某生物科技股份有限公司以玉米為原料,主要產品為味精、玉米淀粉、賴氨酸等,其生產廢水具有COD濃度較高、水質水量變化大、可生化性好等特點。
污水消毒二氧化氯發生器價格100-500g/h
1廢水水質水量
根據公司提供的數據資料,廢水處理站的水質水量如表1所示。
廢水處理后的出水水質達到《味精工業水污染物排放標準》(GB19431—2008)。COD≤100mg/L,NH3-N≤20mg/L,總氮≤40mg/L,pH6~9。
2工藝流程
根據廢水的水質水量情況,同時考慮到工程投資和運行管理費用,確定采用高效厭氧處理循環式顆粒污泥反應器(以下簡稱MQIC反應器)-高效生物脫氮氨氧化工藝(以下簡稱AMOXP)處理該廢水,工藝流程如圖1所示。
由圖1可見,來自各生產車間的廢水混合后進入污水處理站,首先經過格柵渠,隔離污水中的雜物后進入調節池,調節池起到均化水質水量的作用,提高后續生化工段的運行穩定性;廢水在配水井內進行溫度、pH的調整,通過泵提升至MQIC反應器,去除大部分COD,同時產生沼氣;出水自流至氨氧化生物脫氮池,進行氨氮和總氮的降解去除,并深度降解COD,廢水經過絮凝沉淀池時,水中投加少量混凝劑后,將少量浮泥和不易生化降解的COD去除,處理后的出水達標排放。
污水消毒二氧化氯發生器價格100-500g/h
3主要處理構筑物及設備參數
3.1MQIC反應器
循環式顆粒污泥反應器,即MQIC反應器,結構示意如圖2所示。
MQIC反應器:數量4座,鋼筋混凝土基礎,碳鋼防腐罐體結構。基本原理是利用厭氧顆粒污泥降解廢水中的有機污染物。MQIC反應器,具有如下的優點:(1)容積負荷高,水力停留時間短;(2)抗沖擊負荷強;(3)避免固形物沉積,減少結垢;(4)基建投資省和占地面積小;(5)依靠沼氣提升實現自身的內循環,減少能耗;(6)減少藥劑投量,降低運行費用;(7)出水穩定性好。MQIC反應器尺寸為:D8m×20m,容積負荷為10kg/(m3?d),HRT為9.6h。每個MQIC反應器配有2臺外循環泵,流量135m3/h,揚程10m。
3.2氨氧化生物脫氮池
氨氧化生物脫氮工藝,即AMOXP,結構示意如圖3所示。
AMOXP:1座,尺寸為77m×55m×5.3m,有效容積為19160m3,HRT為1.9d。配有6臺鼓風機,型號為GRB-250-1180,風量60m3/min。整個池體分為36格,每格中有生物填料。傳統的生物脫氮理論包括硝化和反硝化兩個過程,分別由自養型硝化菌和異養型反硝化菌完成。傳統生物脫氮工藝需要消耗大量的溶解氧、碳源,造成較高的運行成本〔3〕。AMOXP系統中,亞硝化細菌和厭氧氨氧化細菌進行協同作用,即亞硝化細菌在限氧的條件下利用氧氣進行部分硝化作用,將部分NH4+-N氧化成NH2--N,在氧氣消耗后的缺氧和厭氧條件下,厭氧氨氧化細菌將剩余的NH4+-N和轉化的NH2-反應生成N2〔4〕。與其他脫氮工藝相比,AMOXP具有以下優勢:(1)整個過程在同一反應器中進行,簡化了工藝流程,減少了基建費用;(2)NH4+-N僅部分被氧化,且只需進行到NH2--N階段,減少了供氧量,節省能耗;理論上可節約供氧62.5%;(3)亞硝化細菌和厭氧氨氧化細菌均為自養菌,因此不需要外加有機碳源,降低了運行成本;(4)只需要硝化50%的氨氮,硝化步驟只需要控制到亞硝化階段,因此可以節約堿度50%;(5)總氮去除率高,可達90%以上。因此,AMOXP處理高氨氮有機廢水經濟可行。
但迄今為止,文獻報道的AMOXP研究大多采用模擬廢水或消化污泥分離液,尚未拓展至其他廢水,也未發現工程規模的實例。筆者采用AMOXP對玉米深加工廢水進行處理,開辟了AMOXP生物脫氮工藝在新領域的應用,更為工業廢水脫氮處理提供了新的高效節能方法。
4工程調試
工程調試的重點在于MQIC反應器和氨氧化生物脫氮池的啟動。
4.1MQIC反應器調試
接種污泥取自美泉環保其他工程中MQIC反應器所產的厭氧顆粒污泥,含水率為90%,投加量為反應器容積的20%,用清水注滿MQIC反應器后,開始進水馴化。起始負荷控制在1kg/(m3?d),連續進水,當厭氧處理效率達到80%以上,穩定運行2~3d后再提高負荷,每次提高1.0~1.5kg/(m3?d)。MQIC反應器調試運行期間變化如表2所示。
工程共用17d成功啟動MQIC反應器,穩定運行容積負荷為7.5kg/(m3?d)。
4.2氨氧化生物脫氮池調試
將企業原污泥壓濾機的泥餅投入氨氧化生物脫氮池,使初始MLSS為3000mg/L。配合MQIC反應器負荷提升的進行,MQIC反應器的出水直接進入氨氧化生物脫氮池,并進行污泥回流和污水回流,控制池中的DO在0.5~1.5mg/L,逐步實現亞硝化菌和厭氧氨氧化菌的共生。氨氧化生物脫氮池調試情況如圖4所示。
由圖4可見,啟動初期,COD的去除率較低,大概在78%左右,隨著調試的進行,去除率逐漸升高,可達90%左右,出水水質趨于穩定,出水COD在100~120mg/L。氨氮的出水一直比較穩定,去除率保持在98%以上,說明氨氧化生物脫氮池對氨氮的去除效果很好。
5運行情況
該工程建設完工后經調試,目前已運行近2a,廢水處理效果如表3所示。
該工程總投資額為2814萬,其中土建費用為1090萬,設備費用為251萬,運行費用為1.14元/m3,其中電費0.73元/m3,人工費用0.06元/m3,藥劑費用0.35元/m3。
6結論和建議
(1)采用調節池-MQIC反應器-氨氧化生物脫氮池-絮凝沉淀池工藝處理味精廢水,運行結果表明:出水COD低于100mg/L,氨氮低于6mg/L,總氮低于40mg/L,pH和SS都滿足排放要求。
(2)采用MQIC高效厭氧反應器可以降解大部分COD,COD去除率75%~85%;氨氧化生物脫氮池(AMOXP)在工程中實現穩定運行,氨氮去除率99%以上,TN去除效果好,能耗節約50%以上,大大降低了污水處理站運行費用。
(3)AMOXP可以在其他高氨氮廢水中推廣應用,節能降耗,實現氮的無害化循環。
(4)該工程造價比國內外同類企業低3~5倍,且運行穩定,操作簡便,其社會效益、環境效益、經濟效益明顯,值得全面推廣。