甘樹應，楊青，陳季華，劉振鴻
（東華大學環境科學與工程學院，上海200051）

　　摘要：針對錦綸—6含氮有機廢水的脫氮工藝進行了研究，提出了前置反硝化脫氮工藝中各處理設施的設計參數，介紹了A/B/C新工藝在碳化、硝化過程中不僅效率高，而且基本無剩余污泥的優點。整個工藝對COD_Cr去除率為96%，BOD₅去除率為99%，TN去除率為75%。?
　　關鍵詞：有機廢水處理；前置反硝化；A/B/C工藝?
　　中圖分類號：X783
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2000)08-0025-03

　　浙江慈溪金輪集團是我國最大的錦綸生產基地，產量占全國錦綸市場的40%以上。其生產工藝過程就是將己內酰胺單體產品作為原料單體聚合成高聚物(P_A—6)，然后對高聚物進行紡絲加工成纖維產品。該集團廢水主要來源于生產聚合切片的萃洗廢水，廢水中主要污染物是己內酰胺。
　　該廠原采用氧化溝工藝，隨著集團工業的發展，各企業廠家排放的廢水量大大增加，原有廢水處理設施已處于超負荷運行，出水COD_Cr經常不能達標排放，同時出水NH₃-N嚴重超標，對當地的河流造成了一定的污染。所以必須進行工藝改造以適應集團發展，使出水的各項指標都能達標。?

　　1 廢水處理工藝

　　1.1工藝流程
　　改造的廢水處理工藝流程如圖1：

　　1.2工藝說明
　　由于廢水中的氨氮和己內酰胺的含量都很高，己內酰胺在處理的過程中也要轉化為氨氮，所以曝氣池出水中氨氮的含量非常大。為使出水的氨氮能夠達標(GB8978—1996，NH₃-N＜15mg/L)，工藝必須考慮對氨氮的去除，即脫氮。常用的生物脫氮方法有前置生物脫氮法和后置生物脫氮法，其中后置生物脫氮法需要外加碳源，這樣將增加廢水的處理成本且外加碳源的量不易控制，易造成出水COD_Cr上升；另外后置生物脫氮法的占地也比前置生物脫氮法的大，增加工程基建投資。前置生物脫氮法因不需要外加碳源、占地少等優點而得到廣泛的運用，本項目的工藝采用前置反硝化的生物脫氮法。?

　　2 主要構筑物的工程設計

　　甲方提供的水質和水量為：Q＝6000m³/d，COD_Cr＝2000mg/L。由于處理的水量較大，考慮到構筑物的可靠性和降低對構筑物結構的要求，在設計中盡量把單位池子的面積減少，并將水解酸化池、反硝化池、曝氣池和沉淀池分為平行的兩組，每組設計水量為3000m³/d。
　　2.1水解酸化反應池
　　由于進水COD_Cr有時高達3000～4000mg/L，若采用好氧處理極不經濟。因此利用兼氧技術，即在缺氧(或無氧)條件下，利用兼性厭氧菌—產酸細菌作用，將廢水中主要污染物己內酰胺分解成低分子的中間產物——主要是有機酸類(如乙酸、丙酸)及醇類(如乙醇)；在有機物分解過程中，常有大量氫游離出來，pH值隨之下降，在工程運行中掌握pH值在5.8～6.2。根據對同類型污水處理廠設計的經驗，廢水在此裝置中停留時間冬天需要24h，夏天需要12h。?
設計停留時間取最不利條件下(冬天)的停留時間24h。水解酸化池的有效容積為3000m³，把池子平分為四格。在水解酸化池每格池底設置空氣攪拌曝氣管，48h為一周期，曝氣攪拌2h。主要目的有二：其一，通過空氣攪拌增加水解酸化池的勻質功能；其二，通過空氣攪拌，將沉積于池底的SS攪拌翻起，使之隨池子的出水一起流向下一級處理設施，防止沉積物在池底沉積過多，影響水解酸化效率。
　　2.2反硝化池
　　反硝化池是通過棲息在軟性填料上的世代時間較長的反硝化菌的作用使廢水中的NO^-₂、NO^-₃轉化為對環境無污染的N₂O和N₂，從而達到生物脫氮的要求。由于采用了前置反硝化脫氮工藝，利用進水中的有機物作為碳源，所以反硝化池無需再外加碳源。NO^-₂、NO^-₃則通過沉淀排放水的回流來實現。?
　　在反硝化池內的填料采用比表面積大的纖維填料(滌綸絲與半軟性填料的復合)，反硝化菌濃度＝2000mg/L。填料的體積負荷為0.03kgNO^-₃-N/(kgVSS·d)。?
　　進入反硝化池NO^-₃-N濃度可通過理論計算為41mg/L，為保證出水中NO₃^--N的濃度能達標，設計時取出水NO^-₃-N的濃度為0mg/L。
　　反硝化池中填料容積為4100m³，考慮到系統內pH、t、DO對脫氮效率的影響，設計反硝化池的實際水力停留時間為25.2h。
　　反硝化池的有效容積為6000m³，分為5格。
　　2.3 A/B/C工藝曝氣池
　　A/B/C工藝是將污泥負荷分為高負荷、一般負荷和低負荷三個區間運行，不僅提高了系統的凈化效率，還防止了污泥的膨脹并減少剩余污泥量。設計參數的確定根據污泥負荷FW與污泥容積指標SVI的關系圖以及W.Wesley Eekenfeledes兩階段處理公式計算。污泥負荷FW與污泥容積指標SVI的關系見圖2。

　　根據圖2，為控制污泥膨脹，將曝氣池的運行設計為A/B/C處理系統，使運行時段分別落在曲線a～a′段、b～b′段、c～c′段，既能使有機物在反應系統中迅速徹底代謝，又能使污泥保持良好的沉降性能。?
　　a～a′曲線為高負荷區，污泥負荷為2.2kgBOD₅/(kgMLSS·d)。在此區有機物以最大速率轉化，合成污泥量較多。
　　b～b′段為一般負荷區，處于減速增殖區，污泥負荷為0.2kgBOD₅/(kgMLSS·d)，為維持此值，應控制回流污泥量。
　　c～c′段處于內源呼吸期，污泥負荷在為0.1kgBOD₅/(kgMLSS·d)，利用污泥的自身內源呼吸進行污泥自身代謝，實現污泥的減容化，整個系統在運行過程中實現污泥的“近零排放”。?
　　綜合脫碳和硝化的設計要求，確定A、B、C各格的停留時間分別為2.5、7.5、5h，廢水在A/B/C曝氣池中總的停留時間為15h，總有效體積為3750m³。
　　2.4 沉淀池
　　沉淀池設計為多斗豎流式沉淀池。廢水進沉淀池的流量Q＝6000m³/d，回流污泥量QR＝3000m²/d，共計9000m³/d。這么大的水量若采用輻流式沉淀池，需要兩用一備，刮泥機的維修保養及投資費用龐大，而采用豎流式多斗沉淀池可將沉淀池的污泥斗深度大大減小，減少基建投資費用，同時操作管理方便，運行穩定。
　　水力表面負荷q一般為0.72～1.8m³/(m²·h)，錦綸廢水的沉降性能不好，本工程設計時取q＝0.65m³/(m²·h)，沉淀時間t=1.5h。
　　豎流式沉淀池采用正方形，整個沉淀池1分為4，每個小的豎流式沉淀池池底采用4個多斗式結構。污泥斗的傾角設計為52°，底邊長為1m，污泥斗的高度為3.2m。設計廢水在沉淀池中上升流速v＝0.3mm/s，沉淀池的有效高度為1.62m。
　　2.5 污泥回流池
　　曝氣池的出水在沉淀池進行泥水分離，沉淀污泥排入污泥回流池經污泥回流泵提升至A、B、C三格，以保持A/B/C工藝在各格曝氣池中的污泥濃度要求。污泥回流比r設計為50%，回流污泥量Q_R＝3000m³，在回流池中停留時間取60min，池子有效水深H取4.5m，保護高度取0.5m。
　　2.6 回流水池
　　沉淀池部分出水經回流水池通過提升泵至反硝化池，為反硝化菌脫氮提供NO₃^--N。回流比R為100%，回流水池容積為140m³，停留時間30min。
　　2.7污泥濃縮池
　　在A/B/C活性污泥處理系統中，剩余污泥的產生量在三格中各不相同。在A格，由于F/M＝2.2，因此有機物以最大的速率轉化為污泥的合成。B、C兩格，污泥合成率比A格低得多。假設A、B、C三格污泥合成指數平均值a為0.36，污泥自身氧化率b為0.08，則每天產生的剩余污泥量為180.5 kg/d，污泥經濃縮后，含水率由99.5%降至98%。?
　　部分濃縮污泥被送到水解酸化池，在兼氧條件下水解，從而使部分污泥消化，成為生物脫氮系統中的內源碳，從而整個系統實現基本無剩余污泥的“零排放”。

　　3 結論

　　目前該工程已經通過調試、驗收。從調試和驗收后運行的情況來看，該污水處理廠出水穩定在COD_Cr為40mg/L左右，其COD_Cr去除效率達96%；BOD₅為5～13 mg/L，去除效率達99%，均優于設計時的目標值。TN目前去除效率為75%，出水NH³-N由于填料上反硝化菌生長世代周期長的原因而暫時在20mg/L左右，它將隨反硝化菌的濃度升高而降低。由于出水水質的COD_Cr、BOD以及其他一些指標均能達到或低于該集團生產用水的要求，故將進行“廢水回用”工程。該項目正常運行后，每年排向環境的COD_Cr削減量為3510t/a，BOD₅削減量為1755t/a，NH³-N削減量為360t/a，污泥削減量為16 461.5t/a，節支排污費44萬元/a，回用節省自來水費用701萬元/a(扣除運行費后)。因此，本項目具有巨大的社會效益、環境效益與經濟效益。

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收稿日期：2000-02-28
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