如皋颜料一体化废水处理设施省时省力

如皋颜料一体化废水处理设施省时省力

　随着国家对环境保护的日益重视及废水排放标准的日益严苛，煤化工企业生产中产生的高氨氮废水处理成为一大难题。山西晋煤天源化工有限公司生产废水有两大来源:一是原料气压缩排水，二是事故水池内的废水。原料气压缩排水氨氮含量在1000～3000mg/L，随系统工艺变化波动较大，日常氨氮含量在1500mg/L左右、CODCr在1000mg/L左右，废水水质波动时对污水处理系统生化池的影响较大，尤其是进水中氨氮含量波动较大时(污水处理装置进水氨氮含量要求在50～240mg/L)，不利于污水处理装置生化系统的稳定运行。事故水池主要收集事故状态下的超标废水及尿素装置的超标解吸废液，其氨氮含量在2000mg/L、CODCr在1500mg/L左右，该废水在污水处理装置正常运行时逐步进行处理，但因这部分废水中的污染物含量远远超出污水处理装置的设计进水水质指标(CODCr≤1050mg/L、氨氮≤120mg/L)，故实际处理量较小。且随着环保要求的日趋严格，对于企业而言多数情况下应确保事故水池处于低液位状态，而要加大废水处理量、保持事故水池的低液位，就必须对事故水池内的废水进行预处理。

　　针对以上2种废水氨氮含量较高的特点，公司决定上1套高氨氮废水处理装置，采用以分馏塔、分子磨、超级吸氨器组合的高氨氮废水处理工艺将废水中的氨氮含量降低后再送入污水处理装置。该高氨氮废水处理工艺可以将煤化工装置产生的高氨氮废水(氨氮含量在3000mg/L左右)中的氨氮含量降至50～150mg/L，从而达到污水处理装置生化系统进水水质要求，解决废水因氨氮含量过高而无法直接进行活性污泥生化处理的问题。

　　2、高氨氮废水处理工艺

　　高氨氮废水处理工艺流程简图见图1。废水首先通过加药装置，投加聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、铁粉后进入一体机，在一体机中去除部分悬浮物及少量的油后进入调节池A。废水在调节池A经过收集后通过提升泵Ⅰ送入到组合槽内，在进入组合槽前投加的液碱及脱氮剂在废水循环泵的作用下与废水充分混合，同时废水循环泵出口安装有喷射器，在水力作用下抽吸分馏塔顶部的气体，废水反复循环。组合槽底部的水由提升泵Ⅱ送入分馏塔顶部，经过分馏塔内布水装置及填料的均匀分布后，与从分馏塔底部进入的蒸汽充分接触后逐级流向分馏塔底部，废水中解吸出的氨氮随着部分剩余蒸汽被废水循环泵抽吸入组合槽内。分馏塔底部的废水通过提升泵Ⅲ送入分子磨顶部，在鼓风机及蒸汽的双重作用下，水中的氨氮被进一步去除，处理后的废水进入调节池B，最后由提升泵Ⅳ送入污水处理综合集水池中进行下一步处理。组合槽内的废水氨氮含量较高，通过分馏塔剩余的蒸汽将其温度提升至40～60℃，在液碱及脱氮剂的作用下水中的氨氮被分离出来，经组合槽顶部填料层后从顶部进入超级吸氨器，再经换热冷却后进入氨水槽A，然后由氨水槽A底部的氨水循环泵送入超级吸氨器进行循环冷却，最终氨水浓度逐渐提升至10%以上。

啤酒废水的主要特点是排放量大，有相关的统计表明，每生产1t啤酒大约产生10t废水，因此啤酒废水是水处理行业的一个重点和难点。啤酒废水的另一个特点是生化性好，主要的成分是糖类(戊糖、蔗糖、葡萄糖等)、果胶、蛋白质和纤维素等有机物，还含有少量的K+、Ca2+、Mg2+等无机盐，不含有毒物质，因此啤酒废水被广泛的应用在微生物燃料电池(MFC)、厌氧发酵产氢等试验研究中。其中厌氧发酵产氢技术可利用多种有机废水作为发酵底物进行产氢，从而达到产生清洁能源与废水高效处理的结合。

　　内循环(internal circulation，IC)厌氧反应器是第三代高效厌氧反应器的代表之一，是PAQUES公司于20世纪80年代研制而成，具有容积负荷高，电耗、工程造价低，占地面积小等的优势。在实际应用中，IC反应器常用于处理含高浓度有机物的废水和废物，如造纸废水、猪粪便废水和污物、啤酒废水、染料废水、食品废水和废渣。

　　本研究采用IC反应器对啤酒废水进行处理，并在此基础上研究水力停留时间(HRT)对啤酒废水的厌氧发酵产氢能力的影响，以作为对啤酒废水处理和IC反应器研究的补充。

　　1、材料与方法

　　1.1 IC反应器

　　本试验中采用第三代高效厌氧反应器——内循环厌氧反应器(IC)，其有效容积为8.5L，试验所用的啤酒废水在恒流泵的作用下自反应器下部进入反应器，经污泥混合区、第一反应室、第二反应室、沉淀区和气液分离区，从而完成发酵过程。IC反应器采用外缠电热丝的方式来进行加热，将电热丝、反应器内部的感应器和温度控制装置相连接，控制反应器内部温度为(35±l)℃，以维持活性污泥中微生物的最适宜温度。

　　1.2 厌氧活性污泥和反应器的启动运行

　　试验采用的厌氧活性污泥取自哈尔滨文昌污水处理厂的二沉池，采用好氧曝气和加热处理的驯化方式，在提高污泥活性的同时，抑制严格厌氧的产甲烷菌的活性。污泥驯化后期颜色为棕黄色，VSS/SS=0.72，为高活性絮状活性污泥。

　　如皋颜料一体化废水处理设施省时省力

IC厌氧发酵制氢系统以啤酒废水为底物，控制进水啤酒废水的COD浓度约为2000~2500mg/L，添加N、P维持COD:N:P在(200~500):5:1，同时添加Fe2+、Ga2+、Mg2+等微量金属元素。向IC产氢系统内进水投加碱性物质调节pH，使pH保持在4.5左右，保持IC产氢系统的内部温度为(35±1)℃。考察不同水力停留时间(7h、6h、5h、4h、3h)对以啤酒废水为底物的IC产氢系统的影响。在反应器启动初期，系统的HRT保持为7h，当系统运行稳定后，将HRT依次缩短下一阶段，并且同一HRT下，系统稳定运行的时间不低于7天。

　　1.3 检测方法

　　发酵气体的成分及含量采用上海天美分析仪器GC-7890Ⅱ型气相色谱分析测定，内部热导检测器，检测器温度为80℃，采用氮气为载气。

　　发酵产物成分及含量采用采用上海天美分析仪器GC-7890Ⅱ型气相色谱HT-SP502型气相色谱测定，内部配备氢火焰离子化检测器，氮气作为载气，流速为30mL/min。

　　在实验中所有指标的测定都是采用国家标准方法，本试验需测定的指标主要有进出水COD、产气量、pH、ORP等，测定方法采用水质标准方法。

　　2、结果与讨论

　　2.1 IC系统的产气状况

　　在厌氧发酵法制氢的研究中，产氢效率是衡量系统运行效能的重要参数。在厌氧发酵产氢过程中，产生的发酵气体的主要成分是CO2和H2，通过对发酵气体进行收集、测量其产生量和其中氢气所占的比重