乙胺廢水處理技術(shù)
乙胺廢水主要來自脫水塔排放的工藝廢水和乙胺生產(chǎn)或設(shè)備維修過程中的設(shè)備清洗廢水。廢水中含有一定量的污染物，CODcr 2500mg/L～5000mg/L，氨氮10mg/L～35mg/L，總氮100mg/L～800mg/L，pH6～9。由于乙胺廢水COD和總氮含量高，廢水缺乏磷營(yíng)養(yǎng)元素，具有一定的生物毒性，屬于難降解的高濃度有毒有機(jī)廢水。如果直接采用傳統(tǒng)的活性污泥法，大量有機(jī)污染物難以降解，單獨(dú)采用生化法出水達(dá)不到中水回用標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目采用分階段處理措施，即“水解調(diào)節(jié)+厭氧+二級(jí)‘A/O’+曝氣生物流化床(ABFT)+混凝沉淀”工藝處理乙胺廢水，采用“多介質(zhì)過濾器+超濾+反滲透”工藝回用中水，CODCr≤50mg/L，氨氮≤5mg/L，TN ≤ 15 mg/L，該工藝包括厭氧氨化、二級(jí)“A/O”硝化、末端ABFT反硝化生物脫氮和深度處理。它具有降解有機(jī)物速度快、目標(biāo)污染物針對(duì)性強(qiáng)、脫氮效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，適用于乙胺廢水的處理。結(jié)合膜處理系統(tǒng)，中水可回用，徹底解決了乙胺廢水問題，實(shí)現(xiàn)了水的資源化利用。
1、乙胺廢水處理目標(biāo)
1.1第一階段乙胺廢水處理工藝
廢水經(jīng)過預(yù)厭氧氨化、二級(jí)“A/O”硝化、末端ABFT反硝化生物脫氮和深度處理，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其中氨氮小于15mg/L，總氮小于20mg/L，具體指標(biāo)見表1。
1.2第二階段:中水回用過程
水處理工藝采用膜處理系統(tǒng)后，滿足《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50050-2007)的要求，如表2所示。
2.工藝設(shè)計(jì)描述
2.1過程措施
根據(jù)乙胺廢水的水質(zhì)特點(diǎn)和現(xiàn)有工程經(jīng)驗(yàn)，主要從以下幾個(gè)方面考慮污水處理和中水回用的時(shí)機(jī):
乙胺生產(chǎn)廢水排放周期長(zhǎng)，水質(zhì)水量變化大。為了滿足污水處理設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行，需要設(shè)置足夠大的調(diào)節(jié)池，使水質(zhì)水量均勻。
乙胺廢水中氨氮含量低，但總氮含量高。在污染物降解過程中，有機(jī)氮會(huì)轉(zhuǎn)化為氨氮，給廢水處理帶來很大困難。因此，乙胺廢水處理的關(guān)鍵是首先將有機(jī)氮充分轉(zhuǎn)化為氨氮，然后通過生物硝化反硝化作用去除剩余的氨氮，以保證出水達(dá)標(biāo)排放和回用。
乙胺廢水溫度較高，到達(dá)調(diào)節(jié)池的廢水溫度通常超過45℃。經(jīng)過多級(jí)生化處理后，出水溫度仍高于35℃。尤其是在夏季，水溫過高往往會(huì)導(dǎo)致生物處理效率顯著下降。因此，在生化處理末期，需要考慮高溫導(dǎo)致出水游離菌含量增加，導(dǎo)致出水COD虛高，可以增加一級(jí)混凝沉淀單元，保證出水達(dá)到深度處理的要求。
乙胺廢水有機(jī)物濃度高，具有一定的生物毒性，可生化性差，處理難度大。生化工藝的水力停留時(shí)間比普通污水長(zhǎng)，需要多級(jí)處理才能保證出水達(dá)標(biāo)。
水處理后的中水水質(zhì)要求高。根據(jù)乙胺廢水再生水水質(zhì)要求，其限制性控制指標(biāo)為Cl-≤ 300 mg/L，要達(dá)到這一水質(zhì)要求，必須采取脫鹽措施。
對(duì)于乙胺廢水的深度處理、再生和回用，考慮到需要滿足Cl的要求，必須采取有效的脫鹽措施。目前工業(yè)生產(chǎn)中常用的海水淡化技術(shù)有離子交換法、反滲透(RO)膜分離法和連續(xù)電脫鹽(EDI)技術(shù)。離子交換法是早期廣泛應(yīng)用的水溶液脫鹽技術(shù)，處理效果好，投資成本低。但需要定期再生離子交換樹脂，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)要求高(懸浮物和COD極低)，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。目前逐漸被反滲透膜分離技術(shù)所取代。反滲透膜分離技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于飲用水和廢水的脫鹽技術(shù)。具有處理能力強(qiáng)、效果穩(wěn)定、占地面積小、自動(dòng)化操作、模塊化設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)。但是反滲透膜容易污染。所以反滲透工藝對(duì)預(yù)處理要求高，一般要求進(jìn)水污染指數(shù)(SDI值)小于5，有機(jī)污染物濃度低，無菌。EDI一般用于反滲透初步脫鹽后的精脫鹽處理，用于生產(chǎn)超純水。
綜上所述，可以考慮分階段采用“水解調(diào)節(jié)+厭氧+二級(jí)‘A/O’+曝氣生物流化床+混凝沉淀”工藝處理乙胺廢水，“多介質(zhì)過濾器+超濾+反滲透”工藝回用中水的處理措施。結(jié)果表明，產(chǎn)品水能夠穩(wěn)定滿足《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50050-2007)中的中水處理要求。
乙胺廢水處理及中水回用工程采用的工藝流程如圖1所示。
2.2流程描述
2.2.1第一階段乙胺廢水處理工藝
乙胺廢水首先由水解調(diào)節(jié)池收集，通過兼性微生物的水解酸化，均質(zhì)水質(zhì)，穩(wěn)定流速，控制廢水pH，污染物分子結(jié)構(gòu)發(fā)生開環(huán)、斷鍵、裂解基團(tuán)取代、還原等變化，廢水中大分子和有機(jī)物水解成小分子和易生物降解的溶解性有機(jī)物，提高后續(xù)生化處理效率。
水解池的廢水由泵均勻提升至EGSB厭氧反應(yīng)池，通過厭氧微生物的分解轉(zhuǎn)化去除大部分有機(jī)污染物，廢水中的部分有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮。
厭氧池出水流入一級(jí)好氧生化池，通過好氧生物降解，將殘留的有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，部分有機(jī)物被去除。
一級(jí)好氧池的混合液在沉淀池中沉淀分離，上清液在中間池1中緩沖，在中間池1中廢水的pH控制在8~9，用泵提升到缺氧池，好氧池中硝化產(chǎn)生的硝酸鹽和亞硝酸鹽被反硝化菌轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓瑥膹U水中釋放到大氣中，實(shí)現(xiàn)廢水的生物脫氮。缺氧池出水自流至二級(jí)好氧生化池，通過好氧菌的降解轉(zhuǎn)化去除殘留有機(jī)物，廢水中的氨氮在硝化細(xì)菌的作用下轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，二級(jí)好氧生化池出水自流至二級(jí)沉淀池進(jìn)行泥水分離。
二沉池的上清液流入中間池2緩沖后，由泵提升至ABFT池進(jìn)一步脫氮除磷和去除廢水中殘留的有機(jī)污染物，然后流入混凝沉淀池，廢水中的游離微生物和不溶性有機(jī)污染物等懸浮物通過化學(xué)絮凝進(jìn)一步去除，確保出水滿足中水回用膜系統(tǒng)的進(jìn)水要求?；炷恋沓爻鏊魅肭逅鼐彌_。
2.2.2第二階段中水回用工藝
清水池中的廢水被抽到活性炭過濾器和多介質(zhì)過濾器，一方面可以截留廢水中的微量懸浮物，去除廢水中的有機(jī)物，另一方面消耗廢水中殘留的殺菌劑等氧化性物質(zhì)。超濾后廢水濁度降低，出水SDI指數(shù)降至5以下。超濾裝置的出水仍需通過保安過濾器的精濾功能，以保證反滲透膜的進(jìn)水安全。過濾精度由保安根據(jù)來水水質(zhì)選擇。一般以地下水和自來水為水源的制純水工藝，保安過濾器的精度為5μm，以工業(yè)廢水為水源的廢水深度處理回用工藝，保安過濾器的精度為1μm。保安過濾器的出水由高壓泵加壓，然后送至反滲透膜分離裝置。產(chǎn)品水流入回用池作為生產(chǎn)水回用，反滲透過程中產(chǎn)生的濃水送至綜合污水處理設(shè)施處理。
來自第一沉淀池、第二沉淀池和混凝沉淀池的剩余污泥在污泥濃縮池中靠重力濃縮，然后由污泥泵送至螺旋脫水機(jī)脫水，產(chǎn)生的泥餅外運(yùn)處置。污泥濃縮池的上清液和污泥脫水機(jī)的污水返回前端廢水調(diào)節(jié)池，與原水一起處理，避免二次污染。
3.過程處理效果
3.1工藝1處理效果分析
COD去除效率
圖2顯示某月生化進(jìn)水和出水的COD數(shù)據(jù)。從圖中可以看出，進(jìn)水COD波動(dòng)較大，但出水穩(wěn)定，濃度很低，去除率很高，說明生化系統(tǒng)穩(wěn)定性好，抗沖擊能力強(qiáng)，對(duì)乙胺廢水的處理效果好。
3.1.2氨氮去除效率
圖3顯示了在一定時(shí)間內(nèi)生化系統(tǒng)的進(jìn)水和出水的氨氮數(shù)據(jù)。從圖中可以看出，進(jìn)水氨氮較低，波動(dòng)較大，但出水穩(wěn)定，氨氮始終處于很低的濃度。乙胺廢水中有機(jī)氮含量高，應(yīng)考慮總氮濃度及其去除效果。
總氮去除效率
圖4顯示了在一定時(shí)間內(nèi)生化系統(tǒng)的進(jìn)水和出水的總氮的數(shù)據(jù)。從圖中可以看出，進(jìn)水總氮較高且有波動(dòng)，但出水相對(duì)穩(wěn)定，總氮濃度基本在40mg/L以下，達(dá)到并遠(yuǎn)好于設(shè)計(jì)值，減輕了后續(xù)處理單元的壓力。
乙胺總氮實(shí)際處理效率在82.9%以上，設(shè)計(jì)處理效率為80%，略高于設(shè)計(jì)處理效率。由于進(jìn)水COD低于設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)碳氮比嚴(yán)重失調(diào)，初沉池出水COD長(zhǎng)期低于50mg/L，導(dǎo)致后續(xù)處理系統(tǒng)碳源嚴(yán)重不足，需要補(bǔ)充碳源，AO生化池的脫氮功能無法充分體現(xiàn)。
3.2膜系統(tǒng)的處理效果
乙胺廢水處理后的出水進(jìn)入中水膜系統(tǒng)進(jìn)行深度處理。出水水質(zhì)參數(shù)見表4。
根據(jù)以上測(cè)試數(shù)據(jù)，膜系統(tǒng)產(chǎn)水指標(biāo)遠(yuǎn)低于回用標(biāo)準(zhǔn)值，部分膜將水濃縮至綜合污水處理。乙胺生產(chǎn)廢水經(jīng)處理后可回用，提高了水資源的利用率，為乙胺廢水“零排放”提供了基礎(chǔ)。既減少了一次水的消耗，又綜合利用了水資源，符合環(huán)保要求，避免了污水排放對(duì)環(huán)境的污染。
4.存在的問題及對(duì)策
4.1營(yíng)養(yǎng)失衡
生化系統(tǒng)中C∶N∶P失調(diào)。
措施:碳源不足，在生化系統(tǒng)前加入葡萄糖或面粉補(bǔ)充其碳源。缺磷，在生化系統(tǒng)中，加入磷酸二氫鉀，改善廢水的可生化性能。
4.2原水中總氮高
有機(jī)胺廢水總氮含量很高。污染物降解過程中，厭氧或缺氧水解的有機(jī)氮被氨化后轉(zhuǎn)化為氨氮，需要有效的脫氮處理措施。
措施:廢水處理的關(guān)鍵在于首先通過厭氧或缺氧水解將有機(jī)氮充分轉(zhuǎn)化為氨氮，然后通過生化脫氮方法直接去除，通過硝化和反硝化生物去除氨氮，同時(shí)在二級(jí)A/O生化的基礎(chǔ)上設(shè)置ABFT生物脫氮和深度處理工藝措施，然后通過后續(xù)的ABFT工藝去除殘留的有機(jī)污染物和氨氮。
4.3水溫高
廢水溫度高，到達(dá)調(diào)節(jié)池的廢水溫度通常超過45℃。
措施:調(diào)整預(yù)曝氣后，水溫要適當(dāng)降低，設(shè)置中溫厭氧氨化工藝更合適。一般不需要調(diào)節(jié)水溫。夏季氣溫較高時(shí)，為避免水溫過高進(jìn)入生化系統(tǒng)，可在化工企業(yè)較大的消防水池設(shè)置間接冷卻。
4.4再生水脫鹽
廢水中含有一定量的鹽，影響中水回用。
措施:采用反滲透脫鹽工藝，利用反滲透膜的分離作用，在較高壓力的驅(qū)動(dòng)下，廢水中的離子被截留在濃縮液中。因此，反滲透工藝產(chǎn)生的濃水中鹽的濃度較高，可以間接排放到綜合污水廠或濃縮脫鹽，實(shí)現(xiàn)“零排放”。由于反滲透膜(目前常用的材料是芳香族聚亞烷基胺)比較脆弱，容易形成水垢污染、有機(jī)物污染和微生物污染。所以反滲透工藝對(duì)預(yù)處理要求高，一般要求進(jìn)水污染指數(shù)(SDI值)小于5，有機(jī)污染物濃度低，無菌。因此，中水膜系統(tǒng)前端處理工藝至關(guān)重要，應(yīng)設(shè)置膜系統(tǒng)前端活性炭吸附和多介質(zhì)過濾的保障措施。
5.中水回用目的地
處理后的再生水之所以命名為“再生水”，是因?yàn)槠洳糠炙|(zhì)指標(biāo)劣于城市給水飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但優(yōu)于污水允許排入地表水的排放標(biāo)準(zhǔn)，即其水質(zhì)介于飲用水水質(zhì)和污水允許排放標(biāo)準(zhǔn)之間?？芍貜?fù)用于補(bǔ)充冷卻水和一般工業(yè)生產(chǎn)用水的非飲用水。農(nóng)業(yè)可用于灌溉、綠化等。它可以用來沖洗廁所，清潔地面等。
本項(xiàng)目中水回用于工廠循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和一般沖洗水。
6.結(jié)論
乙胺廢水采用“水解調(diào)節(jié)+厭氧+二級(jí)‘A/O’+曝氣生物流化床(ABFT)+混凝沉淀”工藝處理，出水CODCr≤50mg/L，氨氮≤5mg/L，TN≤15mg/L，可實(shí)現(xiàn)有效脫氮和去除有機(jī)污染物。同時(shí)采用“多介質(zhì)過濾器+超濾+反滲透”的工藝。(來源:煤炭集團(tuán)杭州環(huán)境保護(hù)研究院有限公司)
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