煤氣化高氨氮廢水處理A/O工藝

　　1、裝置概況

　　該煤氣化廢水處理裝置采用A/O工藝，原設(shè)計(jì)處理后的污水符合《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13458―2001)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

　　1.1 設(shè)計(jì)處理能力

　　設(shè)計(jì)污水處理量為Q=80m3/h，設(shè)計(jì)處理污水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

　　1.2 煤氣化裝置廢水特點(diǎn)

　　煤氣化裝置生產(chǎn)產(chǎn)生的高濃度廢水，水質(zhì)成分復(fù)雜，污染物濃度高。廢水中含有大量的酚類、聯(lián)苯、吡啶、吲哚和喹啉等難降解有機(jī)污染物，還含有氰和氨氮等有毒有害物質(zhì)，屬較難生化降解的高濃度有機(jī)工業(yè)廢水。

　　其水質(zhì)特點(diǎn)主要有：①氨氮濃度較高，對(duì)微生物的活性有抑制和毒害作用;②B/C比低，可生化性差，COD降解困難;③碳氮比嚴(yán)重失調(diào);④水質(zhì)波動(dòng)大。

　　2、工藝路線

　　根據(jù)煤氣化廢水COD氨氮濃度高、廢水溫度高、難于生化降解等特點(diǎn)，本裝置污水處理工藝采用了預(yù)處理―厭氧―好氧(A/O)工藝路線。分為預(yù)處理、厭氧、好氧、泥水分離和污泥脫水5個(gè)單元。

　　2.1 工藝流程

　　工藝流程如圖1所示。

　　2.2 各工序簡(jiǎn)介

　　2.2.1 預(yù)處理單元

　　接納上游裝置區(qū)排放的廢水，分離出污水中的雜質(zhì)，降低污水的溫度，配制營(yíng)養(yǎng)鹽，調(diào)節(jié)水質(zhì)，為后續(xù)生化單元提供合格而穩(wěn)定的廢水。

　　由煤氣化裝置區(qū)自流排入的生產(chǎn)廢水和生活污水及初期雨水，經(jīng)機(jī)械格柵去除雜質(zhì)后，用泵提升進(jìn)入均質(zhì)池，經(jīng)過(guò)均質(zhì)提升進(jìn)入缺氧單元，根據(jù)均質(zhì)池的水質(zhì)檢測(cè)情況，投加磷酸鹽溶液和甲醇，調(diào)節(jié)水質(zhì)。

　　2.2.2 缺氧單元

　　經(jīng)過(guò)預(yù)處理單元均質(zhì)、調(diào)節(jié)后的污水，自流進(jìn)入缺氧生物處理池。同時(shí)，好氧池出口來(lái)的回流污水與污泥回流池來(lái)的回流污泥，也進(jìn)入缺氧池(A池)。

　　在水下攪拌機(jī)的作用下，缺氧池中的活性污泥保持懸浮狀態(tài)，與污水充分混合，活性污泥中的反硝化細(xì)菌利用廢水中硝態(tài)氮和含碳有機(jī)物進(jìn)行反硝化作用，使硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)?，含碳有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CO2和水，獲得同時(shí)除碳和脫氮的效果。

　　2.2.3 好氧單元

　　缺氧池出口的污水自流進(jìn)入好氧生物處理池(O池)。在鼓風(fēng)機(jī)、曝氣頭組成的曝氣系統(tǒng)的作用下，好氧池中的活性污泥獲得充足的溶解氧，并保持懸浮狀態(tài)，與污水充分混合并進(jìn)行反應(yīng)。

　　(1)廢水中的含碳有機(jī)物(BOD)被活性污泥中好氧微生物氧化分解為CO2和水;

　　(2)原廢水中的有機(jī)氮在酶的作用下，通過(guò)氨化作用轉(zhuǎn)化為氨氮;

　　(3)活性污泥中的硝化細(xì)菌在有氧的條件下，通過(guò)硝化作用，將氨氮氧化為亞硝態(tài)氮，并進(jìn)一步氧化為硝態(tài)氮。

　　硝化反應(yīng)要消耗大量的堿度，需要及時(shí)在好氧池中投加氫氧化鈉，補(bǔ)充堿度，并調(diào)節(jié)pH值。經(jīng)過(guò)好氧池的處理，污水中大部分有機(jī)物被去除，有機(jī)氮和氨氮絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)橄鯌B(tài)氮。

　　好氧池出口的污水大部分回流至缺氧池入口，在缺氧池進(jìn)行反硝化反應(yīng)去除硝態(tài)氮，回流比控制在200%~400%。小部分的好氧池出口污水，自流進(jìn)入二沉池。

　　2.2.4 泥水分離單元

　　經(jīng)A/O池處理后的污水，去除了絕大部分的有機(jī)物和氨氮，水質(zhì)得到了凈化，自流進(jìn)入二沉池沉淀，進(jìn)行泥水分離。二沉池的上清液，自流進(jìn)入監(jiān)護(hù)池，經(jīng)檢測(cè)水質(zhì)合格后，經(jīng)泵提升通過(guò)污水管線外排。

　　3、裝置運(yùn)行情況

　　該裝置自2006年投運(yùn)以來(lái)，運(yùn)行情況良好，氨氮去除率保持90%以上，COD去除率保持在80%左右，出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家GB8978―1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。2014年進(jìn)出水主要污染物分析數(shù)據(jù)如表2所示。

　　3.1 裝置影響因素

　　在實(shí)際運(yùn)行中，裝置的處理效果主要受以下幾個(gè)方面的影響。

　　3.1.1 水溫

　　本裝置微生物最適合的生長(zhǎng)溫度是20~40℃，一般不低于10℃，在10~40℃，處理效果隨溫度升高而增加，隨溫度降低而遞減，故冬天處理效果相對(duì)較差，夏季要開(kāi)啟冷卻塔降溫，另外要防止溫度太大波動(dòng)。

　　3.1.2 pH值

　　硝化菌對(duì)pH值變化十分敏感。亞硝酸菌和硝酸菌分別在pH值7.0~7.8和7.7~8.1時(shí)活性最強(qiáng)，pH值超出這個(gè)范圍，活性就大大減小。硝化反應(yīng)中每氧化1g氨氮要消耗堿度7.14g(以CaCO3計(jì))。一般污水對(duì)于硝化反應(yīng)來(lái)說(shuō)，堿度往往是不充足的。因此，在硝化反應(yīng)中，如果不補(bǔ)充堿度，就會(huì)使pH值急劇降低，導(dǎo)致硝化反應(yīng)速率下降，造成處理效果不佳。

　　3.1.3 溶解氧

　　溶解氧DO值需要較高，如果DO值低，則氧化處理不完全，處理效果明顯下降，甚至導(dǎo)致活性污泥死亡、腐化、上浮;DO值太高，又可導(dǎo)致活性污泥老化，結(jié)構(gòu)疏松，引起污泥沉降性能變差，污水得不到凈化。一般控制好氧池內(nèi)DO值為2~4mg/L，能取得最佳的處理效果。

　　3.1.4 回流比

　　混合液回流的作用是向缺氧池提供硝態(tài)氮，作為反硝化的電子受體，污泥回流主要作用是保持系統(tǒng)的活性污泥平衡?；亓鞅鹊拇笮?，對(duì)脫氮效果有直接的影響?；亓鞅忍?，大部分硝態(tài)氮隨二沉池出水流出，影響脫氮效率?；亓鞅忍?，可能使缺氧池溶解氧濃度增加，破壞缺氧池環(huán)境，也使得缺氧池實(shí)際停留時(shí)間減少，從而使反硝化率下降，同時(shí)也增加了回流液提升的動(dòng)力費(fèi)用。

　　3.1.5 營(yíng)養(yǎng)質(zhì)

　　原生物的營(yíng)養(yǎng)包括水、碳源、氮源、磷及無(wú)機(jī)鹽等。要保持一定的碳源(BOD5)，BOD5過(guò)低細(xì)菌營(yíng)養(yǎng)不足，還會(huì)造成活性污泥自身分解，當(dāng)BOD5<100mg/L，要投加甲醇等碳源; BOD5過(guò)高，殘存于處理水中的有機(jī)物也相應(yīng)提高，硝化段的 含碳有機(jī)質(zhì)濃度高，會(huì)使生長(zhǎng)速率高的異養(yǎng)菌迅速繁殖，從而 使自養(yǎng)性的硝酸菌得不到優(yōu)勢(shì)，結(jié)果降低了硝化速率，使出 水水質(zhì)下降。一般營(yíng)養(yǎng)比例為 BOD5 ∶ N ∶ P=100 ∶ 5 ∶ 1。 因煤氣化裝置污水中氨氮較高，而 BOD5、磷相對(duì)較低，因此 生化反應(yīng)中只補(bǔ)加甲醇和磷酸鹽。 4 優(yōu)化措施 近幾年來(lái)，由于煤氣化裝置生產(chǎn)改進(jìn)，運(yùn)行負(fù)荷越來(lái)越高， 導(dǎo)致生產(chǎn)廢水中的氨氮、COD 指標(biāo)上升，超過(guò)裝置的原設(shè)計(jì) 負(fù)荷，其中氨氮平均達(dá)到300mg/L 左右，COD 達(dá)到600mg/ L 左右，經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有 A/O 裝置進(jìn)行優(yōu)化，改善硝化反應(yīng)效果， 提高硝化反應(yīng)速率，出水水質(zhì)情況得到保證。 4.1 提高好氧池pH值、溶解氧 提高好氧池的 pH 值，控制在8.5~9.0，提高好氧池內(nèi)的溶 解氧濃度，控制在4~6mg/L，對(duì)生化微生物經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培 養(yǎng)馴化，使得硝化速率大大提高，超過(guò)0.04kg/(kg ? d)。 4.2 提高回流比，避免生化系統(tǒng)遭受沖擊 提高好氧池出口混合液的回流比，控制在400%~600%， 使得原污水在進(jìn)入缺氧池時(shí)得到稀釋，避免高濃度氨氮對(duì)微 生物的毒害和沖擊作用。 4.3 優(yōu)化營(yíng)養(yǎng)源，提高污泥濃度，延長(zhǎng)污泥齡 在 A/O 池內(nèi)投加適量的生物促生劑和生物解毒劑，促進(jìn) 微生物的增長(zhǎng)，消除高濃度氨氮對(duì)微生物的毒害作用，保證 了生化系統(tǒng)不受到高濃度污水的沖擊，在受到?jīng)_擊后，能夠 迅速地恢復(fù)處理能力。保持 A/O 池內(nèi)的污泥濃度處于較高水 平，控制在6~10g/L，延長(zhǎng)污泥齡至45d 以上，處理效果大大 增強(qiáng)。><100mg/L，要投加甲醇等碳源;BOD5過(guò)高，殘存于處理水中的有機(jī)物也相應(yīng)提高，硝化段的含碳有機(jī)質(zhì)濃度高，會(huì)使生長(zhǎng)速率高的異養(yǎng)菌迅速繁殖，從而使自養(yǎng)性的硝酸菌得不到優(yōu)勢(shì)，結(jié)果降低了硝化速率，使出水水質(zhì)下降。一般營(yíng)養(yǎng)比例為BOD5∶N∶P=100∶5∶1。因煤氣化裝置污水中氨氮較高，而B(niǎo)OD5、磷相對(duì)較低，因此生化反應(yīng)中只補(bǔ)加甲醇和磷酸鹽。

　　4、優(yōu)化措施

　　近幾年來(lái)，由于煤氣化裝置生產(chǎn)改進(jìn)，運(yùn)行負(fù)荷越來(lái)越高，導(dǎo)致生產(chǎn)廢水中的氨氮、COD指標(biāo)上升，超過(guò)裝置的原設(shè)計(jì)負(fù)荷，其中氨氮平均達(dá)到300mg/L左右，COD達(dá)到600mg/L左右，經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)有A/O裝置進(jìn)行優(yōu)化，改善硝化反應(yīng)效果，提高硝化反應(yīng)速率，出水水質(zhì)情況得到保證。

　　4.1 提高好氧池pH值、溶解氧

　　提高好氧池的pH值，控制在8.5~9.0，提高好氧池內(nèi)的溶解氧濃度，控制在4~6mg/L，對(duì)生化微生物經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的培養(yǎng)馴化，使得硝化速率大大提高，超過(guò)0.04kg/(kg?d)。

　　4.2 提高回流比，避免生化系統(tǒng)遭受沖擊

　　提高好氧池出口混合液的回流比，控制在400%~600%，使得原污水在進(jìn)入缺氧池時(shí)得到稀釋，避免高濃度氨氮對(duì)微生物的毒害和沖擊作用。

　　4.3 優(yōu)化營(yíng)養(yǎng)源，提高污泥濃度，延長(zhǎng)污泥齡

　　在A/O池內(nèi)投加適量的生物促生劑和生物解毒劑，促進(jìn)微生物的增長(zhǎng)，消除高濃度氨氮對(duì)微生物的毒害作用，保證了生化系統(tǒng)不受到高濃度污水的沖擊，在受到?jīng)_擊后，能夠迅速地恢復(fù)處理能力。保持A/O池內(nèi)的污泥濃度處于較高水平，控制在6~10g/L，延長(zhǎng)污泥齡至45d以上，處理效果大大增強(qiáng)。

　　經(jīng)過(guò)優(yōu)化，該裝置出水水質(zhì)良好，處理效率大大提升，2016年進(jìn)出水主要污染物分析數(shù)據(jù)如表3所示。

　　5、結(jié)語(yǔ)

　　工程實(shí)踐表明，采用A/O工藝處理煤氣化廢水是可行的，該工藝出水水質(zhì)達(dá)到GB8978―1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。在上游裝置負(fù)荷提升，來(lái)水氨氮指標(biāo)超過(guò)設(shè)計(jì)負(fù)荷近2倍的情況下，經(jīng)過(guò)優(yōu)化工藝，出水水質(zhì)仍然能夠得到保證，為企業(yè)執(zhí)行GB31571―2015《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》打下了基礎(chǔ)。(來(lái)源：中國(guó)石化巴陵石化分公司)