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

摘要：結(jié)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(fù)合

生物脫氮工藝在合成氨廢水處理中的應(yīng)用狀況進行了研究，采用氣浮+CASS+MBBR復(fù)合生物脫氮工藝處理合成氨廢水，當進水CODcr、BOD5、NH3-N質(zhì)量濃度分別為800、500、200mg/L時，出水CODcr、BOD5、NH3-N平均質(zhì)量濃度分別為50、10、10mg/L，結(jié)果表明，該工藝可達到《污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定的循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水水質(zhì)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(guān)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(chǎn)品之一，在國民經(jīng)濟中占重要的地位。液氨除可直接作為肥料外，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(fù)合肥，都是以氨為原料生產(chǎn)的。生產(chǎn)氨的主要原料有天然氣等。其中煤為原料生產(chǎn)合成氨的企業(yè)數(shù)量眾多。煤制氨廢水的主要特點表現(xiàn)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(fā)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(chǎn)生富營養(yǎng)化效應(yīng)，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(dǎo)致水體生態(tài)平衡失調(diào)，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(zhì)量的改善和保證十分不利。

近些年來，國內(nèi)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(yǎng)殖；物理方法有反滲透等。目前，國內(nèi)外對氨氮廢水的研究主要集中在開發(fā)新的脫氨氮處理技術(shù)，以達到更好處理氨氮的目的和環(huán)保的要求。

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

1.工程規(guī)模及進水水質(zhì)

1.1工程規(guī)模

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

1.2原水水質(zhì)

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

1.3出水水質(zhì)

系統(tǒng)設(shè)計出水回用作循環(huán)水補充水和綠化、洗車用，水質(zhì)指標參照《污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范》（GB/T 50335-200）表4.2.2中規(guī)定的循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水水質(zhì)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(fù)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(chǎn)廢水及廠區(qū)生活污水，上層油由潷油器到集油池。

（2）調(diào)節(jié)池：調(diào)節(jié)廢水水質(zhì)水量，通過潛水攪拌機對廢水進行充氧，防止水體發(fā)臭及懸浮物沉淀。

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

（4）氣浮設(shè)備：用于去除廢水中的油和懸浮物。

（5）CASS反應(yīng)池：CASS反應(yīng)池分為缺氧階段和好養(yǎng)階段，通過缺氧/好氧環(huán)境的交替實現(xiàn)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(tǒng)出水備回用。

（7）污泥池：存儲氣浮設(shè)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(zhì)。氣浮產(chǎn)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(tǒng)：工程污泥脫水設(shè)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(yīng)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(guān)，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(xiàn)硝化菌與反硝化菌在空間上相對獨立生長，從而優(yōu)化了兩種菌群的生長條件。

（10）過濾器：是利用管板反應(yīng)室，斜管沉淀室和在我公司發(fā)明專利變截面過濾理論設(shè)計而成的變截面無閥濾池等新技術(shù)組成的一體化設(shè)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(shù)進行集中監(jiān)視、管理和操作，從而達到使控制設(shè)備穩(wěn)定、可靠運行、便系統(tǒng)控制于管理維護的目的。PLC負責現(xiàn)場信號采集、回路控制、連鎖順序控制，現(xiàn)場所有的信號通過電纜傳送。

2.4控制系統(tǒng)要求

（1）流量測量和監(jiān)控

（2）水池液位的超聲波測量和監(jiān)測

（3）COD 及NH3-N在線分析儀的測量和監(jiān)測；

（4）PH在線分析儀的測量和監(jiān)測；

（5）各水泵，加藥系統(tǒng)，污泥系統(tǒng)，殺菌系統(tǒng)的運行狀態(tài)監(jiān)測；

（6）各水泵，加藥系統(tǒng)，污泥系統(tǒng)，殺菌系統(tǒng)的故障狀態(tài)監(jiān)測；

（7）各水泵的PLC連鎖及控制；

（8）投藥系統(tǒng)：在下層貯藥池內(nèi)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(guān)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(shè)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?zhèn)鹘y(tǒng)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(wěn)定化，同時微生物自身氧化分解，故系統(tǒng)污泥產(chǎn)生量少，相應(yīng)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(tǒng)處于低負荷狀態(tài)下運行，有機物得到較徹底的降解，出水水質(zhì)好。

（3）生物處理系統(tǒng)氨氮負荷較低，硝化反應(yīng)進行徹底，對氨氮的去除效率高，優(yōu)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(gòu)筑物及設(shè)備

3.1主要構(gòu)筑物列于表2

5.工程調(diào)試及運行

該工程土建施工及設(shè)備安裝于2013年5月底完成，進入調(diào)試階段。接種污泥采用當?shù)厥姓鬯幚韽S未消化的剩余污泥，接種率為30%，經(jīng)過30d培養(yǎng)和馴化，系統(tǒng)各項指標均達到或接近設(shè)計要求。其中，CODcr去除率接近95%，BOD5去除率達到98%，此后系統(tǒng)轉(zhuǎn)入正常運行。

6.結(jié)語

（1）將MBBR工藝與傳統(tǒng)的CASS工藝有機結(jié)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(tǒng)出水水質(zhì)達到循環(huán)冷卻系統(tǒng)補充水水質(zhì)標準，回用水量為1800m3，節(jié)約了寶貴的水資源，有一定的經(jīng)濟效益。

（3）CASS+MBBR復(fù)合生物脫氮工藝應(yīng)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(yè)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(yīng)加強企業(yè)的排水管理，減少跑冒滴漏現(xiàn)象，重視事故排水，盡量避免對微生物系統(tǒng)造成大的沖擊。

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