反渗透法废水处理设备方案报价

1、概况

某冷轧不锈钢企业不锈钢钢板的混酸酸洗药剂采用硝酸、氢氟酸，排放的混酸废水经中和、石灰除氟后，总氮浓度高可达2000mg/l（硝态氮占比≥98%），属于超高浓度总氮废水，考虑采用反硝化工艺进行生物脱氮后达标排放。

该生物脱氮系统设计处理规模为80m3/h，已稳定运行3年，出水水质满足《钢铁工业水污染物排放标准》（gb13456—2012）的表2排放限值。生物脱氮系统设计进、出水水质见表1。

该生物脱氮系统采用新型ibr反硝化工艺，沉淀池前置，工艺流程见图1。好氧泥水混合液经气提回流至沉淀池，上清液外排，污泥重力沉降并下滑进入缺氧池，实现污泥回流。该工艺具有如下优点：①污泥回流输送机械破坏程度小，污泥浓度（mlvss）可维持在较高水平；②回流比调节灵活，大可达15；③能耗低，机械设备少，占地面积小。

2、主要工艺单元设计

①事故池1座，容积1200m3，有效水力停留时间（hrt）为13h，配tisheng泵2台（1用1备，liuliang20m3/h）。

②调节池1座，容积1500m3，有效hrt=16.5h，配设双曲面搅拌机2台（功率7.5kw），tisheng泵2台（1用1备，liuliang100m3/h），泵后设气动调节阀，可按需调节进水liuliang。

③加药配水池1座，容积18m3，有效hrt=10min，配设立式搅拌机1台，冷却塔1座（Δt=10℃），进水水温≥30℃时开启冷却塔，投加盐酸调节ph值为3~4，根据进水总氮投加甲醇。

④ibr池1座，容积7000m3，有效hrt=75h，分为a/b两个系列；各池有效hrt见表2。

沉淀池表面负荷为0.6m3/（m2•h）；每格缺氧池配设双曲面搅拌机1台（功率7.5kw），共8台，好氧池设穿孔曝气管；另配置冷却塔2座（Δt=10℃），鼓风机3台（风量15m3/min，风压78.4kpa，功率37kw），污泥气提装置2套，剩余污泥泵2台（1用1备，liuliang20m3/h）。

缺氧池3设甲醇、盐酸投加点，按需投加。

⑤中间水池1座，容积108m3，有效hrt=1.0h，配备tisheng泵2台（1用1备，liuliang100m3/h）。

⑥过滤器2套，单套处理能力55m3/h，滤速10m/h。采用连续洗砂方式，洗砂回流水送至加药配水池。

⑦出水监测槽1座，容积10m3。

⑧污泥浓缩池1座，容积300m3，设污泥浓缩机1台（φ7.0m）。

⑨离心脱水机1台，湿泥处理量10m3/h，设进泥螺杆泵2台（1用1备，liuliang10m3/h），泥斗1套（容积20m3）。

3、运行控制及运行参数

3.1 进水总氮变化规律

虽然设置了调节池、事故池，实际运行中系统进水（即调节池出水）的总氮浓度波动仍然较大，并呈现超高、一般两种明显的浓度区间。超高浓度为800~1200mg/l，一般浓度为400~800mg/l。这与生产线废酸排往废水站或酸再生站相对应。

3.2 精细化控制

为了控制甲醇的投加量，保证出水总氮稳定达标，对调节池出水4h化验一次（6次/d）。根据化验数据，严格控制进水总氮，调整各项运行参数，具体见表3。

其中甲醇投加量按下式计算：

式中：n1为4h进水总氮量，kg；n2为进水总氮浓度波动补偿量，kg；n为4h时间段序列数；x为进水总氮浓度，mg/l；q为4h进水量，m3；z为甲醇投加量，l/min；a为甲醇投加系数，一般取2.47kg/kgtn；b为甲醇质量分数，%；ρ为甲醇密度，kg/l。

运行中发现，甲醇投加系数宜取2.5~3.0，高于3.0时出水cod易超标；低于2.5时对出水总氮去除效果暂无影响，但是污泥容易老化，出水氨氮上升；低于2.2时出水各项水质迅速恶化。当缺氧池3总氮超过阈值（12mg/l）时，可按加药配水池投加甲醇量的5%~20%适量补充甲醇，8h内总氮可迅速降至5mg/l以下。当缺氧池3内ph值≥7.8时，需适量投加盐酸，防止碱度过高抑制反硝化效果。

3.3 主要指标检测数据变化

①氧化还原电位（orp）

本系统在缺氧池1、缺氧池2设置了orp在线仪，缺氧池1的orp一般为-420~-150mv，缺氧池2的orp一般为-200~0mv。orp能反映反硝化的剧烈程度，在水量一定的情况下，进水总氮浓度越高，缺氧池内orp越低。但是当进水总氮过高，硝态氮在缺氧池内不能充分降解时，orp亦会上升，这时并不能说明系统恶化，稳定运行一段时间后数据会自行恢复。

以2019年11月数据为例（见图2），当月系统进水总氮浓度高，调节池超高液位，根据规定按工况9调整操作；当进水总氮浓度突增时，缺氧池1的orp明显上升，缺氧池2的orp同步下降，反硝化主场所发生了扩大后移。

②溶解氧（do）

本系统中所谓的缺氧池，并不是严格意义的“缺氧”，所有缺氧池的do普遍在2~3mg/l，随流程略有降低。好氧末端溶解氧一般为3~5mg/l，气提回流比越大缺氧池溶解氧越高，偶尔高至4~5mg/l时反硝化也不受影响，但是这种情况持续时间短，因为风机的充氧能力有限，大比例回流时好氧末端溶解氧也会迅速下降。

分析主要原因可能是：a.硝态氮浓度高，传质推动力大，反硝化菌更多优先利用硝态氮中的氧进行呼吸；b.虽然液相中do>0.5mg/l，但是氧传质受阻，污泥絮体内部do很低，不足以抑制反硝化的进行。

③水温

高浓度总氮废水反硝化反应会释放大量的热，使得废水温度明显上升。反硝化反应热效应为35625kj/kgno-3（以n计），本系统按设计水量80m3/h、平均进水总氮700mg/l、出水总氮5mg/l计算，仅反硝化反应放热，就可以贡献550kw，使整个生化池水温上升5.9℃；这也与系统未开冷却塔时实测温升5~8℃基本一致（见图3）。

夏季来水水温高达30~35℃，加上环境温度高、散热差，生化池内水温很容易超过40℃，抑制微生物的生长，因此设置冷却塔十分必要。需要特别指出的是，常有人认为风机热风是导致水温上升的主要原因，实际情况是本系统风机的运行功率仅74kw，对温升的贡献率低于10%。

④污泥浓度及污泥负荷

经石灰除氟后，废水未经去除硬度便送至生物脱氮系统。经测量，废水的钙硬度基本与总氮浓度呈线性正相关，比例约（1~1.3）∶1，这使得反硝化产生的碱度（总氮浓度的3.57倍）过剩，几乎全部的钙硬度将转化为碳酸钙留存在生物脱氮系统；污泥中存在大量惰性物质，mlvss/mlss仅为0.25~0.35；但是由于沉淀池污泥下滑快无堆积、钙泥的助沉，以及气提对回流污泥絮体破坏小，生化池mlss一般可高达40000mg/l，mlvss一般在10000mg/l以上。

2020年1月—3月缺氧池污泥浓度及总氮负荷变化见图4。

从图4可以看出，该生物脱氮系统整个缺氧段的污泥负荷多为10~30mgtn/（gmlvss•d），得益于ibr工艺mlvss高的特点，其污泥总氮负荷并不比一般反硝化工艺高。根据各级缺氧池出水化验数据，缺氧池1是主要的反硝化场所，总氮去除率一般在80%以上。

3.4 系统出水总氮变化

系统出水总氮变化见图5。

当出水总氮≤5mg/l，在数据记录时皆以5mg/l计，因此实际总氮去除率部分高于图5中所列数据。总体来说，该生物脱氮系统自投运以来，出水水质稳定，总氮去除率一般在99.0%以上。截至2020年5月20日，出水水质化验次数总计约4700次，其中总氮≤5mg/l达2400余次，占51.1%；总氮为5.1~12mg/l共计2200余次，占46.8%。而近半年总氮≤12mg/l的次数占同时段总化验次数的99.5%。

系统设有超标回流机制，能确保全厂总排口总氮≤15mg/l达标排放。