乙胺廢水處理技術(shù)

　　乙胺廢水主要來源于乙胺生產(chǎn)或設(shè)備檢修過程脫水塔排放的工藝廢水及設(shè)備清洗廢水。該廢水中含有一定量的污染物，CODCr2500mg/L~5000mg/L，氨氮10mg/L~35mg/L，總氮100mg/L~800mg/L，pH6~9。由于乙胺廢水COD高、總氮含量高，廢水中缺乏磷營養(yǎng)元素，且有一定的生物毒性，屬于高濃度難降解的有毒有機(jī)廢水。若直接采用傳統(tǒng)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，出水亦不能達(dá)到再生水回用標(biāo)準(zhǔn)。本項(xiàng)目采用分階段處理措施，“水解調(diào)節(jié)+厭氧+二級‘A/O’+曝氣生物流化床(ABFT)+混凝沉淀”工藝處理乙胺廢水，“多介質(zhì)過濾器+超濾+反滲透”工藝實(shí)施再生水回用，處理后出水CODCr≤50mg/L、氨氮≤5mg/L、TN≤15mg/L。該工藝前置厭氧氨化、二級“A/O”硝化、末端ABFT反硝化生物脫氮及深度處理，具有有機(jī)物降解速度快，目標(biāo)污染物針對性強(qiáng)，脫氮效率高，出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，適合乙胺廢水的處理。結(jié)合膜工藝系統(tǒng)實(shí)施再生水回用，徹底解決乙胺廢水難題，實(shí)現(xiàn)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序

　　廢水經(jīng)過前置厭氧氨化、二級“A/O”硝化、末端ABFT反硝化生物脫氮及深度處理工序處理后達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的一級標(biāo)準(zhǔn)，其中氨氮低于15mg/L，總氮低于20mg/L。具體指標(biāo)見表1。

　　1.2 第二階段：再生水回用工序

　　再生水處理工序應(yīng)用膜處理系統(tǒng)后，達(dá)到《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50050-2007)的再生水處理要求，見表2。

　　2、工藝設(shè)計(jì)說明

　　2.1 工藝措施

　　根據(jù)乙胺廢水的水質(zhì)特點(diǎn)和已有的工程經(jīng)驗(yàn)，對污水處理與再生水回用工藝設(shè)計(jì)時(shí)，主要從以下幾個(gè)方面加以考慮：

　　乙胺生產(chǎn)廢水的排放周期性強(qiáng)，水質(zhì)、水量變化較大，為滿足污水處理設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行，必須設(shè)置足夠大容積的調(diào)節(jié)池，以均化水質(zhì)、水量。

　　乙胺廢水的氨氮含量較低，但總氮含量較高，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難度，因此，乙胺廢水處理的關(guān)鍵在于首先要將有機(jī)氮充分轉(zhuǎn)化為氨氮，然后通過生物硝化與反硝化脫除剩余氨氮，保證出水達(dá)標(biāo)排放和回用。

　　乙胺廢水的溫度較高，通常到達(dá)調(diào)節(jié)池的廢水溫度超過45℃，經(jīng)多級生化處理后，出水溫度仍高于35℃，尤其在夏季，往往因水溫過高，導(dǎo)致生物處理效率大幅下降。因此，在生化處理末端，要考慮高溫引起的出水游離細(xì)菌含量增多，從而導(dǎo)致出水COD虛高，可增加一級混凝沉淀單元，確保出水滿足深度處理進(jìn)水要求。

　　乙胺廢水的有機(jī)物濃度較高，而且具有一定的生物毒性，可生化性較差，處理難度大，生化過程的水力停留時(shí)間要比普通污水長，并需多級處理，才能保證出水達(dá)標(biāo)。

　　再生水處理后回用水的水質(zhì)要求較高，根據(jù)乙胺廢水再生回用水質(zhì)要求，其限制性控制指標(biāo)為Cl-≤300mg/L，要達(dá)到此水質(zhì)要求，必需采取脫鹽措施。

　　乙胺廢水的深度處理再生回用部分，考慮需滿足Cl的要求，必需采用有效的脫鹽措施。目前，工業(yè)化生產(chǎn)中最常用的脫鹽技術(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)，該法處理效果較好，投資成本較低，但需定期再生離子交換樹脂，且對進(jìn)水水質(zhì)要求較高(極低的懸浮物和COD)，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，目前逐步被反滲透膜分離技術(shù)替代。反滲透膜分離技術(shù)是當(dāng)今應(yīng)用最廣的飲用水和廢水脫鹽技術(shù)，具有處理能力強(qiáng)、效果穩(wěn)定、占地少、可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行、可按模塊化設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)，但反滲透膜易污染，因此，反滲透工藝對前處理要求很高，一般要求進(jìn)水污染指數(shù)(SDI值)小于5，并要求進(jìn)水較低的有機(jī)污染物濃度和無菌。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，可考慮采用分階段處理措施，“水解調(diào)節(jié)+厭氧+二級‘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”工藝實(shí)施再生水回用，結(jié)果表明產(chǎn)品水可穩(wěn)定達(dá)到《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50050-2007)的再生水處理要求，回用于生產(chǎn)雜用水，如循環(huán)冷卻水系統(tǒng)、一般沖洗用水等。

　　乙胺廢水處理及再生水回用工程采用的工藝流程如圖1所示。

　　2.2 工藝說明

　　2.2.1 第一階段乙胺廢水處理工序

　　乙胺廢水首先通過水解調(diào)節(jié)池收集，均化水質(zhì)，穩(wěn)定流量，控制廢水pH，并通過兼氧微生物的水解、酸化作用，使污染物分子結(jié)構(gòu)發(fā)生開環(huán)、斷鍵、裂解基團(tuán)取代、還原等變化，將廢水中的大分子、難生物降解的有機(jī)物水解轉(zhuǎn)化成小分子、易生物降解的溶解性有機(jī)物，提高后續(xù)生化處理效率。

　　水解調(diào)節(jié)池廢水由泵均勻提升至EGSB厭氧反應(yīng)池，通過厭氧微生物分解轉(zhuǎn)化作用，去除大部分有機(jī)污染物，并將廢水中的部分有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮。

　　厭氧池出水自流至一級好氧生化池，通過好氧生物降解作用，將剩余有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，并去除部分有機(jī)物。

　　一級好氧池混合液經(jīng)一沉池沉降分離，上清液經(jīng)中間水池1緩存，在此控制廢水的pH至8~9，由泵提升至缺氧池，將好氧池內(nèi)經(jīng)硝化作用產(chǎn)生的硝酸鹽和亞硝酸鹽通過反硝化細(xì)菌的作用轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓瑥膹U水中釋放至大氣中，實(shí)現(xiàn)廢水生物脫氮。缺氧池出水自流至二級好氧生化池，通過好氧菌的降解和轉(zhuǎn)化作用，去除剩余有機(jī)物，并通過硝化細(xì)菌的作用將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，二級好氧生化池出水自流進(jìn)入二沉池進(jìn)行泥水分離。

　　二沉池上清液自流至中間水池2緩存后，由泵提升至ABFT池進(jìn)一步反硝化脫氮和去除廢水中的剩余有機(jī)污染物，然后自流至混凝沉淀池，加藥絮凝進(jìn)一步去除廢水中的游離微生物等懸浮物和非溶解性有機(jī)污染物，確保出水滿足再生水回用膜系統(tǒng)進(jìn)水要求。混凝沉淀池出水至清水池緩存。

　　2.2.2 第二階段再生水回用工序

　　清水池的廢水由泵增壓提升至活性炭過濾器和多介質(zhì)過濾器，截留廢水中殘存的微量懸浮物和去除廢水中的有機(jī)物，另一方面消耗廢水中剩余的殺菌劑等氧化性物質(zhì)。再經(jīng)超濾裝置，降低廢水濁度，使出水SDI指數(shù)降低至5以下。超濾裝置的出水仍需通過保安過濾器的精濾作用，確保反滲透膜的進(jìn)水安全。保安過濾器根據(jù)進(jìn)水的水質(zhì)情況選擇過濾精度，一般對以地下水、自來水為水源制作純水的工藝，保安過濾器的精度選擇為5μm，而以工業(yè)廢水為水源的廢水深度處理回用的工藝過程中，保安過濾器的精度應(yīng)選擇為1μm。保安過濾器出水經(jīng)高壓泵加壓后送入反滲透膜分離單元，產(chǎn)品水自流至回用水池回用于生產(chǎn)用水，反滲透過程產(chǎn)生的濃水則送入綜合污水處理設(shè)施處理。

　　一沉池、二沉池、混凝沉淀池的剩余污泥在污泥濃縮池內(nèi)經(jīng)重力濃縮后，由污泥泵送入疊螺脫水機(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)脫出的污水回流至前端廢水調(diào)節(jié)池與原水一并處理，避免二次污染。

　　3、工藝處理效果

　　3.1 工序一處理效果分析

　　3.1.1 COD去除效率

　　圖2為某個(gè)月生化進(jìn)出水COD數(shù)據(jù)，由圖可知，進(jìn)水COD波動(dòng)較大，但出水穩(wěn)定，一直處于極低的濃度，去除率高，說明生化系統(tǒng)對乙胺廢水具有較好的穩(wěn)定性，抗沖擊能力強(qiáng)，處理效果好。

　　3.1.2 氨氮去除效率

　　圖3為某段時(shí)間生化系統(tǒng)進(jìn)出水氨氮數(shù)據(jù)，由圖可知，進(jìn)水氨氮較低，波動(dòng)較大，但出水穩(wěn)定，氨氮一直處于極低的濃度。乙胺廢水有機(jī)氮含量高，需考慮總氮的濃度及去除效果。

　　3.1.3 總氮去除效率

　　圖4為某段時(shí)間生化系統(tǒng)進(jìn)出水總氮數(shù)據(jù)，由圖可知，進(jìn)水總氮較高，有所波動(dòng)，但出水相對比較穩(wěn)定，總氮濃度基本在40mg/L以下，達(dá)到并多優(yōu)于設(shè)計(jì)值，減輕了后續(xù)處理單元壓力。

　　乙胺總氮實(shí)際處理效率達(dá)到82.9%以上，設(shè)計(jì)處理效率80%，實(shí)際處理效率略高于設(shè)計(jì)處理效率。因進(jìn)水COD低于設(shè)計(jì)要求導(dǎo)致系統(tǒng)碳氮比嚴(yán)重失調(diào)，一沉池出水COD長期處于50mg/L以下，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，導(dǎo)致AO生化池脫氮功能不能完全體現(xiàn)出來。

　　3.2 膜系統(tǒng)處理效果

　　乙胺廢水處理后出水進(jìn)入再生水膜系統(tǒng)進(jìn)行圖深度處理，出水水質(zhì)參數(shù)見表4。

　　從以上檢測數(shù)據(jù)來看，膜系統(tǒng)產(chǎn)水各指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于回用標(biāo)準(zhǔn)值，部分膜濃縮水至綜合污水處理。乙胺生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢水經(jīng)處理后實(shí)施回用，提高水資源利用，為乙胺廢水實(shí)施“零排放”提供基礎(chǔ)。既減少了一次水的使用量，使水資源得到綜合利用，又達(dá)到了環(huán)保要求，避免了污水排放對環(huán)境的污染。

　　4、存在問題及對策措施

　　4.1 營養(yǎng)比例失調(diào)

　　C∶N∶P在生化系統(tǒng)中的失調(diào)問題。

　　措施：缺碳源，在生化系統(tǒng)前端，加入葡萄糖或者面粉，以補(bǔ)充其碳源。缺磷，在生化系統(tǒng)中，加入磷酸二氫鉀，以提高廢水的生化性能。

　　4.2 原水總氮高

　　有機(jī)胺廢水總氮含量很高，在污染物降解過程中，厭氧或缺氧水解有機(jī)氮氨化后轉(zhuǎn)化為氨氮，需要有效脫氮處理工藝措施。

　　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)氮充分地轉(zhuǎn)化為氨氮，然后直接通過生化脫氮法去除，利用硝化與反硝化生物脫除氨氮，在二級A/O生化基礎(chǔ)上同時(shí)設(shè)置ABFT生物脫氮及深度處理工藝措施，將剩余有機(jī)污染物和氨氮再通過后續(xù)ABFT工藝處理去除。

　　4.3 水溫高

　　廢水的溫度較高，通常到達(dá)調(diào)節(jié)池的廢水溫度超過45℃。

　　措施：經(jīng)過調(diào)節(jié)預(yù)曝氣后適當(dāng)降低水溫，同時(shí)設(shè)置中溫厭氧氨化工藝較為合適，一般不需要調(diào)節(jié)水溫，在夏季溫度較高時(shí)，為避免進(jìn)入生化系統(tǒng)水溫過高，可利用化工企業(yè)較大消防水池設(shè)置間接冷卻。

　　4.4 再生水脫鹽

　　廢水中含有一定的鹽分，影響再生水回用。

　　措施：采用反滲透脫鹽工藝，利用反滲透膜的分離作用，在較高的壓力驅(qū)動(dòng)下，使廢水中的離子被截留在濃縮液中，因此，反滲透過程產(chǎn)生的濃水中鹽的濃度較高，可納管至綜合污水廠間接排放或濃縮脫鹽實(shí)施“零排放”。由于反滲透膜(目前最常用的材質(zhì)是芳香聚烯胺)較“嬌氣”，很易形成垢污染、有機(jī)污染和微生物污染，因此，反滲透工藝對前處理要求很高，一般要求進(jìn)水污染指數(shù)(SDI值)小于5，并要求進(jìn)水較低的有機(jī)污染物濃度和無菌。故再生水膜系統(tǒng)前端處理工藝較為關(guān)鍵，同時(shí)應(yīng)設(shè)置膜系統(tǒng)前置活性炭吸附及多介質(zhì)過濾保障措施。

　　5、再生水回用去向

　　處理后的中水因其部分水質(zhì)指標(biāo)次于城市給水中飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但又優(yōu)于污水允許排入地面水體排放標(biāo)準(zhǔn)，即其水質(zhì)居于生活飲用水水質(zhì)和允許排放污水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)之間，故取名為“中水”。工業(yè)上可以回用于冷卻水補(bǔ)充、一般產(chǎn)品用水等用途的非飲用水。農(nóng)業(yè)上可以用于灌溉、綠化等。生活中可用于沖洗廁所、地面清洗等。

　　本項(xiàng)目中水回用于廠區(qū)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)和一般沖洗用水等。

　　6、結(jié)論

　　乙胺廢水采用“水解調(diào)節(jié)+厭氧+二級‘A/O’+曝氣生物流化床(ABFT)+混凝沉淀”工藝處理后出水CODCr≤50mg/L、氨氮≤5mg/L、TN≤15mg/L，能實(shí)現(xiàn)有效脫氮及去除有機(jī)污染物，同時(shí)采用“多介質(zhì)過濾器+超濾+反滲透”工藝實(shí)施再生水回用，既減少廢水排放，又為企業(yè)“零排放”奠定基礎(chǔ)，使水環(huán)境免受污染，產(chǎn)生良好的環(huán)境和社會(huì)效益。(來源：煤科集團(tuán)杭州環(huán)保研究院有限公司)