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煤氣化高氨氮廢水處理A/O工藝

  1、裝置概況

  該煤氣化廢水處理裝置采用A/O工藝,原設(shè)計處理后的污水符合《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13458—2001)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

  1.1 設(shè)計處理能力

  設(shè)計污水處理量為Q=80m3/h,設(shè)計處理污水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

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  1.2 煤氣化裝置廢水特點

  煤氣化裝置生產(chǎn)產(chǎn)生的高濃度廢水,水質(zhì)成分復(fù)雜,污染物濃度高。廢水中含有大量的酚類、聯(lián)苯、吡啶、吲哚和喹啉等難降解有機污染物,還含有氰和氨氮等有毒有害物質(zhì),屬較難生化降解的高濃度有機工業(yè)廢水。

  其水質(zhì)特點主要有:①氨氮濃度較高,對微生物的活性有抑制和毒害作用;②B/C比低,可生化性差,COD降解困難;③碳氮比嚴(yán)重失調(diào);④水質(zhì)波動大。

  2、工藝路線

  根據(jù)煤氣化廢水COD氨氮濃度高、廢水溫度高、難于生化降解等特點,本裝置污水處理工藝采用了預(yù)處理—厭氧—好氧(A/O)工藝路線。分為預(yù)處理、厭氧、好氧、泥水分離和污泥脫水5個單元。

  2.1 工藝流程

  工藝流程如圖1所示。

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  2.2 各工序簡介

  2.2.1 預(yù)處理單元

  接納上游裝置區(qū)排放的廢水,分離出污水中的雜質(zhì),降低污水的溫度,配制營養(yǎng)鹽,調(diào)節(jié)水質(zhì),為后續(xù)生化單元提供合格而穩(wěn)定的廢水。

  由煤氣化裝置區(qū)自流排入的生產(chǎn)廢水和生活污水及初期雨水,經(jīng)機械格柵去除雜質(zhì)后,用泵提升進入均質(zhì)池,經(jīng)過均質(zhì)提升進入缺氧單元,根據(jù)均質(zhì)池的水質(zhì)檢測情況,投加磷酸鹽溶液和甲醇,調(diào)節(jié)水質(zhì)。

  2.2.2 缺氧單元

  經(jīng)過預(yù)處理單元均質(zhì)、調(diào)節(jié)后的污水,自流進入缺氧生物處理池。同時,好氧池出口來的回流污水與污泥回流池來的回流污泥,也進入缺氧池(A池)。

  在水下攪拌機的作用下,缺氧池中的活性污泥保持懸浮狀態(tài),與污水充分混合,活性污泥中的反硝化細(xì)菌利用廢水中硝態(tài)氮和含碳有機物進行反硝化作用,使硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化成氮氣,含碳有機物轉(zhuǎn)化為CO2和水,獲得同時除碳和脫氮的效果。

  2.2.3 好氧單元

  缺氧池出口的污水自流進入好氧生物處理池(O池)。在鼓風(fēng)機、曝氣頭組成的曝氣系統(tǒng)的作用下,好氧池中的活性污泥獲得充足的溶解氧,并保持懸浮狀態(tài),與污水充分混合并進行反應(yīng)。

  (1)廢水中的含碳有機物(BOD)被活性污泥中好氧微生物氧化分解為CO2和水;

  (2)原廢水中的有機氮在酶的作用下,通過氨化作用轉(zhuǎn)化為氨氮;

  (3)活性污泥中的硝化細(xì)菌在有氧的條件下,通過硝化作用,將氨氮氧化為亞硝態(tài)氮,并進一步氧化為硝態(tài)氮。

  硝化反應(yīng)要消耗大量的堿度,需要及時在好氧池中投加氫氧化鈉,補充堿度,并調(diào)節(jié)pH值。經(jīng)過好氧池的處理,污水中大部分有機物被去除,有機氮和氨氮絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)橄鯌B(tài)氮。

  好氧池出口的污水大部分回流至缺氧池入口,在缺氧池進行反硝化反應(yīng)去除硝態(tài)氮,回流比控制在200%~400%。小部分的好氧池出口污水,自流進入二沉池。

  2.2.4 泥水分離單元

  經(jīng)A/O池處理后的污水,去除了絕大部分的有機物和氨氮,水質(zhì)得到了凈化,自流進入二沉池沉淀,進行泥水分離。二沉池的上清液,自流進入監(jiān)護池,經(jīng)檢測水質(zhì)合格后,經(jīng)泵提升通過污水管線外排。

  3、裝置運行情況

  該裝置自2006年投運以來,運行情況良好,氨氮去除率保持90%以上,COD去除率保持在80%左右,出水水質(zhì)達(dá)到國家GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)。2014年進出水主要污染物分析數(shù)據(jù)如表2所示。

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  3.1 裝置影響因素

  在實際運行中,裝置的處理效果主要受以下幾個方面的影響。

  3.1.1 水溫

  本裝置微生物最適合的生長溫度是20~40℃,一般不低于10℃,在10~40℃,處理效果隨溫度升高而增加,隨溫度降低而遞減,故冬天處理效果相對較差,夏季要開啟冷卻塔降溫,另外要防止溫度太大波動。

  3.1.2 pH值

  硝化菌對pH值變化十分敏感。亞硝酸菌和硝酸菌分別在pH值7.0~7.8和7.7~8.1時活性最強,pH值超出這個范圍,活性就大大減小。硝化反應(yīng)中每氧化1g氨氮要消耗堿度7.14g(以CaCO3計)。一般污水對于硝化反應(yīng)來說,堿度往往是不充足的。因此,在硝化反應(yīng)中,如果不補充堿度,就會使pH值急劇降低,導(dǎo)致硝化反應(yīng)速率下降,造成處理效果不佳。

  3.1.3 溶解氧

  溶解氧DO值需要較高,如果DO值低,則氧化處理不完全,處理效果明顯下降,甚至導(dǎo)致活性污泥死亡、腐化、上浮;DO值太高,又可導(dǎo)致活性污泥老化,結(jié)構(gòu)疏松,引起污泥沉降性能變差,污水得不到凈化。一般控制好氧池內(nèi)DO值為2~4mg/L,能取得最佳的處理效果。

  3.1.4 回流比

  混合液回流的作用是向缺氧池提供硝態(tài)氮,作為反硝化的電子受體,污泥回流主要作用是保持系統(tǒng)的活性污泥平衡?;亓鞅鹊拇笮?,對脫氮效果有直接的影響?;亓鞅忍。蟛糠窒鯌B(tài)氮隨二沉池出水流出,影響脫氮效率?;亓鞅忍?,可能使缺氧池溶解氧濃度增加,破壞缺氧池環(huán)境,也使得缺氧池實際停留時間減少,從而使反硝化率下降,同時也增加了回流液提升的動力費用。

  3.1.5 營養(yǎng)質(zhì)

  原生物的營養(yǎng)包括水、碳源、氮源、磷及無機鹽等。要保持一定的碳源(BOD5),BOD5過低細(xì)菌營養(yǎng)不足,還會造成活性污泥自身分解,當(dāng)BOD5<100mg/L,要投加甲醇等碳源; BOD5過高,殘存于處理水中的有機物也相應(yīng)提高,硝化段的 含碳有機質(zhì)濃度高,會使生長速率高的異養(yǎng)菌迅速繁殖,從而 使自養(yǎng)性的硝酸菌得不到優(yōu)勢,結(jié)果降低了硝化速率,使出 水水質(zhì)下降。一般營養(yǎng)比例為 BOD5 ∶ N ∶ P=100 ∶ 5 ∶ 1。 因煤氣化裝置污水中氨氮較高,而 BOD5、磷相對較低,因此 生化反應(yīng)中只補加甲醇和磷酸鹽。 4 優(yōu)化措施 近幾年來,由于煤氣化裝置生產(chǎn)改進,運行負(fù)荷越來越高, 導(dǎo)致生產(chǎn)廢水中的氨氮、COD 指標(biāo)上升,超過裝置的原設(shè)計 負(fù)荷,其中氨氮平均達(dá)到300mg/L 左右,COD 達(dá)到600mg/ L 左右,經(jīng)過對現(xiàn)有 A/O 裝置進行優(yōu)化,改善硝化反應(yīng)效果, 提高硝化反應(yīng)速率,出水水質(zhì)情況得到保證。 4.1 提高好氧池pH值、溶解氧 提高好氧池的 pH 值,控制在8.5~9.0,提高好氧池內(nèi)的溶 解氧濃度,控制在4~6mg/L,對生化微生物經(jīng)過一段時間的培 養(yǎng)馴化,使得硝化速率大大提高,超過0.04kg/(kg · d)。 4.2 提高回流比,避免生化系統(tǒng)遭受沖擊 提高好氧池出口混合液的回流比,控制在400%~600%, 使得原污水在進入缺氧池時得到稀釋,避免高濃度氨氮對微 生物的毒害和沖擊作用。 4.3 優(yōu)化營養(yǎng)源,提高污泥濃度,延長污泥齡 在 A/O 池內(nèi)投加適量的生物促生劑和生物解毒劑,促進 微生物的增長,消除高濃度氨氮對微生物的毒害作用,保證 了生化系統(tǒng)不受到高濃度污水的沖擊,在受到?jīng)_擊后,能夠 迅速地恢復(fù)處理能力。保持 A/O 池內(nèi)的污泥濃度處于較高水 平,控制在6~10g/L,延長污泥齡至45d 以上,處理效果大大 增強。><100mg/L,要投加甲醇等碳源;BOD5過高,殘存于處理水中的有機物也相應(yīng)提高,硝化段的含碳有機質(zhì)濃度高,會使生長速率高的異養(yǎng)菌迅速繁殖,從而使自養(yǎng)性的硝酸菌得不到優(yōu)勢,結(jié)果降低了硝化速率,使出水水質(zhì)下降。一般營養(yǎng)比例為BOD5∶N∶P=100∶5∶1。因煤氣化裝置污水中氨氮較高,而BOD5、磷相對較低,因此生化反應(yīng)中只補加甲醇和磷酸鹽。

  4、優(yōu)化措施

  近幾年來,由于煤氣化裝置生產(chǎn)改進,運行負(fù)荷越來越高,導(dǎo)致生產(chǎn)廢水中的氨氮、COD指標(biāo)上升,超過裝置的原設(shè)計負(fù)荷,其中氨氮平均達(dá)到300mg/L左右,COD達(dá)到600mg/L左右,經(jīng)過對現(xiàn)有A/O裝置進行優(yōu)化,改善硝化反應(yīng)效果,提高硝化反應(yīng)速率,出水水質(zhì)情況得到保證。

  4.1 提高好氧池pH值、溶解氧

  提高好氧池的pH值,控制在8.5~9.0,提高好氧池內(nèi)的溶解氧濃度,控制在4~6mg/L,對生化微生物經(jīng)過一段時間的培養(yǎng)馴化,使得硝化速率大大提高,超過0.04kg/(kg·d)。

  4.2 提高回流比,避免生化系統(tǒng)遭受沖擊

  提高好氧池出口混合液的回流比,控制在400%~600%,使得原污水在進入缺氧池時得到稀釋,避免高濃度氨氮對微生物的毒害和沖擊作用。

  4.3 優(yōu)化營養(yǎng)源,提高污泥濃度,延長污泥齡

  在A/O池內(nèi)投加適量的生物促生劑和生物解毒劑,促進微生物的增長,消除高濃度氨氮對微生物的毒害作用,保證了生化系統(tǒng)不受到高濃度污水的沖擊,在受到?jīng)_擊后,能夠迅速地恢復(fù)處理能力。保持A/O池內(nèi)的污泥濃度處于較高水平,控制在6~10g/L,延長污泥齡至45d以上,處理效果大大增強。

  經(jīng)過優(yōu)化,該裝置出水水質(zhì)良好,處理效率大大提升,2016年進出水主要污染物分析數(shù)據(jù)如表3所示。

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  5、結(jié)語

  工程實踐表明,采用A/O工藝處理煤氣化廢水是可行的,該工藝出水水質(zhì)達(dá)到GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級標(biāo)準(zhǔn)。在上游裝置負(fù)荷提升,來水氨氮指標(biāo)超過設(shè)計負(fù)荷近2倍的情況下,經(jīng)過優(yōu)化工藝,出水水質(zhì)仍然能夠得到保證,為企業(yè)執(zhí)行GB31571—2015《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》打下了基礎(chǔ)。( >

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