导语:为贯彻落实《关于促进生态环境科技成果转化的指导意见》精神,进一步推动我省环保企业与科研院校协同创新,搭建环保企业与科研院校产学研用交流合作平台,及时把相关生态环境创新成果应用到具体生态环境保护项目,省环保产业协会组织环保企业与科研院校开展“环保企业与高校生态环保技术及人才精准对接会”。10月30日,第二场对接会在华南理工大学举办。为向社会推广更多高校先进技术成果,协会现开展高校科技成果推送工作。(技术资料均来自高校成果对接会技术成果)
随着环保废水排放标准的提高,对废水深度处理的要求也在不断提供,如何脱除废水中不可生物降解的有机物变得更加重要。臭氧作为强氧化剂,能够氧化废水中不可生物降解的有机物,且臭氧分解后形成氧气,并具有脱色、除臭效果,可以将部分不可生物降解的有机物转化为可生物降解的有机物。曝气生物滤池是处理低浓度有机废水的高效生化处理装置。臭氧与曝气生物滤池组合在一起,使化学氧化的有效性与曝气生物滤池的经济性相结合,具有占地面积小、处理效果好、可脱色、减少曝气生物滤池的曝气量等优势。
该技术已成功应用于纺织印染工业园、石油化工、煤化工、化学品码头仓储等领域的废水深度处理,原来不能达标排放的废水经过处理后,可以达标排放。
该技术与其它处理工艺相比,具有损伤简单、自动化程度高、处理效果稳定、处理成本低等优点,在运行过程中几乎没有污泥产生,减少了污泥处置等后续费用。通常深度处理每吨水的成本低于 1元,具有明显的社会和经济效益。
厌氧氨氧化技术是公认的最低碳节能的生物脱氮技术,有利于氨氮废水处理的碳达峰与碳中和。研究厌氧氨氧化的单位很多,但能大规模产业化应用的极少。
该技术相对于常规的硝化-反硝化脱氮技术,能节省 60%以上的曝气能耗及100%的有机碳源,且制造工艺过程中污泥产量极低,容积负荷比常规处理方法高 5-10倍。对低碳/氮比的氨氮废水处理,具有明显的低碳、节能、减排等优势。本团队研发了氨氮废水稳定的亚硝化方法,并将稳定的亚硝化应用于厌氧氨氧化工艺开发,开发出稳定的、适合于大规模工业化应用的厌氧氨氧化技术。
本团队通过实验室小试,50升、200升的中试,现场 10吨、30吨、50吨的工业化验证,成功开发出厌氧氨氧化工程化系统。该工艺已成功应用于垃圾渗滤液、高铁粪便高氨氮废水、印染丝光废水、混酸法氧化铁红高氨氮废水等领域的脱氨处理。所有的高氨氮废水(如污泥的厌氧消化液、电镀过程中产生的高氨氮废水、养殖场的高氨氮废水、矿山开采过程中形成的氨氮废水等,已做实验室处理可行性认证),经适当的预处理后,都能采用该技术来脱除废水中的氨氮及总氮。
以 1000mg/L的氨氮废水为例,若用常规的硝化-反硝化生物脱氮技术,处理一吨废水所需的碳源费用在 20元以上,电耗要 6-8元。若用厌氧氨氧化技术,碳源可以全部不投加,电耗可省一半,即每吨废水的处理成本可减少 20元以上,因此,新工艺具有明显的经济效益。
低浓度氨氮的厌氧氨氧化,几乎没有大规模工程化应用,且低浓度氨氮废水的废水量更多,应用的可能更广,更具有实际应用价值。
厌氧氨氧化相对于常规的硝化-反硝化脱氮技术,能节省 60%以上的曝气能耗及100%的有机碳源,具有明显的低碳、节能、减排等优势。但对于低浓度氨氮,由于难以实现低浓度氨氮的稳定亚硝化,故这项低碳节能的好技术,就难以应用于低浓度氨氮废水,特别是南方地区,有些低碳/氮比的市政污水。
本团队近年来集中了团队的主要力量,重点研发低浓度氨氮废水稳定的亚硝化,并取得重大突破,在低浓度氨氮的稀土矿山废水的厌氧氨氧化处理,电镀工业园的低浓度氨氮的综合废水,及广州市低碳/氮比生活污水,采用开发的新型亚硝化方法与厌氧氨氧化方法,都达到满意的处理效果。
南方一些乡城的低碳/氮比生活污水,COD只有100mg/L左右,氨氮在40~60mg/L,若要处理达到一级A的排放标准,要投加大量的碳源,采用开发的低浓度氨氮的稳定亚硝化及厌氧氨氧化,这种主流厌氧氨氧化的方法,则可以将此种生活污水的处理成本降低到原来的3分之1 ,且污泥处置量也大幅下降。
以稀土矿山废水为例,氨氮在50~150mg/L,采用低浓度氨氮的厌氧氨氧化工艺,处理成本只有常规的硝化反硝化工艺的四分之一,新工艺不仅能脱除废水中的氨氮,还能脱除废水中的总氮(TN)。以电镀工业园的综合废水为例,综合废水的氨氮在50~100mg/L,废水中的COD基本上都是难以生物降解的COD,采用厌氧氨氧化工艺,处理成本只有常规工艺的一半。因此,新工艺具有明显的经济效益。
该工艺“Fenton氧化+曝气生物滤池(BAF)”非膜法无浓水的垃圾渗滤液处理技术,以氧化铁红为载体,Fenton氧化用于去除 80%以上的 COD,脱色和改进废水的可生化性;BAF在添加特效生物酶和甲醇的环境下,进一步去除 50%以上的 COD和 90%以上的总氮。该技术实现了非膜法/非蒸发处理垃圾渗滤液稳定达标排放,无膜法浓相问题和蒸发结垢问题,出水可达到垃圾渗滤液排放标准(COD<100mg/L,总氮<40mg/L),低碳高效且可持续。该技术最大限度地提高了芬顿工艺的处理效率,突破了进口膜对垃圾渗滤液深度处理技术垄断的现状,实现了国有设备自主知识产权的工程化应用。
该技术从研发、生产到进入市场,经过反复的工艺改进和工程应用实践,已广泛应用于垃圾卫生填埋场垃圾渗滤液处理,其优质的出水标准及无浓缩液二次污染的优点获得市场的一致认可。
对于渗滤液深度处理的膜技术,目前国内大规模工程应用主要从国外引进膜处理技术,核心设备、器材均需从国外进口,存在投资运行费用高等缺点,严重阻碍我国垃圾填埋厂的可持续应用与发展。随着我国垃圾填埋场运营时间延长、膜工艺弊端越来越凸显,“Fenton氧化+曝气生物滤池(BAF)”非膜法工艺处理垃圾渗滤液技术无浓水产生,突破了进口膜对垃圾渗滤液处理技术垄断的现状,具有较强的工程应用性、经济优势和市场竞争力。
以该技术依托的设备已处理水量为 10000t/d垃圾渗滤液处理项目为例计算:芬顿流化床深度处理前渗滤液 COD约为 1000mg/L,处理后约为 100mg/L,削减量为90%;未处理前渗滤液 COD全年排污量为 3650t/a,处理后排污量 365t/a,削减量为 3285 t/a,具有明显的社会和经济效益。
由于染色过程中要投加 4%左右的盐,印染废水一般含有 0.8%左右的盐,废水经处理后,通过反渗透,淡水几乎是纯水,可以直接回用,浓水的盐含量升高到 1.5-2%。通过化学氧化脱除浓水中 COD的有机物,再通过软化方法,脱除浓水中的硬度,得到软盐水。将处理后的软盐水,回用到染色工序,既回用了水,又回用了盐,达到水和盐的双回用,且染色的质量与自来水和盐配出来的质量几乎一样。
目前该技术已有大规模工业化应用。采用该技术可以经济地大幅提高印染行业的水回用率,将印染废水的回用率从 50-60%提高到80-90%,同时能减少盐的排放。
该技术不仅提高废水的回用率、减少用水量与排水量,还具有一定的经济效益。处理一吨反渗透的浓水,成本为 5-7元,但可以回收 1吨水和 15-20公斤盐。若水价每吨 3元,盐每吨 500元,则即每回收一吨浓盐水,有 3.5-8元收益,具有广泛的社会和经济效益。