刘光
江苏南大环保科技有限公司 国家环境保护有机化工废水处理与资源化工程技术中心
摘 要：某公司排放的光伏生产废水，具有高氟离子、高氨氮、高总氮等特性。通过采用“分类收集+分类物化预处理沉淀+缺氧+好氧”的组合工艺可以使废水各项排放指标满足设计要求。工程实践表明，物化预处理沉淀工艺可去除氟离子，生化处理工艺能够稳定有效处理综合废水，出水水质达到接管标准。
关键词：氟离子；氨氮；总氮；光伏废水；预处理；生化处理
引言
光伏作为清洁能源，越来越受重视，但光伏板在生产过程中会产生大量废水，造成环境污染。此类废水酸碱性极强、氟离子浓度高、氨氮、总氮含量高，如废水排放不达标，直接排放会造成严重的环境污染问题。
1 工程概况
某公司生产光伏产品，配套的废水处理项目设计规模为2000m3/d，废水处理通过分类收集后进行分类预处理，再通过生化处理去除氨氮、总氮，设计水质、水量见下表1。
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本项目排水执行《电池工业污染物排放标准》（GB30484-2013）表2间接标准后接入城区污水厂处理，废水排放标准见下表2。
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2 工艺处理
2.1 废水处理工艺流程
该项目废水处理的难点在氟离子、氨氮和总氮。首先，必须对废水进行预处理，去除氟离子，再通过生化系统稳定去除氨氮、总氮。废水处理流程见图1。
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2.2 处理单元功能性分析
（1）物化预处理单元：采用物化预处理沉淀工艺主要目的是中和PH值、去除氟离子等污染物，为后续生化奠定基础。
一级除氟采用钙沉淀法，过程中通过石灰控制pH在7~8，同时补加一定量的氯化钙使钙离子的添加量与氟离子基本持平，满足产生氟化钙的需要，达到一级沉淀的工艺要求，投加PAM絮凝后进行沉淀，出水含氟在20-30mg/L。该过程中必须使石灰水与废水有较大的混合强度，快速混合，防止石灰被氟化钙包裹，使石灰的投加量增大。
一级沉淀除氟后，进行二级除氟，投加氯化钙和硫酸铝，控制PH在7左右，进行石灰与铝盐共同沉淀法【1】，使出水含氟小于8mg/L。由于氟离子在水体中的溶解度为7.8mg/L，因此只采用产生氟化钙的方法不能使其出水达到8mg/L以下，必须同时使用铝盐吸附过程才能达到要求。该过程中必须使药剂与废水有较大的混合强度，快速混合，防止药剂包裹，提高药剂利用率。
由于前端投加过量的钙离子（为除氟必须的过量的钙离子）残留在水中，会导致后续的处理工艺大量结垢，严重影响后续工艺的正常运行，水处理装置的结垢是采用石灰除氟法的通病【2】，大量的工程实践中，钙在整个处理系统中结垢造成大量的设备损坏和管路堵塞的情况，为此一方面在加药上通过大量实验寻找最优加药量，降低钙离子残留，一方面采用三级沉淀的方法，投加少量的纯碱除去残留钙离子，保障后续工艺设施和设备的安全长久运行。
（2）生化处理单元：两级A/O系统主要目的是去除氨氮和总氮，在好氧段硝化细菌作用下使氨氮转化成硝态氮, 在缺氧段投加醋酸钠作为碳源，按质量比4:1投加，反硝化细菌使硝态氮转为氮气逸出达到去除总氮的目的【3】,其中硝化反应分为两步进行：亚硝化和硝化。硝化反应过程方程式如下所示：
①亚硝化反应：NH4++1.5O2→NO2-+H2O+2H+
②硝化反应：NO2-+0.5O2→NO3- ?
③总的硝化反应：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+ ?
反硝化反应过程分三步进行，反应方程式如下所示(以甲醇为电子供体为例)：?
第一步：3NO3-+CH3OH→3NO2-+2H2O+CO2?
第二步：2H++2NO2-+CH3OH→N2+3H2O+CO2?
第三步：6H++6NO3-+5CH3OH→3N2+13H2O+5CO2
泥水在二沉池分离，污泥回流至一级A段，并根据污泥量及时排泥，清水达标外排。
2.3 主要构筑物功能及参数
基于“分类收集+分类物化预处理沉淀+缺氧+好氧”的设计理念、工艺流程图和大量试验数据，本项目构筑物主要参数和功能如表3。
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3 处理效果分析
3.1运行效果
项目工程建成后，出水水质稳定，各单元出水水质见表4。
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3.2 技术经济分析
从废水处理装置总投资金额来看，约为1800万元，包含设计、设备及电仪、安装、土建、调试等，按运行数据计算，本项目的废水处理成本为15.35元，见表5。药剂费、污泥处置费占多数，保证处理效果的同时，要少投药，少产泥。
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注：水量中包括生活污水量
4 结论与展望
4.1 结论
（1）项目通过对废水进行预处理，含氟废水经过三级除氟后，氟离子可以稳定在8ppm以下，满足排放要求。
（2）通过生化系统稳定去除氨氮、总氮，当进水总氮符合设计时，按质量比4:1投加醋酸钠后，控制好溶解氧、污泥回流等参数后总氮可以稳定达标，同时项目其他各项排放指标均能满足设计要求。
4.2 展望
（1）通过对硝酸菌和亚硝酸菌在动力学特性的差异的利用，短程硝化反硝化能够将硝化反应控制在NO2-N阶段，使得NO2-N得到大量的积累，而后发生反硝化脱氮反应。
（2）相比于传统的生物脱氮工艺，厌氧氨氧化技术在厌氧条件下，电子供体为氨，电子受体为硝酸盐或亚硝酸盐，进而将氨氧化成氮气，不仅节省了供氧量，同时降低了传统生物脱氮工艺中所需的碳源【5】。
参考文献：
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[5] 唐崇俭，郑平，陈建伟，胡安辉.基于基质浓度的厌氧氨氧化工艺运行策略.《CNKI;WangFang》,2009