氨纶废水处理及中水回用工程实例陈茂林

氨纶废水处理及中水回用工程实例陈茂林1，2，丁敏1，吴鹏2，沈耀良2，徐乐中2(1．苏州淡林环境科技有限公司，江苏苏州215011;2．苏州科技大学环境科学与工程学院，江苏苏州215009)摘要:采用高效厌氧氨化池+组合脱氮池+气浮池组合工艺处理氨纶废水，处理规模为500m3/d，对COD和NH3－N的平均去除率分别为97．9%和92．4%，出水水质达到设计出水要求，满足《污水综合排放标准》(GB8978—1996)一级标准;采用砂滤+炭滤+袋式过滤器+反渗透+折点加氯处理中水并回用，每吨中水可节省0．6元。因此，该氨纶废水处理工艺具有较好的环境效益和经济效益。关键词:氨纶废水;高效厌氧氨化池;组合脱氮池;接触氧化;反渗透中图分类号:TU99文献标识码:C文章编号:1000－4602(2018)08－0085－04CaseStudyofSpandexWastewaterTreatmentandＲeuseProjectCHENMao-lin1，2，DINGMin1，WUPeng2，SHENYao-liang2，XULe-zhong2(1．SuzhouN＆PEnvironmentalTechnologyCo．Ltd．，Suzhou215011，China;2．SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering，SuzhouUniversityofScienceandTechnology，Suzhou215009，China)Abstract:Thecombinedprocessofhighefficientanaerobicammoniation，complexnitrogenre-moval，airflotationwasusedtotreatspandexwastewater．Thetreatmentcapacitywas500m3/d．Theav-erageremovalrateofCODandNH3－Nwas97．9%and92．4%respectively．TheeffluentqualitymetthefirstgradeofIntegratedWastewaterDischargeStandard(GB8978－1996)asdesigned．Thentheef-fluentwasfurtherreclaimedbycombinedprocessofsandfilter+carbonfilter+bagfilter+reverseosmo-sis+breakpointchlorination，andtheeconomicbenefitof0．6CNY/m3forreusewatercouldbegenera-ted．Therefore，thisprocessshowedgoodenvironmentalandeconomicbenefitsfortreatingspandexwastewater．Keywords:spandexwastewater;highefficientanaerobicammoniation;complexnitrogenre-moval;contactoxidation;reverseosmosis基金项目:国家自然科学基金资助项目(51578353);江苏省自然科学基金资助项目(BK20160356);江苏省高校自然科学研究面上项目(16KJB610013)通信作者:吴鹏E－mail:[e-mail]氨纶废水中的主要污染物为二甲基乙酰胺(DMAC)，DMAC作为一种低毒、高沸点、高极性的非质子溶剂和化工中间体，在合成材料、医药、农药、化纤、石油加工及有机颜料等领域有着广泛的应用。DMAC可以经过呼吸道、消化道和皮肤进入人体内，具有一定的毒性［1］。由于DMAC仅作为有机溶剂而不发生化学反应，在量上几乎没有损耗，全部进入生产废水中，如不加以处理，将对环境造成严重污·58·第34卷第8期2018年4月中国给水排水CHINAWATEＲ＆WASTEWATEＲVol．34No．8Apr．2018染［2］。浙江某公司新建一条氨纶生产线，其主要产品为氨纶丝，生产过程中会产生大量氨纶废水(500m3/d)。通过对现场水质进行分析，并结合工程实践经验，制定了一套废水处理+中水回用处理组合工艺，经过一段时间的调试与运行，出水水质达到设计要求，取得了较好的环境效益和经济效益。1废水水质及工艺流程1.1废水水质氨纶废水主要产自组件清洗、脱泡工段液封、精馏真空泵液封、废气喷淋、地面冲洗、纯水浓水等处，根据氨纶生产工艺的不同，废水产生量和浓度有所不同，其主要污染物为二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲胺、纺丝抛光用的油剂、精馏分离溶液中的低沸物(各种杂胺)等。本工程综合废水处理能力为500m3/d，24h连续运行，设计进、出水水质见表1。表1设计进、出水水质Tab．1Designqualityofinfluentandeffluent项目pH值COD/(mg·L－1)TN/(mg·L－1)NH3－N/(mg·L－1)氨纶废水6～9≤1700≤220排放标准6～990101.2工艺选择氨纶废水中的主要污染物为二甲基乙酰胺(DMAC)，DMAC化学性质稳定，B/C为0．065，可生化性差［3，4］。根据工程实际情况，结合其他同类污水治理工程中的实践经验，从经济效益、社会效益和环境效益相结合的观点出发，确定采用以“生化法+物化法”为主的不同废水单独处理，先预处理后混合处理的工艺路线，分为废水处理和中水回用处理两部分。工艺流程见图1。污泥脱水系统精制废水生产废水调节池高效厌氧氨化池生物选择池组合脱氮池沉淀池气浮池中间水池１砂滤池袋式过滤器中间水池2反渗透系统产水箱用水点泵曝气搅拌污泥回流加药精制废水缓冲池污泥浓缩池浮渣折点加氯系统外排浓水外排泵杀菌剂泵杀菌剂阻垢剂ＣＩＰ清洗污泥回流剩余污泥图1废水处理工艺流程Fig．1Flowchartofwastewatertreatmentprocess1.3工艺特点本工艺的特点在于将改进的Bardenpho工艺和高效复合脱氮填料进行结合，形成对总氮、总磷脱除效率更高的BCB工艺(BardenphoCompositeBiofilmprocess)，较传统工艺改进了进水方式和污泥回流方式，取消了混合液回流，增设了中间沉淀池，增加了高效脱氮填料等，脱氮除磷效率高，出水总氮、总磷绝对值均较低。1.4工艺说明1.4.1废水处理部分①调节池精制废水由车间输送至精制废水缓冲池，后由泵定量连续地输送至调节池内，确保调节池内废水达到进入系统的设计标准。其他生产废水由车间自流入调节池内，在调节池内其他生产废水与精制废水均匀混合，之后由泵提升至高效厌氧氨化池。②高效厌氧氨化池高效厌氧氨化反应池利用厌氧微生物在无需提供外源能量的条件下，以被还原有机物作为受氢体，同时产生有能源价值的甲烷气体，系统抗冲击能力强，处理负荷高，适合高浓度的废水处理，其主要特点如下:高效厌氧氨化反应器内污泥浓度高，平均污泥浓度为20～40gVSS/L;有机负荷高，水力停留时间短，采用中温发酵时容积负荷一般为5～10kg-COD/(m3·d);无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动;污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵塞问题;可根据水质情况适当回流亚硝化液进行厌氧氨氧化，将总氮直接转化成氨氮。③生物选择池生物选择池进行泥水分离，可以有效地防止厌氧氨化反应器内的微生物受到冲击作用，发生跑泥现象，阻止厌氧污泥进入后续反应系统而产生危害，·68·第34卷第8期中国给水排水．watergasheat．com分离后的污泥可以定期回流至厌氧反应器内，确保厌氧反应器内污泥的稳定性。④组合脱氮池组合脱氮工艺是一种有回流的前置反硝化的单泥、多泥混合高效生物脱氮流程，兼具A/O、SND、短程硝化反硝化的功能。其中前置反硝化在缺氧区中进行，硝化在好氧区中进行。原污水先进入缺氧区，并将好氧区的混合液与沉淀池的污泥同时回流到缺氧区。污泥和好氧区混合液的回流保证了缺氧区和好氧区有足够数量的微生物，并使缺氧区得到好氧区硝化所产生的硝酸盐。而原污水和混合液的直接进入又为缺氧区反硝化提供了充足的碳源，使反硝化反应能在缺氧区中进行，反硝化反应的出水又可在好氧区中进行BOD5的降解。⑤气浮处理系统向水中通入空气，产生微细的气泡，使水中的细小悬浮物黏附在空气泡上，随气泡一起上浮到水面，形成浮渣，达到去除水中悬浮物、改善水质的目的。1.4.2中水回用处理部分①砂滤+炭滤砂滤+炭滤是常用的水质深度净化的预处理装置，其形状为一密封圆筒形容器。根据工艺要求填加的滤料分为不同粒径的优质天然精制石英砂和活性炭。过滤器的内部安装有不锈钢布水器。砂滤+炭滤的主要用途是去除原水中的悬浮杂质及胶体等颗粒物质，降低出水的浊度。②袋式过滤器袋式过滤器是一种压力式过滤装置，主要由筒体、筒盖、快开机构、不锈钢滤袋加强网等部件组成，滤液由过滤机外壳的旁侧入口管流入滤袋，滤袋本身安装在加强网篮内，液体渗透过所需要细度等级的滤袋即能获得合格的滤液，杂质颗粒被滤袋拦截。该机更换滤袋十分方便，过滤基本无物料消耗。③反渗透系统反渗透部分主要通过施加一定的压力使预处理产水透过ＲO半透膜以去除水中离子及小分子有机物，降低水的电导率，使其产水水质达到出水要求。④折点加氯系统废水中的NH3－N可在适当的pH值下，利用氯系的氧化剂(如Cl2、NaClO)使之氧化成氯胺(NH2Cl、NHCl2、NCl3)，再氧化分解成N2而达到脱除之目的。此处理方法一般通称为折点加氯法。为防止某些因素导致的废水排放氨氮超标问题，本系统特设置此套保险装置。2主要构筑物及设备参数2.1废水处理部分①调节池。1座，半地上式钢混结构，有效池容:525m3，超高:500mm，HＲT:25min。配套提升泵，1用1备，Q=25m3/h，H=300kPa，N=7．5kW。②厌氧氨化池。1座，碳钢结构+防腐，有效池容为627m3，超高为200mm，HＲT为30min。配套内循环泵1台，Q=18m3/h，H=150kPa，N=1．5kW。③生物选择池。1座，碳钢结构+防腐，有效池容:60m3，超高:300mm，HＲT:3h。配套泥回流泵，1用1备，Q=132L/min。④组合脱氮池。2座，碳钢结构+防腐，有效池容:512．7m3，超高:300mm，HＲT:23．3h。配套加药泵，2用1备，Q=240L/min;溶药搅拌机，2台，L=800mm，n=90r/min，N=0．4kW;潜水搅拌机，2台;罗茨鼓风机，1用1备，Q=14．38m3/min、H=70kPa、N=22．67kW，n=1500r/min;混合液回流泵，1用1备，Q=45m3/h，H=150kPa，N=3．7kW。⑤沉淀池。1座，碳钢结构+防腐，中心尺寸:D×H=5．5m×4．0m，表面负荷:0．79m3/(m2·h)，超高:300mm，HＲT:2h;配套刮泥机，碳钢+防腐，液下SUS304材质，N=0．75kW，含刮渣系统;污泥泵，1用1备，Q=23m3/h，H=150kPa，N=2．2kW。⑥折点加氯系统。1座，规格尺寸:L×B×H=5．0m×2．0m×2．0m，超高:300mm，HＲT:1h;配套NaClO加药泵，1用1备，Q=240L/min，N=0．2kW;NaOH加药泵，1用1备，Q=144L/min，N=0．04kW;溶药搅拌机，1台，L=800mm，n=90r/min，N=0．4kW;反应搅拌机，1台，N=3．7kW，n=90r/min，折叶桨搅拌器(750mm)，2台，搅拌轴L=1．7m，材质:碳钢+PE;排放水泵，1用1备，Q=20m3/h，H=320kPa，N=4．0kW。⑦污泥池。1座，规格尺寸:D×H=4．0m×4．0m，超高:300mm;配套叠螺式脱水机，1台，N=2．2kW，产泥量:50～70kg干泥/h;污泥泵，