隨著(zhù)近年來(lái)人們對清潔能源的重視，太陽(yáng)能行業(yè)加速發(fā)展，尤以晶體硅太陽(yáng)能電池板發(fā)展最為成熟。在電池板制作過(guò)程中，會(huì )排出大量的含高氮(硝氮氮)廢水，需要進(jìn)行處理。高氮(硝態(tài)氮)廢水氮濃度高，處理難度大?；谖宜緦τ诤叩獜U水處理豐富的工程經(jīng)驗，并結合光伏廠(chǎng)電池片廢水水質(zhì)特性，該工廠(chǎng)采用高效生物脫氮工藝對含氮(硝態(tài)氮)廢水進(jìn)行處理，經(jīng)處理后的出水濃度如總氮、SS等指標滿(mǎn)足《電池工業(yè)污染物排放標準》(GB30484-2013)中間接排放標準，即T-N≤40mg/L、SS≤140mg/L。

　　1、某光伏廠(chǎng)電池片廢水改造項目概況

　　江蘇省某光伏廠(chǎng)在生產(chǎn)中會(huì )排放約1500m3/d的含氮(硝態(tài)氮)廢水。其中濃氮廢液30m3/d(硝態(tài)氮濃度為48000mg/L)，稀氮廢水1470m3/d(硝態(tài)氮濃度為250mg/L)。原污水站采取濃氮廢液直接委外處理，稀氮廢水經(jīng)過(guò)除氟后排入下游污水廠(chǎng)的處理方式，污水處理費用高達300萬(wàn)元/月。工廠(chǎng)為了減少污水處理費用，于2019年8月進(jìn)行污水站升級改造，增加高效生物脫氮工藝系統，2019年11月開(kāi)始工藝調試，調試周期35d，最終出水達到《電池工業(yè)污染物排放標準》(GB30484-2013)中間接排放標準。

　　1.1 廢水水質(zhì)水量

　　濃、稀氮廢水經(jīng)過(guò)污水站含氟處理系統處理并混合后，水質(zhì)如表1所示。

　　1.2 工藝流程

　　廢水站的工藝流程

　　廢水進(jìn)入高效脫氮調配池。調配池分兩格，第一格內設空氣攪拌系統，在均勻水質(zhì)水量的同時(shí)強制去除廢水中少量的雙氧水(過(guò)氧化氫)，第二格設置潛水攪拌機。

　　在調配池內投加甲醇，作為后續脫氮反應的碳源。調配池內設置自動(dòng)加溫裝置，控制池內廢水溫度。調配池內廢水pH高于8時(shí)，自動(dòng)投加H2SO4溶液，調整廢水pH。調配池出水經(jīng)過(guò)泵提升至高效脫氮反應器，廢水從脫氮反應器底部進(jìn)入，脫氮反應器底部布有可均勻布水的布水管，布水管上開(kāi)有等間距但不同孔徑的布水孔，從而實(shí)現均勻布水的目的。均勻上升的廢水中總氮(硝態(tài)氮)在反應器中與反硝化顆粒污泥充分接觸，在此過(guò)程中，反硝化顆粒污泥中反硝化菌利用投加的甲醇碳源將廢水中的總氮(硝態(tài)氮)吸收及降解，轉化為氮氣。氮氣、泥、水混合液在裝置頂部的三相分離器中進(jìn)行固、液、氣的三項分離。高效脫氮反應器出水設置在線(xiàn)總氮(硝態(tài)氮)測定儀，達標水自動(dòng)排放，不達標水自動(dòng)回流至調配池內重新處理。脫氮反應器的污泥定期排入污泥池。

　　2、主要構筑物及設備

　　2.1 調配池

　　調配池1座，按1500m3/d進(jìn)水量設計。收集含氟處理出水，池內投加必要的碳源及營(yíng)養物質(zhì)等。池體尺寸10.3m×7.4m×6.5m，有效水深6.0m，池體總有效容積458m3，有效停留時(shí)間7.30h，地上鋼筋混凝土結構，池內進(jìn)行三布五油FRP防腐。

　　2.2 高效脫氮反應器

　　高效脫氮反應器2座，碳鋼防腐罐體，按1500m3/d進(jìn)水量設計。反應器進(jìn)水同循環(huán)泵出水在反應器外部匯合后進(jìn)入其底部配水系統，攪動(dòng)沉積在反應器底部反硝化顆粒污泥，均勻布水的同時(shí)保證廢水同反硝化顆粒污泥充分接觸。高效脫氮菌種高比活性(1.5gNO3-N/gVSS.d以上)和反硝化細菌高濃度(15g/L以上)，使反應器具有高效去除廢水中總氮的能力(硝態(tài)氮去除率達到97%以上)。單座反應器尺寸準6.5m×18m，兩座總有效容積1193m3，有效停留時(shí)間18h，容積負荷(TNUV)大于2.5kg?m-3?d-1。

　　2.3 藥劑配置及投加系統

　　(1)硫酸投加系統。使用40%的稀硫酸，投加量根據調配池進(jìn)水的pH自動(dòng)調整。

　　(2)營(yíng)養鹽投加系統。營(yíng)養鹽為液體，主要成分為鐵、鎳、P等微量元素。投加量為12kg/d。

　　(3)甲醇投加系統。使用濃度為99.99%的甲醇，投加量為3450kg/d。甲醇儲罐采用不銹鋼浮頂罐，容積8m3。甲醇投加系統考慮防爆要求。

　　2.4 自控檢測控制系統

　　為保證高效脫氮工藝處理效果，整個(gè)處理系統安裝了自控儀表及PLC自控系統。

　　(1)設置液位計持續監測調配池液位，并與高效脫氮反應器進(jìn)水管路上的氣動(dòng)調節閥及流量計連鎖。

　　(2)在線(xiàn)pH計連續檢測調配池內pH，當pH不在合適范圍內時(shí)，通過(guò)控制硫酸投加泵的啟停來(lái)自動(dòng)調節廢水pH。

　　(3)在線(xiàn)溫度計連續監測調配池內的廢水溫度，當溫度不在合適范圍內時(shí)，通過(guò)控制蒸汽管路上自動(dòng)閥門(mén)的啟停來(lái)自動(dòng)調節廢水溫度。

　　(4)設有COD在線(xiàn)監測儀、氟離子在線(xiàn)監測儀、氨氮在線(xiàn)監測儀、電導率在線(xiàn)監測儀，當以上監測數據不在設定范圍內時(shí)，系統會(huì )自動(dòng)給出報警信號，并自動(dòng)關(guān)閉高效脫氮反應器的進(jìn)水。

　　(5)設有總氮在線(xiàn)監測儀，系統能自動(dòng)根據高效脫氮反應器進(jìn)水流量、進(jìn)水硝酸鹽氮(總氮減氨氮)計算所需的甲醇量，并由甲醇投加管路上的流量計控制甲醇投加泵的頻率，確保甲醇精確投加，既保證了總氮穩定達標，又避免了甲醇的浪費。

　　3、主要設備和參數

　　該工藝主要設備和參數如表2所示。

　　4、工藝調試及運行控制要點(diǎn)

　　4.1 污泥培養馴化

　　脫氮系統調試的主要工作是污泥馴化培養。脫氮反應器內初始啟動(dòng)的污泥，一部分為我公司自行培養的高效脫氮污泥(體積1t)，另外為厭氧顆粒污泥，體積為190t。兩種污泥混合一并投入2座高效脫氮反應器，脫氮反應器進(jìn)廢水至頂部出水堰板剛出水為止，開(kāi)啟脫氮反應器的循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)，每4h監測脫氮反應器內廢水的總氮(硝態(tài)氮)及COD濃度，并通過(guò)鏡檢，觀(guān)察污泥中微生物活性及數量。當廢水的總氮(硝態(tài)氮)濃度小于34mg/L時(shí)，開(kāi)始小流量連續進(jìn)水，進(jìn)水量以保證出水總氮不超過(guò)34mg/L為宜。經(jīng)過(guò)35d的工藝調試，廢水中的總氮(硝態(tài)氮)去除效果穩定，鏡檢發(fā)現大量紅色的顆粒污泥，其直徑集中分布在0.5~2mm(詳見(jiàn)圖2-高效脫氮顆粒污泥)。故認為脫氮系統的污泥馴化成功。

　　4.2 運行控制要點(diǎn)

　　(1)廢水溫度控制在25℃以上。溫度對脫氮反應器運行效果有較大影響，水溫低于20℃時(shí)，處理效果較差。此項目對脫氮反應器進(jìn)行了保溫并設置了蒸汽加熱系統，能很好地將廢水水溫控制25℃~30℃之間。

　　(2)專(zhuān)屬營(yíng)養液的投加。廢水中微量元素的缺失，會(huì )影響高效反應器的處理效果。我們針對此類(lèi)廢水缺少的微量元素，專(zhuān)門(mén)配置了專(zhuān)屬的營(yíng)養液，按需加入脫氮反應器內。

　　(3)控制調配池內廢水雙氧水濃度低于0.5mg/L。雙氧水濃度高于0.5mg/L時(shí)，會(huì )造成脫氮效率下降，脫氮菌種死亡。當廢水中雙氧水濃度超標時(shí)，加大調配池鼓風(fēng)機的曝氣量，并人工投加還原劑來(lái)降低雙氧水的值。

　　(4)控制廢水中鈣離子濃度低于600mg/L。調試初期，鈣離子的存在可以降低微生物的Zeta電位，減小微生物之間相互作用的力，促進(jìn)顆粒污泥的快速產(chǎn)生。但隨著(zhù)鈣離子累計，高效脫氮污泥日℃鈣化，污泥活性逐漸降低，較高的鈣離子，會(huì )加劇污泥鈣化。反應器進(jìn)水鈣離子濃度高于1000mg/L時(shí)，一般在3個(gè)月左右就要補充高效脫氮污泥，當鈣離子濃度低于600mg/L時(shí)，污泥更換時(shí)間可以延長(cháng)到6個(gè)月或更長(cháng)。

　　4.3 運行效果分析

　　系統調試結束后，第三方檢測機構檢測數據顯示廢水經(jīng)處理后，出水水質(zhì)優(yōu)于《電池工業(yè)污染物排放標準》(GB30484-2013)中間接排放標準，水質(zhì)檢測數據如表3所示。

　　由表3可知，高效脫氮反應器對于廢水中的總氮(硝態(tài)氮)去除率非常高(97%)。脫氮反應器底部經(jīng)過(guò)特殊設計的布水方式，可以確保脫氮反應器均勻布水，大大提升裝置容積的利用效率，提高總氮的去除效率。

　　5、技術(shù)經(jīng)濟分析

　　污水運行費用包含藥劑費、電費、蒸汽費用。藥劑費用為8.43元/m3(甲醇8.28元/m3廢水，營(yíng)養鹽0.15元/m3廢水)，電費為0.17元/m3廢水，蒸汽費用為0.48元/m3廢水，合計費用9.09元/m3廢水。月運行費用約41萬(wàn)元，比改造前節約259萬(wàn)元/月。

　　6、結論

　　針對光伏電池片高氮(硝態(tài)氮)廢水，采用高效生物脫氮工藝，處理效果能達到設計要求，不但解決了達標排放的環(huán)保要求，還大大節約了運行費用?？偣こ掏顿Y1223萬(wàn)元，系統運行費用合9.09元/m3廢水。運行結果表明最終出水優(yōu)于《電池工業(yè)污染物排放標準》(GB30484-2013)中間接排放標準。