的合成。B、C兩格，污泥合成率比A格低得多。假設(shè)A、B、C三格污泥合成指數(shù)平均值a為0.36，污泥自身氧化率b為0.08，則每天產(chǎn)生的剩余污泥量為180.5 kg/d，污泥經(jīng)濃縮后，含水率由99.5%降至98%。?
　　部分濃縮污泥被送到水解酸化池，在兼氧條件下水解，從而使部分污泥消化，成為生物脫氮系統(tǒng)中的內(nèi)源碳，從而整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)基本無剩余污泥的“零排放”。

　　3 結(jié)論

　　目前該工程已經(jīng)通過調(diào)試、驗(yàn)收。從調(diào)試和驗(yàn)收后運(yùn)行的情況來看，該污水處理廠出水穩(wěn)定在COD_Cr為40mg/L左右，其COD_Cr去除效率達(dá)96%；BOD₅為5～13 mg/L，去除效率達(dá)99%，均優(yōu)于設(shè)計(jì)時(shí)的目標(biāo)值。TN目前去除效率為75%，出水NH³-N由于填料上反硝化菌生長世代周期長的原因而暫時(shí)在20mg/L左右，它將隨反硝化菌的濃度升高而降低。由于出水水質(zhì)的COD_Cr、BOD以及其他一些指標(biāo)均能達(dá)到或低于該集團(tuán)生產(chǎn)用水的要求，故將進(jìn)行“廢水回用”工程。該項(xiàng)目正常運(yùn)行后，每年排向環(huán)境的COD_Cr削減量為3510t/a，BOD₅削減量為1755t/a，NH³-N削減量為360t/a，污泥削減量為16 461.5t/a，節(jié)支排污費(fèi)44萬元/a，回用節(jié)省自來水費(fèi)用701萬元/a(扣除運(yùn)行費(fèi)后)。因此，本項(xiàng)目具有巨大的社會(huì)效益、環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益。

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收稿日期：2000-02-28
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