氣浮+CASS+MBBR+一體化凈水器復合強化生物脫氮工藝在合成氨廢水處理中的應用

摘要：結合實際工程的運行情況，對氣浮+CASS+MBBR+一體化凈水器工藝工藝復合

生物脫氮工藝在合成氨廢水處理中的應用狀況進行了研究，采用氣浮+CASS+MBBR復合生物脫氮工藝處理合成氨廢水，當進水CODcr、BOD5、NH3-N質量濃度分別為800、500、200mg/L時，出水CODcr、BOD5、NH3-N平均質量濃度分別為50、10、10mg/L，結果表明，該工藝可達到《污水再生利用工程設計規范》中規定的循環冷卻系統補充水水質標準。以期對同類型合成氨廢水的治理有一定的借鑒意義。

關鍵詞：MBBR；合成氨廢水；微生物脫氮；CASS；一體化凈水器

前言

氨是重要的無機化工產品之一，在國民經濟中占重要的地位。液氨除可直接作為肥料外，農業生產中使用的氮肥 如磷酸銨、硝酸銨、氯化銨、尿素以及各種含氮復合肥，都是以氨為原料生產的。生產氨的主要原料有天然氣等。其中煤為原料生產合成氨的企業數量眾多。煤制氨廢水的主要特點表現為：氨氮含量高，COD及BOD較低，含有一定濃度的氰化物、硫化物、揮發酚、石油類和懸浮物。在廢水中氨氮具有很高的耗氧量，它對水生生物是有毒害的，使水體產生富營養化效應，刺激并加速水生植物的生長，如海藻、水草的大量生長繁殖，導致水體生態平衡失調，含氨氮的污水排入水體后，在硝化細菌的作用下氧化成亞硝酸鹽和硝酸鹽。完全氧化1mg氨氮約需4.6mg溶解氧。這對水體質量的改善和保證十分不利。

近些年來，國內外對氨氮廢水處理方面開展了較多的研究。其研究范圍涉及生物法、物化法的各種處理工藝，如生物方法的有硝化和藻類養殖；物理方法有反滲透等。目前，國內外對氨氮廢水的研究主要集中在開發新的脫氨氮處理技術，以達到更好處理氨氮的目的和環保的要求。

我公司有多年的實踐經驗，氣浮+CASS +MBBR+一體化凈水器工藝應用于此類廢水的處理，出水可回用作循環冷卻水補充水等。

1.工程規模及進水水質

1.1工程規模

Y公司以煤為原料生產規模為30萬噸/年合成氨、副產2萬噸/年甲醇。廢水包括生產廢水和生活污水兩個部分。廢水處理裝置設計規模為2880m3/d。

1.2原水水質

廢水中的主要污染物為有機物、氨氮及油類，硫化物及揮發酚含量均較低，不足以對生物處理造成影響，設計進水120m3/h。

1.3出水水質

系統設計出水回用作循環水補充水和綠化、洗車用，水質指標參照《污水再生利用工程設計規范》（GB/T 50335-200）表4.2.2中規定的循環冷卻系統補充水水質標準確定，具體指標列于表1。

2.廢水處理工藝

2.1工藝流程

工藝采用氣浮+CASS+MBBR+一體化凈水器復合強化生物脫氮工藝，工藝流程如圖1所示。

2.2主要處理單位說明

（1）隔油池：接納工藝生產廢水及廠區生活污水，上層油由潷油器到集油池。

（2）調節池：調節廢水水質水量，通過潛水攪拌機對廢水進行充氧，防止水體發臭及懸浮物沉淀。

（3）事故池：當生產工序出現故障排水或污水處于事故狀態時臨時存儲廢水，確保未經處理的廢水不直接外排。

（4）氣浮設備：用于去除廢水中的油和懸浮物。

（5）CASS反應池：CASS反應池分為缺氧階段和好養階段，通過缺氧/好氧環境的交替實現COD、BOD的去除，同時完成硝化反硝化脫氮過程。缺氧段采用潛水機攪拌，好氧段采用可變微孔曝氣器充氧。HRT=6h，MLSS=4000mg/L，BOD污泥負荷NS=0.083kg/（kg·d），NH3-N污泥負荷NDN=0.06kg/（kg.d），混合液回流比R=400%，SRT=45。

（6）清水池：儲存系統出水備回用。

（7）污泥池：存儲氣浮設備、CASS、MBBR池排出的剩余污泥。污泥池中污泥定期通過潛水攪拌機進行均質。氣浮產生的浮渣含水率在97%以下，而MBBR池剩余污泥排放量很少，含水率<99%，故本工程污泥池不考慮濃縮功能。

（8）污泥脫水系統：工程污泥脫水設備采用帶式壓濾機。脫水后的干泥含水率<80%，可作為固體廢棄物處置。

（9）MBBR反應池：MBBR填料中生物膜主要固著在填料上，污泥停留時間與水力停留時間無關，硝化菌、亞硝化菌等生長世代時間較長、比增長速率很小的微生物都可以在填料上生長，從而增強了脫氮能力。脫氮過程分為硝化和反硝化兩個階段，分別由硝化菌和反硝化菌完成。MBBR可以實現硝化菌與反硝化菌在空間上相對獨立生長，從而優化了兩種菌群的生長條件。

（10）過濾器：是利用管板反應室，斜管沉淀室和在我公司發明專利變截面過濾理論設計而成的變截面無閥濾池等新技術組成的一體化設備。

（11）集油池：收集隔油池費油。

2.3控制說明

在中央控制室對工藝過程的實時參數進行集中監視、管理和操作，從而達到使控制設備穩定、可靠運行、便系統控制于管理維護的目的。PLC負責現場信號采集、回路控制、連鎖順序控制，現場所有的信號通過電纜傳送。

2.4控制系統要求

（1）流量測量和監控

（2）水池液位的超聲波測量和監測

（3）COD 及NH3-N在線分析儀的測量和監測；

（4）PH在線分析儀的測量和監測；

（5）各水泵，加藥系統，污泥系統，殺菌系統的運行狀態監測；

（6）各水泵，加藥系統，污泥系統，殺菌系統的故障狀態監測；

（7）各水泵的PLC連鎖及控制；

（8）投藥系統：在下層貯藥池內裝有浮球液位傳感器，當該池處于低液位時報警，通知運行人員前來開啟上層溶藥箱輸液閥，將溶藥箱已溶好的藥液放入貯藥池，后關閥。再按比例將藥劑與水送入上層溶藥箱，開啟攪拌機攪拌。

（9）一體化凈水器設備的運行控制；并具有自動運行、沖洗、排泥控制。

2.5工藝特點

（1）采用MBBR掛莫代替傳統的二沉池進行泥水分離，料上的微生物污泥齡長，生物相多而且穩定化，同時微生物自身氧化分解，故系統污泥產生量少，相應減少了污泥處理費用。

（2）MBBR填料幾乎可以全部截留水中的微生物，使MBBR池中微生物濃度大大提高，系統處于低負荷狀態下運行，有機物得到較徹底的降解，出水水質好。

（3）生物處理系統氨氮負荷較低，硝化反應進行徹底，對氨氮的去除效率高，優越的脫氮效果，簡捷的運行管理，較低的運行能耗，較少的維護和檢修。

3.主要構筑物及設備

3.1主要構筑物列于表2

5.工程調試及運行

該工程土建施工及設備安裝于2013年5月底完成，進入調試階段。接種污泥采用當地市政污水處理廠未消化的剩余污泥，接種率為30%，經過30d培養和馴化，系統各項指標均達到或接近設計要求。其中，CODcr去除率接近95%，BOD5去除率達到98%，此后系統轉入正常運行。

6.結語

（1）將MBBR工藝與傳統的CASS工藝有機結合起來用于合成氨氮水廢水的處理，脫氮效果得到大幅提高。

（2）采用本工藝處理后，系統出水水質達到循環冷卻系統補充水水質標準，回用水量為1800m3，節約了寶貴的水資源，有一定的經濟效益。

（3）CASS+MBBR復合生物脫氮工藝應用于合成氨氮廢水處理及回用的工程實踐，為合成氨乃至整個煤化工行業廢水處理提供了一條新思路。

（4）在進行廢水終端處理的同時，應加強企業的排水管理，減少跑冒滴漏現象，重視事故排水，盡量避免對微生物系統造成大的沖擊。

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