煉油廢水中氨氮的去除與控制

趙 新

(中國石化 上海高橋分公司，上海 200137)

煉油廢水中氨氮的去除與控制

趙 新

(中國石化 上海高橋分公司，上海 200137)

根據煉油廠廢水水質情況，利用現有裝置和條件，通過改進工藝，重點控制生物硝化條件，達到降低出水氨氮質量濃度、廢水達標排放的要求。將均質池做為曝氣池前有機物的預處理裝置，曝氣池進水COD可由420 mg/L降至322 mg/L，平均COD去除率為23.3%。在均質池和接觸氧化池的進水處投加NaOH溶液，使系統pH穩定為弱堿性，出水氨氮質量濃度可穩定在5.0 mg/L以下，平均氨氮去除率由23.5%提高至87.5%。

煉油廢水;硝化;氨氮;廢水處理

在煉油廠廢水的生物處理中，COD、氨氮和油的處理對于廢水能否達標回用十分重要。當廢水回用至循環水系統時，過高的COD、氨氮和油將消耗更多的藥劑，增加運行費用。廢水回用到中水系統時，除去除氨氮需消耗氧化劑外，去除硝化菌也要消耗更多的藥劑。因此，部分企業在廢水回用中對氨氮的控制甚至比COD更重要。煉油廠原油的劣質化、不斷從嚴的廢水排放標準使氨氮的處理顯得更為重要。

本工作根據生物硝化的基本原理，對中國石化上海高橋分公司煉油廠3#廢水處理場的處理工藝及控制條件進行調整，使生化系統的硝化反應能夠穩定運行，出水指標達到廢水排放和回用的要求。

1 工藝簡介

1.1 煉油廢水生物處理流程

各煉油裝置的廢水自流至廢水處理場，由提升泵提升至調節罐，通過隔油、二級溶氣氣浮等工藝處理后，依次進入一段曝氣池、一段沉淀池、接觸氧化池和二段沉淀池。出水經纖維球過濾塔和活性炭塔處理后可作為循環水補水回用或外排。改造前工藝流程見圖1。

圖1 改造前工藝流程

1.2 煉油廢水生物處理裝置

煉油廢水生物處理裝置見表1。曝氣池污泥質量濃度為4～6 g/L，灰分質量分數約40%，DO為 4～7 mg/L。

表1 煉油廢水生物處理裝置

1.3 原有工藝的氨氮處理情況

由于廢水中的氨氮質量濃度較高，在原有工藝未加堿進行中和處理的情況下，造成出水pH下降，出水氨氮質量濃度不達標。2008年廢水生物處理裝置的氨氮處理情況和出水pH見表2。由表2可見:由于煉油廢水中存在有機氮，出現了生物處理后氨氮質量濃度反而比進水還高的情況;出水pH較低，不僅出水難以達標，也無法進行硝化反應。

表2 2008年廢水生物處理裝置的氨氮處理情況和出水pH

2 現有工藝改進

針對以上情況，利用現有裝置和條件，通過裝置整改和運行參數的調整，重點控制生物硝化條件，達到降低出水氨氮質量濃度、廢水達標排放的要求。

2.1 曝氣池前有機物的去除

微生物的硝化反應是在有機物濃度較低的條件下進行，硝化以自養性的硝化菌為主［1－2］。由于硝化菌的世代周期較異養菌長，因此生長繁殖速率緩慢，菌量較低［3－4］。若將全部的有機物降解集中在曝氣池，則曝氣池內有機物濃度過高，COD遠遠大于氨氮質量濃度，污泥負荷(以COD計)由0.15 kg/(kg·d)增至0.20 kg/(kg·d)，異養菌大量繁殖，使自養性的生長緩慢且好氧的硝化菌占不到優勢，從而降低反應器的硝化效率，甚至導致硝化反應消失［5－7］。

將均質池作為曝氣池前段的有機物去除池，可延長微生物對有機物的處理時間，使有機物預先得到部分降解，尤其是有機氮的分解，為硝化反應提供條件。將均質池作為曝氣池前有機物的預處理裝置后，曝氣池進水COD從420 mg/L降至322 mg/L，平均去除率為23.3%。

2.2 控制系統酸堿度

酸堿度是影響硝化作用的重要因素［6］。在中性或微堿性條件下，硝化過程迅速［3］。在原處理工藝中，硝化反應使系統的pH下降明顯，出水pH經常低于6.00。為了保證硝化反應的順利進行，通常采用加堿的方式維持曝氣池中的pH在合適的范圍。

最初向體系中投加一定量的碳酸鈉，但堿度不夠。為保證系統pH的調整效果，在現有工藝的基礎上增設加堿系統，分別在均質池和接觸氧化池的進水處投加NaOH溶液。按照進水平均氨氮質量濃度為40 mg/L、出水氨氮質量濃度為10 mg/L計算，每天約需1.7 t質量分數為30%的NaOH溶液。

2010年2月增設加堿系統后的氨氮去除情況見圖2。由圖2可見，在原有裝置的基礎上增設加堿系統后，硝化反應進行得更加徹底，系統出水氨氮質量濃度基本穩定在5.0 mg/L以下。增設加堿系統前平均氨氮去除率僅為23.5%，通過加堿系統控制曝氣池和接觸氧化池的pH后平均氨氮去除率可提高至87.5%。

圖2 增設加堿系統后的氨氮去除情況

工藝改造后裝置穩定運行半年的廢水水質情況見表3。由表3可見:增設加堿系統后，系統pH能夠穩定在弱堿性，為硝化反應的進行提供了保證;氨氮去除效果較理想，出水中氨氮質量濃度平均為4.1 mg/L，達到GB8978—1996《污水綜合排放標準》［8］中的一級排放標準和中國石化上海高橋分公司內部規定的廢水回用標準(氨氮質量濃度不大于5 mg/L)。

表3 工藝改造后裝置穩定運行半年的廢水水質情況

2.3 控制活性污泥泥齡

硝化菌的繁殖速率慢，世代周期長，需要較長的泥齡［9］。原系統曾因提高排泥濃度、減少濃縮時間，使曝氣池活性污泥泥齡從6 d降至4 d。約半月后，造成生化系統內硝化細菌流失率大于增長率，出水氨氮質量濃度達36.0 mg/L，硝化反應基本停止。為了維持硝化反應的進行，工藝改進后注意在排泥時控制泥齡大于6 d，以保證曝氣池中硝化菌的繁殖。

3 結論

根據煉油廠廢水水質情況，利用現有裝置和條件，通過裝置整改和運行參數的調整，重點控制生物硝化條件，達到了降低出水氨氮質量濃度、廢水達標排放的要求。

提高生化系統的前段流程對COD的去除效率，將均質池做為曝氣池前有機物的預處理裝置。曝氣池進水COD可由420 mg/L降至322 mg/L，平均COD去除率為23.3%，為氨氮的去除提供有利環境。通過在均質池和接觸氧化池的進水處投加NaOH溶液，控制生化系統的pH為弱堿性，出水氨氮質量濃度可穩定在5.0 mg/L以下，平均氨氮去除率由23.5%提高至87.5%。適當延長活性污泥泥齡，保證曝氣池中硝化菌的繁殖，有效提高了生化系統內硝化菌的濃度。

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Removal and Control of Ammonia Nitrogen in Refinery Wastewater

Zhao Xin
(Shanghai Gaoqiao Branch，SINOPEC，Shanghai 200137，China)

Based on the refinery wastewater quality and the existing equipments，the treatment process was improved with focus on the control of bio-nitration conditions.The ammonia nitrogen mass concentration of the effluent is decreased and the effluent quality can meet the discharge standards.The homogenizer is used as pretreatment equipment before the aeration basin，the influent COD of the aeration basin can be decreased from 420 mg/L to 322 mg/L with 23.3%of average COD removal rate.Adding NaOH solution into the influents of the homogenizer and the contact oxidation pond can keep the system pH alkalescent，the ammonia nitrogen mass concentration of the effluent can be kept below 5.0 mg/L and the average ammonia nitrogen removal rate can be increased from 23.5%to 87.5%.

refinery wastewater;nitration;ammonia nitrogen;wastewater treatment

X703.1

A

1006－1878(2011)05－0444－03

2011－03－11;

2011－06－10。

趙新(1974—)，女，上海市人，大學，工程師，主要從事煉油廢水處理技術及運行管理工作。電話13916660576，電郵 zhaoxin@sinogpc.com。

(編輯 王 馨)