稀氮废水再生循环利用改造工程思考范文

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摘要:苏州某企业现有稀氮废水处理工艺无法满足技改后废水处置要求，现寻求第三方污水厂深度处理并对再生水循环利用。为保证企业稀氮废水接入后不新增氮排放，通过技术经济比较，采用固定床生物膜工艺+高效脱氮填料+乙酸钠碳源，对污水处理厂内的含铜废水预处理设施进行脱氮改造，试验研究表明该技术改造可行并提高了污水处理效果。工程实际运行结果显示预处理设施脱氮改造后对NO3--N、TN和NH4+-N的去除率分别达到85.4%、86.5%和94.6%，污水厂部分深度处理构筑物改造后出水满足中水回用要求。此项目工程为受用地限制的企业处理废水和再利用提供借鉴。

关键词:稀氮废水;脱氮改造;再生循环利用

苏州某企业产生的废水主要为浓氮生产废水、稀氮清洗废水以及生活污水等，废水分质收集，其中稀氮废水采用“物化除氟+RO浓缩+三效蒸发”工艺处理，三效蒸发每年需消耗4003.32吨标准煤，给企业带来沉重的经济负担。目前，该公司计划进行生产线技改，稀氮废水产量将增加至2700m3/d，受RO膜制约，稀氮废水处理设施规模无法满足要求，且企业内部已无扩建用地，无法对现有处理工艺进行扩容。经与污水厂协商，将企业稀氮废水接入污水厂内的含铜废水预处理设施，利用其富裕处理能力对其作进一步的处理，经处理的出水送至污水厂生化系统作最终处理，引3000t/d处理出水回用至企业作深度处理后的用于生产之中。

1现状工艺分析

1.1含铜废水预处理设施现状工艺分析

污水厂内含铜废水预处理设施设计处理能力为2.2×104m3/d，目前处理量为6500m3/d，工艺流程为“格栅——调节池——A菌投加池——B菌投加池——好氧段——加碱段——混凝段——沉淀池——污水厂循环式生物反应池”，主要处理其他公司产生的含铜废水。该设施利用微生物将废水中的络合铜破络，使铜以离子态释放出来，通过投加剩余生活污泥吸附Cu2+，从而达到除铜的目的，但设施出水氨氮质量浓度比进水高，TN去除率低，硝化和反硝化效果不好。

1.2污水处理厂现状工艺分析

污水厂设计处理能力为4.0×104m3/d，采用序批式生物反应器处理工艺，工艺流程为“粗格栅及进水泵房——细格栅及旋流沉砂池——循环式生物反应器——混合池——滤布滤池——紫外消毒池——排河”。目前污水处理量为1.1×104m3/d，处理出水除COD为60mg/L外，其余指标基本能够稳定达到国家一级A标准。经过现场调查，发现厂内部分设备老化落伍，滤布滤池、紫外消毒池等构筑物维修频繁，导致处理出水无法稳定达到中水回用水质要求。

2改造工程设计及实验研究

2.1含铜废水预处理设施改造工程

改造工程在保证除铜效果的同时，为使预处理设施出水COD、NO3--N、NH4+-N等达标，通过在预处理设施内的组合池增设填料［1］，并增加填料填充密度，来增加生化系统内的微生物总量，提高生化系统的容积负荷，同时外加碳源满足反硝化要求［2］。设计时考虑在不增加池容的条件下，提高生化系统的处理能力，将“移动床生物膜工艺+生物绳+乙酸碳源”和“固定床生物膜工艺+高效脱氮填料+乙酸钠碳源”作对比筛选。经过上述2种方案的综合技术经济比较，采用固定床生物膜工艺+高效脱氮填料+乙酸钠碳源作为改造工艺，同时增加内回流系统，并新建碳源储罐和投加系统。通过模拟改造后含铜预处理设施现场运行条件，将2700m3/d的稀氮废水和6500m3/d的含铜废水按27：65混合接入调节池，研究其在不同温度（20、30℃）下单系列运行及双系列运行工况的可行性。废水水质见表2。研究结果表明，在30℃水浴条件下，A段停留时间7.95h，O段停留时间2.5h，回流量为50%，按照m（C）：m（N）比为5：1添加碳源，调节pH为7.5，单系列运行后出水ρ（NO3--N）＜13.45mg/L，平均去除率为86.99%，NH4+-N未检出，平均去除率为100%，ρ（TN）＜15mg/L，平均去除率为89.04%，满足目标出水要求；在20℃水浴低温条件下，从20.9h（双系列）→17h→12.5h→10.45h（单系列）递减取梯度，可保证在运行两个系列后出水稳定达标，说明该工艺运行两个系列可以应付温度以及水量波动对出水的影响；30℃→20℃，在N达标的基础上测得Cu出水质量浓度为0.10～0.12mg/L，满足出水要求。

2.2污水厂深度处理设施改造工程

污水厂现有“内进水”滤布滤池，但反冲洗效率低，过滤瘫痪频繁，出水无法稳定满足企业中回用水质的要求。设计在尽量保持土建不变及不影响厂区正常生产的情况下对滤布滤池进行改造，通过比选“内进水”滤布滤池、“外进水”滤布滤池及立式纤维滤布滤池发现，立式纤维滤布滤池，需增加过滤区容积，需将池体底板下挖900mm，对厂区生产影响较大，不宜用于本次改造；“外进水”滤布滤池，反冲洗彻底，无通量衰减问题，易于将杂物捞出，能够保障SS达到中水回用的要求。因此，选用“外进水”纤维转盘滤池。污水厂现采用的是紫外消毒系统，目前紫外灯管有损坏，细菌被紫外线灭活后存在“复活”现象，消毒后出水大肠杆菌无法稳定达到企业中水水质要求的2000个/L以下。通过对氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、次氯酸钠消毒和紫外线消毒这几种常用的污水消毒方式比选研究发现，氯消毒价格便宜但属于危化品，用于消毒可能会形成氯代酚或氯仿等致癌化合物；二氧化氯具备一定毒性且在空气中易爆，只能现场制备，使用要求较高；臭氧制备复杂，操作要求较高，其制备间属于使用助燃气体建筑，火灾危险性较高；次氯酸钠常用作中水回用工程中，作为其他消毒手段的辅助；紫外消毒是一种高效环境友好型的消毒方式，无副作用，但尾水中病菌易复活。因污水厂土地限制不具备建造二氧化氯和臭氧制备间的条件，因此，本工程保留现有紫外消毒系统，对厂区损坏紫外灯组进行更换，同时为了防止回用管道内藻类滋生，辅以次氯酸钠消毒，次氯酸钠投加点位于新建回用水池进水管上。根据企业生产需要，需将污水厂出水引3000m3/d至企业纯水制备车间，污水厂现有清水池偏小且无法满足厂区自用水的需要，因此在厂区新建一座中水回用池。中水回用水池位于加药间东侧，乙酸钠储罐南侧。改造后的工艺流程图如图1所示。

2.3主要构筑物及设备参数

1）预处理设施组合池。2座，钢筋砼结构，单座设计流量416.7m3/h，总水力停留时间9.65h，反应池有效容积4022m3，内回流比50%～150%，有效水深6.7m。主要设备：高效脱氮填料用量446277m，填料层容积3035.6m3，填充率76.3%，FRP框架；3台潜水搅拌器，型号QJB400/702-3-J；202根橡胶膜微孔曝气管，规格φ65mm×1000mm；2台潜水回流泵，型号QJB-W-22，流量300m3/h。

2）乙酸钠储罐。新建乙酸钠储罐2座，单座有效容积30m3；新增设备：1台乙酸钠转移泵，型号MP-F-258，Q=25m3/h，H=20m；1台排污泵，型号50QW10-7-1；

3）转盘过滤池。利用现有构筑物，新增主要设备：2套转盘过滤器，单台流量833.3m3/h，进出水方式为外进内出，20个滤盘，直径2.5m，配套提供反冲洗泵，进出水堰板，控制柜等。

4）紫外消毒池。利用现有构筑物，新增主要设备：1组紫外消毒器，16个灯组模块，128个灯管。

5）中水回用池。新建中水回用池1座，钢筋砼结构，地下部分3.0m，土建尺寸L×B×H=10.95m×7.5m×3.2m，设计规模125m3/h。主要设备：2台潜污泵，型号150QW145-15-11；1组电动葫芦，起重量0.5t，起吊高度6m，N=1.0kW。

6）加药间。新建加药间1座，钢筋砼结构，土建尺寸L×B×H=8.3m×5.75m×7.0m，与中水回用水池合建，位于中水回用水池上部。加药间内设有乙酸钠投加系统、次氯酸钠储罐及投加设备。

7）乙酸钠投加系统。乙酸钠投加系统的作用是将乙酸钠储罐的溶液泵送到反应池的投加点，新增主要设备：3台隔膜式计量泵，规格：Q=0～500L/h，H=0.5MPa，N=0.37kw；2只DN80的Y型过滤器；2只脉冲阻尼器，规格：DN15（1L容积），P=1.6MPa；2套在线稀释装置。

8）次氯酸钠储罐及投加设备。新增2只次氯酸钠储罐，单只有效容积2500L，PVC材质；新增2台次氯酸钠加药泵，Q=0～100L/h，H=0.7MPa，N=0.25kW；1台次氯酸钠进液泵，Q=5.0m3/h，H=10m，N=0.55kW。9）废水输送及中水回用管。企业与污水厂之间新建4500m废水输送及中水回用管，PE管，标准尺寸比SDR17，公称压力1.0Mpa，施工主要采用开挖施工，部分管段过路、河采用拖拉管方式。

3处理效果及经济技术指标

3.1处理效果

该项目工程已建成并投入运行，连续稳定运行10个月后，含铜废水预处理设施出水中NO3--N、TN、NH4+-N的去除率分别达到85.4%、86.5%、4.6%，污水厂出水满足企业中水回用标准，具体进出水水质情况如表3所示。

3.2经济技术指标

本工程总投资为2496.30万元，其中工程建设费用1852.11万元，工程建设其他费用332.97万元，基本预备费218.51万元，建设期贷款利息80.03万元，铺底流动资金12.69万元。工程改造处理水量按9200m3/d计算，废水处理费用7.12元/m³。其中药品年耗费用为28321.43元，折合单位废水的药品耗费为3.1元/m3，工程日电耗3024.32kW•h，折合单位废水电耗为0.34kW•h/m3，折合单位废水电费为0.34元/m3；新增80%含水率污泥7.0t/d，污泥处置费用为500元/t，折合处理费用为0.38元/m3；人工费及其他费用为3.3元/m³。

4结论

针对企业内现有处理工艺无法满足废水排放要求，内部用地受限制的情况，采用“厂内分质预处理+外排工业污水处理设施+城市污水处理厂处理+再生水循环利用”的废水处理模式，利用污水厂处理设施富裕的处理能力，对企业排出的稀氮废水进行再生处理并进行回用。混合废水中NO3--N、TN和NH3-N的去除率分别达到85.4%、86.5%和94.6%，经污水厂深化处理后，出水达到中水回用标准。通过寻求第三方治理，减少了废水的外排量，进一步削减了排入水体中的COD等污染物，达到了区域内企业“氮磷零排放”的要求，环境效益显著的同时提高了经济效益，大大减少了企业运行成本，也提高了污水处理厂的中水回用率。本工程的实践为类似的企业废水治理和再利用提供了借鉴和参考。

作者：王旭婷 黄天寅 曹强 单位：苏州科技大学环境科学与工程学院