MBR技術(shù)在高氨氮廢水處理與回用工程中的應(yīng)用

1、MBR技術(shù)在高氨氮廢水處理與回用工程中的應(yīng)用隨著膜材料的發(fā)展及環(huán)保要求的不斷提高，MBR(膜生物反應(yīng)器)技術(shù)逐漸在生活污水和工業(yè)廢水的處理和回用領(lǐng)域嶄露頭角。結(jié)合某聯(lián)堿企業(yè)合成氨工藝中洗煤高氨氮廢水的工程實(shí)例，系統(tǒng)介紹MBR技術(shù)在高氨氮廢水處理與回用中的應(yīng)用。在此工程中，通過(guò)組合工藝A/A/O+MBR的處理，經(jīng)過(guò)近1年的穩(wěn)定運(yùn)行后，CODcr保持在45mg/L以下，NH3-N保持在1 mg/L以下，滿足GB13458-2001合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)是一個(gè)人口眾多的農(nóng)業(yè)大國(guó)，合成氨工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中始終處于十分重要的地位。它不僅對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展起著舉足輕重的作用，而且也是重要的

2、工業(yè)原材料，被廣泛用于制藥、煉油、合成纖維、合成樹(shù)脂等工業(yè)部門。合成氨工業(yè)既是耗水大戶，也是排污大戶。主要存在著高氨氮廢水排放量大，排放點(diǎn)多，污水成分復(fù)雜等問(wèn)題。多年來(lái)，水污染問(wèn)題一直是制約合成氨工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因素之一。目前對(duì)此類廢水的常規(guī)處理方法是生物法。常規(guī)的生物法中，脫氮工藝主要是建立在硝化-反硝化機(jī)理上，利用好氧硝化、缺氧反硝化來(lái)達(dá)到脫氮的目的。為保持構(gòu)筑物中存在足夠的硝化細(xì)菌維持硝化反應(yīng)，需維持較長(zhǎng)的污泥齡，相應(yīng)的增加了構(gòu)筑物的池容。另外，如果污泥沉降性能變差，則二沉池沉降效果也將變差，出水懸浮物增高，附著在污泥上的硝化菌也隨之流失，使得系統(tǒng)的硝化細(xì)菌量變少，間接影響處理能力。

3、MBR是利用高效分離膜組件取代二沉池與生物處理中的生物單元組合而成的一套水凈化再生技術(shù)。MBR利用膜的截留作用，幾乎能將全部的污泥及微生物截留下來(lái)，使生物單元具有較高的污泥濃度。在不增加池容的前提下相應(yīng)延長(zhǎng)了污泥齡，滿足了硝化菌的生長(zhǎng)，減少了硝化菌的流失，同時(shí)在MBR中還發(fā)現(xiàn)存在同步硝化和短程硝化反硝化現(xiàn)象，因此不但提高了對(duì)有機(jī)物的去除率，而且使其對(duì)氨氮的去除效果也明顯增高。另外，MBR還具有占地面積少，出水水質(zhì)好，運(yùn)行穩(wěn)定，操作簡(jiǎn)單，易于自動(dòng)控制等優(yōu)點(diǎn)，在生活污水和工業(yè)廢水處理及回用領(lǐng)域得到了極力推廣。本文通過(guò)某聯(lián)堿企業(yè)合成氨工藝中洗煤高氨氮廢水的處理及回用工程實(shí)例詳細(xì)介紹了MBR技術(shù)在高氨

4、氮廢水處理與回用中的應(yīng)用，以期在處理同類廢水時(shí)能提供可鑒之處。洗煤廢水以高濃度煤氣洗滌廢水為主，含有大量酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物質(zhì)。綜合廢水中CODcr一般在5000mg/L左右、氨氮在200500mg/l，廢水所含有機(jī)污染物包括酚類、多環(huán)芳香族化合物及含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物等，是一種典型的含有難降解的有機(jī)化合物的工業(yè)廢水，特點(diǎn)是含有大量煤渣和油，有機(jī)物含量高，氨氮含量高、含鹽量高。該聯(lián)堿企業(yè)主要生產(chǎn)氯化銨、重質(zhì)純堿、尿素、液氨和甲醇等工業(yè)產(chǎn)品，其廢水來(lái)源于造氣廢水、甲醇常壓蒸餾塔排放的含醇廢水、脫鹽水站和各循環(huán)水裝置、鍋爐的排污水以及生活污水等，屬于典型的洗煤廢水。因此，如果不能妥善

5、處理此類廢水，必將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。2 工藝流程及處理水質(zhì)2.1 工藝流程該企業(yè)污水處理系統(tǒng)包括以下幾個(gè)方面電氣自控系統(tǒng)：PLC、變頻器、電控閥門、液位計(jì)、在線檢測(cè)儀表等。生化處理系統(tǒng)：平流池、氣浮池、水解酸化池、缺氧池、好氧池+MBR池等膜系統(tǒng)：膜架、天津膜天中空纖維簾式膜(MBR)、在線氣水洗、曝氣系統(tǒng)、離線清洗部分。2.3 主要構(gòu)筑物及工藝參數(shù)水解酸化池：有效容積200 m3;缺氧池：有效容積670 m3;好氧池+MBR池：有效容積 1600 m3;整個(gè)系統(tǒng)的氨氮總負(fù)荷：0.12 kgNH3-N/kgMLSSd。2.4MBR部分本工程采用天津MOTIMO的FP系列中空纖維膜組件，它是

6、以PVDF作為膜材料，這種材料具有非常穩(wěn)定的化學(xué)穩(wěn)定性和高抗污染性，是膜行業(yè)公認(rèn)的最佳膜材質(zhì)，制備的中空纖維微濾膜具有高抗污染和耐酸耐堿和耐氧化性能，非常適用于MBR系統(tǒng)。MOTIMO公司生產(chǎn)的FP系列膜組件外形見(jiàn)下圖2利用膜組件進(jìn)行的固液分離過(guò)程取代了傳統(tǒng)的沉降過(guò)程，能有效的去除固體懸浮顆粒和有機(jī)顆粒，制備無(wú)菌水。與傳統(tǒng)工藝相比，MBR 可以使活性污泥具有較高M(jìn)LSS 值，延長(zhǎng)其在反應(yīng)器中的停留時(shí)間，提高氮的去除率和有機(jī)物的降解。MBR 是現(xiàn)代化的、高效的水處理系統(tǒng)，可滿足市政污水處理量不斷增長(zhǎng)的需求，極大地提高污水處理后的水質(zhì)。MOTIMO 的 MBR 系統(tǒng)是一種操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高的處

7、理過(guò)程，具有以下優(yōu)點(diǎn)：與傳統(tǒng)處理系統(tǒng)相比，可節(jié)省50%左右的土地使用面積;可處理MLSS 含量高(10g/L)的污水，具有較長(zhǎng)的淤泥截留時(shí)間(60 天);對(duì)不同的進(jìn)水，有穩(wěn)定的產(chǎn)水水質(zhì);污泥產(chǎn)量低，減少了處理的費(fèi)用;能耗低，清洗簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用低。MBR 是一種將活性污泥法和一體化浸沒(méi)式膜分離系統(tǒng)相結(jié)合的新型污水處理技術(shù)。這一過(guò)程可廣泛應(yīng)用于市政和工業(yè)污水處理領(lǐng)域，包括水資源回用，社區(qū)發(fā)展，公園景點(diǎn)水資源回用等。作為一種新興的污水處理技術(shù)，MBR 已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于世界各地的污水處理廠。此外，MBR 的使用量還在平穩(wěn)的上升，其規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。一些處理規(guī)模在 2,000 到 10,000m3/d

8、的裝置已經(jīng)平穩(wěn)運(yùn)行了數(shù)年，同時(shí)，新一代的MBR 裝置的處理規(guī)模已達(dá)到45,000m3/d。3 結(jié)果與討論3.1 運(yùn)行情況分析3.1.1 調(diào)試馴化期間生化系統(tǒng)的啟動(dòng)和調(diào)試從2009年07月開(kāi)始，共持續(xù)了2個(gè)月的時(shí)間。系統(tǒng)啟動(dòng)主要分3個(gè)階段：悶曝培養(yǎng)連續(xù)進(jìn)水馴化穩(wěn)定抗沖擊運(yùn)行。1)悶曝培養(yǎng)悶曝培養(yǎng)階段主要目的是接種、培養(yǎng)和馴化活性污泥?；钚晕勰嗍巧幚硐到y(tǒng)的反應(yīng)工作主體，對(duì)其培養(yǎng)和馴化的好壞直接影響整個(gè)生化系統(tǒng)的處理效果。首先選用當(dāng)?shù)氐暮铀畞?lái)進(jìn)行對(duì)污泥的培養(yǎng)，通過(guò)分批向生化系統(tǒng)內(nèi)投加高氨氮廢水的接種污泥和馴化污泥的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，將整個(gè)系統(tǒng)的硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌培養(yǎng)到位。2) 連續(xù)進(jìn)水馴化活性污泥培養(yǎng)

9、到位之后，開(kāi)始向生化系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)工業(yè)廢水，穩(wěn)步提高生化系統(tǒng)的容積負(fù)荷，并密切關(guān)注污泥的生長(zhǎng)狀況和調(diào)整營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的投加量，最終使得系統(tǒng)進(jìn)水量達(dá)到設(shè)計(jì)水量，各個(gè)池體的SV30保持在20%左右。3) 穩(wěn)定抗沖擊運(yùn)行整個(gè)生化系統(tǒng)經(jīng)過(guò)1個(gè)月的污泥培養(yǎng)和連續(xù)進(jìn)水馴化之后，進(jìn)入系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行階段，此階段主要考察生化系統(tǒng)的抗沖擊能力。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)有較大波動(dòng)時(shí)，通過(guò)調(diào)整系統(tǒng)的曝氣量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的投加量，使系統(tǒng)的出水水質(zhì)保持穩(wěn)定，達(dá)標(biāo)排放。3.1.2 穩(wěn)定運(yùn)行期間整個(gè)生化系統(tǒng)通過(guò)2個(gè)月的調(diào)試馴化，最終進(jìn)入連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行階段。從2009年9月1日開(kāi)始，整個(gè)生化系統(tǒng)進(jìn)入連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行階段。在整個(gè)9月份，由于系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)CODcr

10、濃度高、波動(dòng)大，同時(shí)整個(gè)生化處理系統(tǒng)還比較脆弱、不成熟，因此在此階段出水CODcr變化波動(dòng)也較大，CODcr去除率最高時(shí)可達(dá)到98%，最低時(shí)只有78%，但出水水質(zhì)均滿足GB13458-2001合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)入2009年10月份之后，生化系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)趨于穩(wěn)定，基本保持在450mg/L左右，因此從曲線圖中可以看出，整個(gè)生化處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)也逐漸趨于平緩，出水CODcr基本保持在45mg/L左右，系統(tǒng)CODcr去除率均在90%左右，生化處理系統(tǒng)穩(wěn)定，出水水質(zhì)滿足GB13458-2001合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。3.2 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)分析該生化處理系統(tǒng)連

11、續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行階段的經(jīng)濟(jì)分析情況結(jié)合上表可以看出，該生化系統(tǒng)在聯(lián)堿企業(yè)合成氨工藝中煤化工廢水處理工程中，表現(xiàn)出一定的經(jīng)濟(jì)合理性：1)生化系統(tǒng)中液堿用量低，僅為理論計(jì)算用量的50%左右，這是由于該聯(lián)堿企業(yè)生產(chǎn)工藝中有一股洗堿(Na2CO3)廢水排放至生化處理系統(tǒng)中，對(duì)該股廢水水質(zhì)分析得知，該廢液重金屬含量低，ph值為9.79，總堿度(以CaCO3計(jì))為75075mg/l，是完全可以用來(lái)補(bǔ)充生化好氧池硝化所需的堿度;2)由于聯(lián)堿生產(chǎn)工藝中會(huì)有副產(chǎn)品甲醇產(chǎn)生，本工程中反硝化所需的低碳源使用未經(jīng)提純的粗甲醇或甲醇?xì)堃?，因此在本工程中低碳源甲醇的運(yùn)行成本可以忽略不計(jì)。2)該生化系統(tǒng)的耗電量為160KWh，系統(tǒng)出水水質(zhì)均可滿足業(yè)主回用水水質(zhì)要求。4 結(jié)論與建議該聯(lián)堿企業(yè)合成氨工藝中煤化工廢水處理工程項(xiàng)目在采用生化+膜生物反應(yīng)器(MBR)處理工藝之后，經(jīng)過(guò)2個(gè)月的工藝調(diào)試進(jìn)入連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行階段的數(shù)據(jù)分析和討論，可以得出以下結(jié)論：1)本工程采用天津MOTIMO的FP系列中空纖維膜組件組成的膜生物反應(yīng)器，利用膜組件進(jìn)行的固液分離過(guò)程取代了傳統(tǒng)的沉降過(guò)程，使好氧活性污泥生化池具有較高M(jìn)LSS 值，延長(zhǎng)活性污泥在反應(yīng)器中的停留時(shí)間，大大的提高了氮的去除率和有機(jī)物的降解。2)以該聯(lián)堿企業(yè)合成氨工藝中煤化工廢水處理工程項(xiàng)目為例，采用A/A/O+MBR處理工藝