如皋顏料一體化廢水處理設施省時省力

　隨著國家對環(huán)境保護的日益重視及廢水排放標準的日益嚴苛，煤化工企業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的高氨氮廢水處理成為一大難題。山西晉煤天源化工有限公司生產(chǎn)廢水有兩大來源:一是原料氣壓縮排水，二是事故水池內(nèi)的廢水。原料氣壓縮排水氨氮含量在1000～3000mg/L，隨系統(tǒng)工藝變化波動較大，日常氨氮含量在1500mg/L左右、CODCr在1000mg/L左右，廢水水質(zhì)波動時對污水處理系統(tǒng)生化池的影響較大，尤其是進水中氨氮含量波動較大時(污水處理裝置進水氨氮含量要求在50～240mg/L)，不利于污水處理裝置生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。事故水池主要收集事故狀態(tài)下的超標廢水及尿素裝置的超標解吸廢液，其氨氮含量在2000mg/L、CODCr在1500mg/L左右，該廢水在污水處理裝置正常運行時逐步進行處理，但因這部分廢水中的污染物含量遠遠超出污水處理裝置的設計進水水質(zhì)指標(CODCr≤1050mg/L、氨氮≤120mg/L)，故實際處理量較小。且隨著環(huán)保要求的日趨嚴格，對于企業(yè)而言多數(shù)情況下應確保事故水池處于低液位狀態(tài)，而要加大廢水處理量、保持事故水池的低液位，就必須對事故水池內(nèi)的廢水進行預處理。

　　針對以上2種廢水氨氮含量較高的特點，公司決定上1套高氨氮廢水處理裝置，采用以分餾塔、分子磨、超級吸氨器組合的高氨氮廢水處理工藝將廢水中的氨氮含量降低后再送入污水處理裝置。該高氨氮廢水處理工藝可以將煤化工裝置產(chǎn)生的高氨氮廢水(氨氮含量在3000mg/L左右)中的氨氮含量降至50～150mg/L，從而達到污水處理裝置生化系統(tǒng)進水水質(zhì)要求，解決廢水因氨氮含量過高而無法直接進行活性污泥生化處理的問題。

　　2、高氨氮廢水處理工藝

　　高氨氮廢水處理工藝流程簡圖見圖1。廢水首先通過加藥裝置，投加聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺、鐵粉后進入一體機，在一體機中去除部分懸浮物及少量的油后進入調(diào)節(jié)池A。廢水在調(diào)節(jié)池A經(jīng)過收集后通過提升泵Ⅰ送入到組合槽內(nèi)，在進入組合槽前投加的液堿及脫氮劑在廢水循環(huán)泵的作用下與廢水充分混合，同時廢水循環(huán)泵出口安裝有噴射器，在水力作用下抽吸分餾塔頂部的氣體，廢水反復循環(huán)。組合槽底部的水由提升泵Ⅱ送入分餾塔頂部，經(jīng)過分餾塔內(nèi)布水裝置及填料的均勻分布后，與從分餾塔底部進入的蒸汽充分接觸后逐級流向分餾塔底部，廢水中解吸出的氨氮隨著部分剩余蒸汽被廢水循環(huán)泵抽吸入組合槽內(nèi)。分餾塔底部的廢水通過提升泵Ⅲ送入分子磨頂部，在鼓風機及蒸汽的雙重作用下，水中的氨氮被進一步去除，處理后的廢水進入調(diào)節(jié)池B，最后由提升泵Ⅳ送入污水處理綜合集水池中進行下一步處理。組合槽內(nèi)的廢水氨氮含量較高，通過分餾塔剩余的蒸汽將其溫度提升至40～60℃，在液堿及脫氮劑的作用下水中的氨氮被分離出來，經(jīng)組合槽頂部填料層后從頂部進入超級吸氨器，再經(jīng)換熱冷卻后進入氨水槽A，然后由氨水槽A底部的氨水循環(huán)泵送入超級吸氨器進行循環(huán)冷卻，最終氨水濃度逐漸提升至10%以上。

啤酒廢水的主要特點是排放量大，有相關的統(tǒng)計表明，每生產(chǎn)1t啤酒大約產(chǎn)生10t廢水，因此啤酒廢水是水處理行業(yè)的一個重點和難點。啤酒廢水的另一個特點是生化性好，主要的成分是糖類(戊糖、蔗糖、葡萄糖等)、果膠、蛋白質(zhì)和纖維素等有機物，還含有少量的K+、Ca2+、Mg2+等無機鹽，不含有毒物質(zhì)，因此啤酒廢水被廣泛的應用在微生物燃料電池(MFC)、厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫等試驗研究中。其中厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫技術可利用多種有機廢水作為發(fā)酵底物進行產(chǎn)氫，從而達到產(chǎn)生清潔能源與廢水高效處理的結合。

　　內(nèi)循環(huán)(internal circulation，IC)厭氧反應器是第三代高效厭氧反應器的代表之一，是PAQUES公司于20世紀80年代研制而成，具有容積負荷高，電耗、工程造價低，占地面積小等的優(yōu)勢。在實際應用中，IC反應器常用于處理含高濃度有機物的廢水和廢物，如造紙廢水、豬糞便廢水和污物、啤酒廢水、染料廢水、食品廢水和廢渣。

　　本研究采用IC反應器對啤酒廢水進行處理，并在此基礎上研究水力停留時間(HRT)對啤酒廢水的厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫能力的影響，以作為對啤酒廢水處理和IC反應器研究的補充。

　　1、材料與方法

　　1.1 IC反應器

　　本試驗中采用第三代高效厭氧反應器——內(nèi)循環(huán)厭氧反應器(IC)，其有效容積為8.5L，試驗所用的啤酒廢水在恒流泵的作用下自反應器下部進入反應器，經(jīng)污泥混合區(qū)、第一反應室、第二反應室、沉淀區(qū)和氣液分離區(qū)，從而完成發(fā)酵過程。IC反應器采用外纏電熱絲的方式來進行加熱，將電熱絲、反應器內(nèi)部的感應器和溫度控制裝置相連接，控制反應器內(nèi)部溫度為(35±l)℃，以維持活性污泥中微生物的最適宜溫度。

　　1.2 厭氧活性污泥和反應器的啟動運行

　　試驗采用的厭氧活性污泥取自哈爾濱文昌污水處理廠的二沉池，采用好氧曝氣和加熱處理的馴化方式，在提高污泥活性的同時，抑制嚴格厭氧的產(chǎn)甲烷菌的活性。污泥馴化后期顏色為棕黃色，VSS/SS=0.72，為高活性絮狀活性污泥。

　　如皋顏料一體化廢水處理設施省時省力

IC厭氧發(fā)酵制氫系統(tǒng)以啤酒廢水為底物，控制進水啤酒廢水的COD濃度約為2000~2500mg/L，添加N、P維持COD:N:P在(200~500):5:1，同時添加Fe2+、Ga2+、Mg2+等微量金屬元素。向IC產(chǎn)氫系統(tǒng)內(nèi)進水投加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH，使pH保持在4.5左右，保持IC產(chǎn)氫系統(tǒng)的內(nèi)部溫度為(35±1)℃。考察不同水力停留時間(7h、6h、5h、4h、3h)對以啤酒廢水為底物的IC產(chǎn)氫系統(tǒng)的影響。在反應器啟動初期，系統(tǒng)的HRT保持為7h，當系統(tǒng)運行穩(wěn)定后，將HRT依次縮短下一階段，并且同一HRT下，系統(tǒng)穩(wěn)定運行的時間不低于7天。

　　1.3 檢測方法

　　發(fā)酵氣體的成分及含量采用上海天美分析儀器GC-7890Ⅱ型氣相色譜分析測定，內(nèi)部熱導檢測器，檢測器溫度為80℃，采用氮氣為載氣。

　　發(fā)酵產(chǎn)物成分及含量采用采用上海天美分析儀器GC-7890Ⅱ型氣相色譜HT-SP502型氣相色譜測定，內(nèi)部配備氫火焰離子化檢測器，氮氣作為載氣，流速為30mL/min。

　　在實驗中所有指標的測定都是采用國家標準方法，本試驗需測定的指標主要有進出水COD、產(chǎn)氣量、pH、ORP等，測定方法采用水質(zhì)標準方法。

　　2、結果與討論

　　2.1 IC系統(tǒng)的產(chǎn)氣狀況

　　在厭氧發(fā)酵法制氫的研究中，產(chǎn)氫效率是衡量系統(tǒng)運行效能的重要參數(shù)。在厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫過程中，產(chǎn)生的發(fā)酵氣體的主要成分是CO2和H2，通過對發(fā)酵氣體進行收集、測量其產(chǎn)生量和其中氫氣所占的比重