淺析改進(jìn)型兩段AO 工藝在氨氮廢水處理中的應(yīng)用

武云

（安徽節(jié)源環(huán)保科技有限公司，安徽合肥230088）

近年來化肥、石油化工等行業(yè)大量產(chǎn)生的高氨氮廢水成為行業(yè)發(fā)展制約因素之一。氨氮廢水排入環(huán)境引起水體富營養(yǎng)化、水體黑臭，毒害人群及生物的事件屢有發(fā)生，經(jīng)濟(jì)有效地控制高濃度氨氮污染已成為當(dāng)前環(huán)保工作者研究的重要課題。

目前對(duì)于氮素污染的治理，國內(nèi)外常見的工程技術(shù)有空氣吹脫法、選擇性離子交換法、折點(diǎn)氯化法、磷酸氨鎂沉淀法、生物脫氮法等[1]。在處理氨氮含量不高的污水時(shí)，傳統(tǒng)A/O 工藝、氧化溝工藝、間歇式活性污泥工藝以及曝氣生物濾池工藝均能有效脫除氨氮和總氮，但對(duì)于高氨氮、低碳氮比的污水，以上工藝處理難以達(dá)到理想效果[2]。改進(jìn)型兩段A/O 工藝則較好地解決了氮肥工業(yè)高氨氮、低碳氮比污水的處理難題。

1 進(jìn)水水質(zhì)

某化工企業(yè)年產(chǎn)40 萬噸合成氨和60 萬噸尿素，根據(jù)工藝專業(yè)條件，該化工企業(yè)污水來源主要有渣水系統(tǒng)工藝廢水、變換廢水、解吸廢水、空分及鍋爐房廢水、分析化驗(yàn)及地坪沖洗水、生活污水等。

表1 各股污水水質(zhì)水量表

生產(chǎn)污水特點(diǎn)為氨氮高，有機(jī)污染物較少，選用處理工藝考慮的關(guān)鍵點(diǎn)為運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。生活污水及沖洗水含有一定污染物，生化處理效果較好，可直接和其他污水混合進(jìn)行處理。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，廢水中TC∶N約為0.8，碳源無法完全滿足脫氮需要，水中污染物主要為有機(jī)物、氨氮、總氮、懸浮物等。各股污水總量平均值為118.3 m3/h，最大值為172.4 m3/h，具體參數(shù)見表1。

本污水處理站出水作為回用水站的原水。考慮到回用水站的進(jìn)水水質(zhì)對(duì)超濾和反滲透膜組件有重大影響，為防止膜組件頻繁反洗和更換，污水處理站的出水水質(zhì)需進(jìn)一步降低。污水處理站設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)見表2。

表2 污水處理站進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)

根據(jù)水質(zhì)水量數(shù)據(jù)，結(jié)合相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，污水處理站設(shè)計(jì)規(guī)模200 m3/d，滿足50%～110%設(shè)計(jì)負(fù)荷下正常運(yùn)行。

2 改進(jìn)型兩段A/O 工藝流程

由于渣水系統(tǒng)工藝廢水具有高氮氨特性，主處理工藝采用改進(jìn)型兩段A/O 工藝（兩級(jí)A/O 后加序批沉淀池），工藝流程見圖1。

兩段A/O 為結(jié)合傳統(tǒng)的硝化和反硝化工藝與A/O工藝優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，適合處理高氨氮、低有機(jī)物污染的污水新技術(shù)，克服了傳統(tǒng)A/O 回流比過大（傳統(tǒng)A/O 法回流比一般為200%～500%）[4]，反硝化不充分問題。采用交替出水的序批斜板沉淀池代替占地較大的連續(xù)流二沉池，序批斜板沉淀池沉淀速度快，可減輕后續(xù)混凝沉淀池的水力負(fù)荷，適用于占地面積小、處理要求高的廢水處理工程。

硝化反應(yīng)：

在硝化反應(yīng)中，每氧化1 g NH4+-N 為NO3--N 需要消耗堿度7.14 g（以CaCO3計(jì)）；不計(jì)細(xì)菌增值，每氧化1 g NH4+-N 為NO3--N，需氧量為4.57 g。

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反硝化反應(yīng)：

在反硝化反應(yīng)中，轉(zhuǎn)化1 g NO2--N 為N2需要有機(jī)物1.71 g（以BOD5表示）；轉(zhuǎn)化1 g NO3--N 為N2需要有機(jī)物2.86 g（以BOD5表示）；還原1 g NO2--N 或NO3--N均可產(chǎn)生3.57 g 堿度（以CaCO3計(jì)）。

硝化反應(yīng)中消耗的堿度50%得以回收。

反硝化反應(yīng)中所需有機(jī)物總量為：

C=2.86[NO3--N]+1.71[NO2--N]+DO

改進(jìn)型兩段A/O 工藝技術(shù)要點(diǎn)主要為：兩級(jí)A/O工藝分為缺氧段（A1）、好氧段（O1）、缺氧段（A2）、好氧段（O2）四個(gè)階段，控制O1 池的溶解氧、pH 值、污泥齡等條件，實(shí)現(xiàn)氨氮的硝化反應(yīng)。通過將O1 池混合液部分回流至A1 池，充分利用源水中碳源進(jìn)行反硝化脫氮，減少補(bǔ)充反硝化外加碳源投加量，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用（廢水中BOD5與TKN 的比值在5～8 時(shí)，認(rèn)為碳源充分滿足廢水生物脫氮需求；當(dāng)BOD 與TNK 的比值小于3～5 時(shí)，碳源不足，需投加甲醇補(bǔ)充[3]，本項(xiàng)目中需在A1 池投加甲醇作為補(bǔ)充碳源）；A2 池通過補(bǔ)充甲醇液作為碳源實(shí)現(xiàn)反硝化脫氮，O2 段控制較高溶解氧，對(duì)殘留甲醇和污水中剩余有機(jī)物進(jìn)一步氧化，提高活性污泥的性能。后置好氧池出水流入序批沉淀池，序批沉淀池的污泥回流至前置缺氧區(qū)，用于強(qiáng)化反硝化效率及污泥濃度的平衡，剩余污泥送入污泥濃縮池。序批斜板沉淀池出水進(jìn)入后續(xù)混凝沉淀池進(jìn)一步去除懸浮物，出水進(jìn)入清水池，達(dá)標(biāo)進(jìn)入中水回用系統(tǒng)。

通過設(shè)置兩段缺氧池可達(dá)到徹底反硝化，脫氮率達(dá)到96%以上，出水可達(dá)到氨氮小于2 mg/L，TN 小于20 mg/L，滿足回用水站進(jìn)水要求；內(nèi)回流量小（一般為100%～200%），節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用；充分利用反硝化產(chǎn)生的堿度，可減少堿的投加量，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用；充分利用反硝 化獲得的氧量，可減少空氣用量，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。

圖1 改進(jìn)型兩段A/O 工藝流程簡(jiǎn)圖

3 運(yùn)行出水水質(zhì)

污水站運(yùn)行后出水水質(zhì)平穩(wěn)，達(dá)到回用水站進(jìn)水要求，可有效減少回用水站膜組件反洗和更換的次數(shù)，減少回用水站運(yùn)行成本。污水站出水達(dá)到回用水站進(jìn)水要求后進(jìn)入回用水站進(jìn)行后續(xù)處理，回用水站平均進(jìn)水水量150 m3/h，出水129 m3/h，回收率達(dá)86%，提高了水資源利用率。污水站出水水質(zhì)要求達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，污水站具體出水水質(zhì)如表3。

表3 出水水質(zhì)指標(biāo)表

4 改進(jìn)型兩段A/O 與傳統(tǒng)A/O 工藝比較

傳統(tǒng)A/O 工藝流程比較簡(jiǎn)單，裝置少，基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用均較低，但要求污水進(jìn)水中BOD5與TN 比值較高。傳統(tǒng)A/O 工藝需要內(nèi)回流200%～500%才能達(dá)到較好的脫氮效果，大回流比增加了運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)將水中溶解氧帶入缺氧池，消耗進(jìn)水中BOD5，增加碳源投加量，增加費(fèi)用。經(jīng)過好氧池硝化反應(yīng)后出水含有一定濃度的硝酸鹽，若不能及時(shí)回流，會(huì)在二沉池內(nèi)發(fā)生反硝化反應(yīng)，導(dǎo)致污泥上浮，影響處理水質(zhì)。回流的溶解氧影響反硝化池的缺氧狀態(tài)，影響反硝化進(jìn)程，反硝化脫氮率很難達(dá)到90%。

改進(jìn)型兩段A/O 工藝可充分利用來水碳源，減少補(bǔ)充碳源的投加量，充分利用反硝化產(chǎn)生的堿度，減少堿的投加量，減小內(nèi)回流量，減小運(yùn)行設(shè)備功率。序批斜板沉淀池代替占地較大的連續(xù)流二沉池，序批斜板沉淀池沉淀速度快，可減輕后續(xù)混凝沉淀池的水力負(fù)荷，縮短停留時(shí)間，兩段A/O 處理污水工藝大大提高脫氮率，優(yōu)化出水水質(zhì)。

與傳統(tǒng)A/O 工藝相比，改進(jìn)型兩段A/O 工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：脫氮性能好，工藝流程簡(jiǎn)單，土建投資低，無二沉池，占地面積小；自動(dòng)化程度高，操作管理方便，運(yùn)行費(fèi)用低；剩余污泥量少，減少污泥處置費(fèi)用；耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)等。

5 結(jié)論

改進(jìn)型兩段A/O 工藝是在傳統(tǒng)A/O 技術(shù)基礎(chǔ)上改進(jìn)成功的污水處理工藝，本質(zhì)為兩段A/O 工藝后接序批分離，該工藝為各種優(yōu)勢(shì)微生物的生長繁殖提供了良好的環(huán)境條件和水利條件，氨氮的硝化、反硝化等生化過程保持高效反應(yīng)狀態(tài)，有效提高了生化去除率。

綜上所述，改進(jìn)型兩段A/O 工藝處理高氨氮廢水，在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上均優(yōu)于傳統(tǒng)A/O 工藝，將成為高氨氮廢水處理的主流工藝。