好氧工艺处理氮肥生产废水

缺氧/厌氧/微氧/好氧工艺处理氮肥生产废水所属行业水处理关键词脱氮工艺污水处理废水处理摘要采用缺氧/厌氧/微氧/好氧生物工艺处理15000ni3/d氮肥化工企业废水，对不额外投加碳源条件下的运行效能进行了分析COD、氨氮和总氮污泥负荷分别为

0.

020.07kgC0D/kgMLSS-d、〜

0.OrO.04kgNH3-N/kgMLSSd和

0.02~

0.05kgTN/kgMLSSd,其去除率基本稳定在65%、90%和56%以上，出水水质满足国家和地方标准限值要求控制微氧池D0为

0.6mg/L.pH值为

7.8,亚硝酸盐积累率达到48%将混合液回流比提高至150%,处理系统具有短程硝化反硝化运行特征能耗检测和分析表明,该工艺吨水和COD比能耗分别达到

0.43kW,h/m3和

1.51kW,h/kg,氨氮和总氮比能耗分别为

3.43kW,h/kg和

2.94kW.h/kg,可实现低能耗生物脱氮运行关键词氮肥生产废水;A2/02工艺；脱氮;污泥负荷;短程硝化反硝化；能耗分析;运行效能；我国氮肥生产企业长期以来排放废水中有机物与总氮的比值仅为12,不能满足常规脱氮工艺对处理水质碳氮比的需求，因此常需要额外〜投加甲醇等有机物对碳源进行补充，处理成本过高;而目前，国内外对合用于低碳氮比废水的如短程硝化反硝化、厌氧氨氧化等新型脱氮工艺多处于实验室研究阶段，工程应用实例很少因此，作者从实际污水处理厂倒置A2/0工艺系统中好氧区部分区段在控制低浓度DO运行时其脱氮效果明显提高的现象中受到启示，并结合好氧区低溶解氧区域分布与总氮去除率关系初步分析结果,提出缺氧/厌氧/微氧/好氧工艺A2/02工艺，在中试取得较好生物脱氮效果的基础上，应用于河南某氮肥化工企业废水处理站15000m3/do运行结果表明，在不额外投加碳源的条件下，出水COD、氨氮、总氮等水质指标均达到国家和河南省《合成氨工业水污染物排放标准》O在A2/02系统中，由于存在多个不同运行条件的功能区，且较倒置A2/0工艺增加了一个微氧区向厌氧区的混合液回流，因此其运行状况更加复杂，各种氮化合物浓度在不同功能区中由于稀释和降解而变化多样为深入了解该系统的运行情况，依据系统处理效果、各功能区碳源消耗、氮化物浓度沿程分布和运行参数变化，对其反应过程进行分析，证实了A2/02工艺生物脱氮过程具有短程硝化反硝化的特征借鉴城市污水厂中的比能耗指标对A2/02生物处理系统进行能耗分析，为国内同类废水生物脱氮处理提供借鉴1工程概况

1.1原水水质河南某大中型煤化工企业的生产能力已分别达到24X104t/a合成氨、40X104t/a尿素、6X104t/a精甲醇、6X104t/a甲胺和6义10£/2二甲基甲酰胺（口乂力实际综合排水和设计处理水质见表lo废水碳氮比在12的范围内波动，具有明显的低碳氮比水质特征；综〜合排水具有较好的可生化性（B/C值约为

0.45）,可为废水生物脱氮处理提供第一类碳源财瞄跳神机$1血AduJ Hkrdiiuih dtiUtttttXb krtiiztr|ralirika Mbitwater utalioo1gpHlBXV*L00/«1Q,（4“「）（飞70-45035-35450万・20Dst「一」惟林国

8.0-

9.5SO-MO U-25O30-150125-190WHIMIIS450DO1001251506-9C50t2015侬的6-945015）1价出**的南信科20i1BODpaMMMM H*Kt博木岑古代・M）（CB籽1蕊偷$扁）（GB1M5i-加）的表118儆斤

1.2A2/02工艺系统该企业采用A2/02工艺处理综合废水，设计规模为15000m3/d,工艺流程见图lo该工艺是在现有倒置A2/0工艺的基础上，通过控制微氧池中D0浓度、pH值，并增加微氧池至厌氧池的混合液回流来使短程硝化反硝化成为系统脱氮的主要途径之一，实现低碳氮比氮肥生产废水高效低耗脱氮废水首先进入缺氧池，与回流污泥及来自好氧池的回流液混合进行反硝化脱氮然后进入厌氧池，在此与来自微氧池的回流液混合进行短程反硝化;厌氧池中安装填料，为厌氧氨氧化的发生提供一定的可能性接着废水进入微氧池中进行以短程硝化为主的硝化反应，反应后的出水进入好氧池中进行全程硝化反应通过以上生物组合池的处理后，废水中大部份氨氮、总氮和有机物被去除各反应池设计运行参数如表2所示系统内污泥浓度维持在2000-3000mg/L,监测期间水温为2030℃〜区Q工艺通程1一一~~A ley*/M y»te*r森工艺计运行2AOb ift2I MTA-/*a所属行业水处理关键词脱氮工艺污水处理废水处理2结果与讨论

2.1A2/02工艺对污染物的去除效果调试完成后，对A2/02工业化装置进行3个月的连续监测，考察其对COD、氨氮和总氮的处理效果监测期间进水COD、氨氮和总氮的变化幅度均较大，且COD超出设计进水水质下限频率为

95.6%,氨氮和总氮超出设计进水水质上限频率为7%和5%,表明实际水质碳氮比明显低于设计水质在此情况下，出水COD、氨氮和总氮分别满足

50、15和50mg/L排放标准限值的达标率挨次为

94.2%、

94.7%和

90.2%,表明A2/02工艺对COD、氨氮和总氮具有良好的去除效果和较好的抗冲击负荷能力

2.2污泥负荷与处理效果关系监测期间各污染物的去除率都有随着污泥负荷升高而升高的趋势COD负荷多集中在

0.02-

0.07kgeOD/kgMLSS•d范围内,去除率约为65%90%;氨氮和总氮负荷分别集中在

0.OP〜

0.04kgNH3-N/kgMLSS,d fl

0.02-

0.05kgTN/kgMLSSd范围内，去除率分别为90%97%和56%73%总体来说，在监测期间污染物能够〜〜得到较好的去除，这也为同类工程设计和运行提供了借鉴

2.3污泥沉降性能在运行期间系统内SVI值比较稳定，基本都在60100mL/g之间虽〜然微氧池中D0浓度平均惟独

0.6mg/L,但由于其后端好氧池内DO浓度维持在较高水平

2.2mg/L,并且停留时间达到9h,因此并未对污泥的沉降性能造成显著的影响，有效避免了常规低D0条件下短程硝化反硝化工艺中常见的污泥膨胀问题

2.4C0D、氮化合物浓度和控制参数沿程分布在稳定运行状态下，对A2/02系统各功能区中COD和各类氮化合物浓度及运行控制参数进行30d连续监测，其平均值结果如图2所示c废水首先进入缺氧池，与来自好氧池的混合液以及来自二沉池的回流污泥混合，氨氮浓度大幅下降好氧池混合液带来的大量NOx—N,在缺氧池DO均值为

0.2mg/L条件下可充分利用进水中的碳源进行反硝化反应根据碳平衡计算可知，约

44.6%的COD是在缺氧区中经反硝化降解的由于反硝化过程中会产生一定的碱度，缺氧池中pH值保持在

7.6摆布厌氧池接收了来自缺氧池的出水及微氧池150%的混合液，氨氮浓度进一步稀释同时，厌氧池集中了来自缺氧池和微氧池中大量的NOx—N,在厌氧池中（DO值约为

0.16mg/L）利用剩余碳源可进行进一步的反硝化反应，使得约

27.8%的COD得以去除值得注意的是，由于来自微氧池回流液的NOx—N中约50%为N02—N,其反硝化过程所需碳量较N03-N减少40%摆布，因此可有效减少系统碳的消耗，实现不外加碳源条件下TN的达标排放止的卜，来自微氧池的低pH值回流混合液部份抵消了反硝化过程产生的碱度,使得厌氧池内pH值从

7.6降至

7.4O微氧池中DO约为

0.6mg/L,厌氧池出水带来的COD和氨氮在有氧环境下可分别发生碳化反应和硝化反应但是由于该废水本身COD浓度较低，在之前缺氧区和厌氧区中的反硝化过程中又消耗了大部份,因此微氧池中COD浓度较厌氧池中下降的幅度很小，仅为

22.9%;而氨氮浓度下降约40%o通过对亚硝酸盐和硝酸盐的浓度进行比较可以看出，微氧区内的亚硝酸盐积累率达到48%摆布，接近短程硝化反硝化的判断标准50%o这主要是因为较低的D0浓度DOVI.Omg/L对硝化细菌的抑制程度大于亚硝化菌，更有利于亚硝化菌的富集所属行业水处理关键词脱氮工艺污水处理废水处理止匕外，由于亚硝化菌的真正基质FA对硝化细菌也具有明显的抑制作用，所以在微氧池内投加碱度保持pH值在

7.8摆布，可使FA浓度

0.95mg/L处于硝化菌的抑制范围而不会对亚硝化菌产生影响因此通过D0和pH值控制，可强化微氧池内短程硝化反应的进行，为整个A2/02系统的高效低耗脱氮打下基础在A2/02工艺的小试中，保持同样的运行条件可使微氧区的亚硝酸盐积累率达到90%以上，可是在实际工程应用中由于其水量水质波动均较大，因此亚硝酸盐积累率只能达到48%摆布，但是从前述处理效果可以看出，其已可较好地满足实际工程对出水达标排放的要求好氧池中D0浓度均值为

2.2mg/L;受硝化过程碱度消耗影响,其pH值下降至

7.2在此条件下硝化细菌占领优势地位，因此可将来自微氧池的N02—N和氨氮充分氧化为N03—N,其亚硝酸盐积累率下降至

23.2%,恢复全程硝化运行由于在之前微氧池中可生物降解的COD基本已经消耗殆尽，因此好氧池中COD浓度基本没有变化;而氨氮经好氧池进一步硝化处理后,出水从

14.7mg/L降至

5.lmg/L,保证了出水氨氮的达标排放，这说明A2/02系统中好氧池的设置是十分必要的

2.5A2/02生物处理系统能耗分析借鉴城市污水处理厂比能耗分析的方法，对废水处理站内A2/02系统的用电设备进行了实际电耗检测，取三次检测耗电量均值统计其比能耗，即吨水处理电耗及处理IkgCOD.氨氮、总氮电耗等，结果如图3所示（■畔,I电ML/k（）（（■中位H114L/k\X l»、、o单I/;也，）IILO可1I NHJL札人k认-h-kii”、）检扑机摩Y摹快同滋笈二水池图AC/Cf系统比优耗分布3Fig.3SptuiGc etxergyof工人好*A*废水处理站A2/02系统吨水比能耗和COD比能耗分别达到

0.43kW•h/m3和

1.51kW,h/kg,氨氮和总氮比能耗分别为

3.43kWh/kg和

2.94kW,h/kg工程应用表明A2/02工艺是一种较为o节能的氮肥生产废水生物脱氮处理工艺3结论

①采用A2/02工艺处理氮肥工业废水15000m3/d,在实际处理负荷变化较大的情况下，出水COD、氨氮、总氮等指标可满足国家和河南省《合成氨工业水污染物排放标准》

②稳定运行期间，COD.氨氮和总氮污泥负荷分别为

0.02〜

0.07kgC0D/kgMLSS,d

0.01~

0.04kgNH3-N/kgMLSS，d和

0.02~

0.05kgTN/kgMLSS,d,其去除率基本可稳定在65%、90%和56%以上，并可有效避免低DO条件下污泥沉降性能不佳的问题

③控制微氧池DO值为

0.6mg/L、pH值为

7.8,并提高其混合液回流比至150%,亚硝酸盐积累率达到48%,处理系统可实现短程硝化反硝化运行©A2/02系统吨水和COD比能耗分别达到

0.43kW,h/m3和

1.51kW,h/kg,氨氮和总氮比能耗分别为

3.43kW,h/kg和

2.94kW-h/kg,该工艺在处理氮肥化工废水脱氮过程中实现了低能耗运行《中国给水排水》作者高健磊，吕炳南，闫怡新，赫俊国。