化肥污水處理工藝

目前，化肥行業(yè)污水產(chǎn)量大、水質復雜，含有氨氮、有機物、硫化物、揮發(fā)酚及油類等污染物，處理有一定的難度。化肥污水處理工藝成功案例較多，應用和成功的是厭氧- 好氧（A/O）工藝。

A/O 工藝是通過在生物池中產(chǎn)生厭氧、好氧反應，達到脫氮除磷并降解污水中有機物的一種污水處理工藝[1]。李慶廣介紹了A/O 工藝在山西某化肥污水處理的工程應用，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水水質良好，運行費用為1.594 元/t[2]；韓憲平介紹了吹脫-A/O 一體生化工藝在江蘇某化肥廢水*工程實踐，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水達到回用標準，回用作循環(huán)冷卻水，實現(xiàn)污水*，處理成本為1.345 元/t[3]；范健介紹了臭氧氧化- 活性炭過濾- 反滲透工藝在山西某煤化工污水回用于鍋爐補給水中的工程實例，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水實現(xiàn)回用，處理成本為1.74 元/t[4]。

本文介紹了A/O 工藝在某化肥廠大型合成氨及尿素生產(chǎn)裝置污水處理中的實際應用情況。污水中主要污染物COD 為500～800 mg/L，氨氮的質量濃度在80.0 mg/L。

1 工藝介紹

1.1 工藝流程

主體工藝為“A/O+ 絮凝過濾”：污水首*入預曝池格柵井，經(jīng)機械格柵、除砂器處理后進入預曝池，在預曝池內(nèi)投加混凝劑，經(jīng)攪拌反應后自流至一沉池，在一沉池內(nèi)經(jīng)固液分離后上清液自流至A 池，然后進入O 池，O 池出水部分進入二沉池，部分回流至A 池，二沉池的污泥全部回流至A 池內(nèi)，往復循環(huán)。

1.2 主要設計參數(shù)

設計進水和出水水質要求見表1。

表1 設計進水和出水水質

Tab.1 Influent and effluent water quality designing

反硝化A 池1 座，有效容積11 000 m3，HRT 為11 h，泥齡50～100 d。污泥和MLVSS 的質量濃度分別為6.0～8.0 和4.0～6.0g/L；硝化液回流體積比200%～300%，污泥回流體積比50%～100%，COD 容積負荷1.10 kg/(m3·d)，COD 污泥負荷0.22 kg/(kg·d)，為防止污泥沉積，設置4 臺水下攪拌機。

A 池對O 池回流來的硝化液進行反硝化，在缺氧條件下，通過兼性厭氧反硝化菌作用，以污水中有機物作為電子供體，硝態(tài)氮作為電子受體，將硝酸鹽和亞硝酸鹽轉化成氮氣，去除TN?；钚晕勰嘀械木哿拙谶@一過程中大量吸收污水中的BOD，并將污泥中的磷以正磷酸鹽的形式釋放到混合液中[5-6]。

O 池1 座：分為5 格，總有效容積22 500m3，HRT為22.5 h，泥齡80～100 d，MLSS 和MLVSS 的質量濃度分別為6.0～8.0 和4.0～6.0 g/L，硝化液回流體積比200%～300%，污泥回流體積比50%～100%，(COD +NOD)容積負荷0.49 kg/(m3·d)，(COD+ NOD)污泥負荷為0.10 kg/(kg·d)。

2 污泥培養(yǎng)和馴化

2.1 污泥接種

(1)泥餅投加：將800 t 污泥濾餅至A 池內(nèi)，并用壓縮空氣、工業(yè)水將鏟至A 池內(nèi)的污泥濾餅沖開，按質量分數(shù)80%的含水量計算，800 t 污泥濾餅能使系統(tǒng)內(nèi)污泥的質量濃度達到4 g/L。

(2)場內(nèi)活性污泥投加：用2 臺泵分別將2 個濃縮池儲存的生化活性污泥打到A 池；2 個濃縮池約儲存活性污泥1 000 m3，質量濃度按50 g/L 計算，能使系統(tǒng)內(nèi)污泥的質量濃度增加1 g/L，這樣系統(tǒng)內(nèi)污泥的質量濃度達到5 g/L。在生化剩余污泥管線上接管線至A 池，將生化剩余污泥排到A 池；將小A/O 活性污泥打到A 池。運行A 池推流器及O 池曝氣；開硝化液回流。投加污泥后，開始做水質分析，污泥、DO含量分析。

2.2 悶曝

污泥接種后，O 池需要悶曝，悶曝時間現(xiàn)場定（約2～3 d）；悶曝氣量現(xiàn)場定。悶曝期間，二沉池刮泥機須正常運行、開二沉池回流。

悶曝同時補充碳源：白糖加到反應池、淀粉加到A 池進水廊道，每天分2 次投加早上8：00－9：00 投加一半，下午3：00－4：00 投加一半。第1 天投加1 t白糖、1 t 淀粉；第2 天投加1.5 t 白糖、1.5 t 淀粉；第3天投加2 t 白糖、2 t 淀粉。

每天對各監(jiān)測點進行COD、氨氮含量分析3 次，DO 和污泥含量化驗1 次；自第2 天開始分析生物相。

2.3 污泥強化培養(yǎng)

全面向系統(tǒng)內(nèi)投加營養(yǎng)物質，補充碳源：第1 天，投加2 t 白糖、2 t 淀粉；第2 天，投加1.5 t 白糖、1.5 t淀粉；第3 天，投加1 t 白糖、1 t 淀粉；第4 天，投加1 t白糖、1 t 淀粉。

在A 池進水廊道補充磷鹽，每天早上按m(COD):m(N):m(P)=200:5:1 的比例，向系統(tǒng)內(nèi)投加磷鹽。

在O 池進水口處補充堿度，前3 d 初步分別按200、300、400 kg 投加，具體情況根據(jù)二沉池出水剩余堿度調(diào)整投加量（保持≥200 mg/L）。

在污泥回流池投加促生劑，每天投加3 桶，每8 h投1 桶，在反應池投加聚合鋁鐵，按10mg/L 的量投加。

3 裝置運行狀況

3.1 運行條件

通過生物接種和馴化，A/O 工藝進水氨氮的質量濃度在20～30 mg/L，COD 約為420 mg/L，達到要求的運轉負荷。在穩(wěn)定運行期間，水溫25～35℃，pH 在8.0～8.5，進水體積流量為70 m3/h，MLSS 和MLVSS的質量濃度分別為6.0～8.0 和4.0～6.0 g/L，污泥回流體積比50%～100%。

3.2 A/O 工段處理效果

3.2.1氨氮去除效果

根據(jù)連續(xù)15 d 的運行檢測數(shù)據(jù)，A/O 工藝對氨氮處理效果如圖1 所示。

從圖1 可以看出，連續(xù)15 d 進水NH3-N 的質量濃度為59.5～81.8 mg/L，平均73.8 mg/L，出水NH3-N的質量濃度<3.0 mg/L，平均為1.51 mg/L，去除率大于97％，系統(tǒng)脫氮效果非常好，達到了設計出水要求。

3.2.2有機物去除效果

根據(jù)15 d 連續(xù)運行監(jiān)測數(shù)據(jù)，A/O 工藝對COD和油的去除效果見圖2 和圖3。

從圖2 可看出，在進水COD 為214～320 mg/L、平均為254 mg/L 的情況下，出水COD 為64.9～70.6mg/L，平均68.5 mg/L，平均去除率為72.5%，這說明A/O 工藝在去除NH3-N 的同時，對COD 也具有良好的去除效果。

從圖3 可以看出，進水油的質量濃度在15～65mg/L 波動，出水在0.12～7.8 mg/L，大部分在0.5 mg/L以下，平均去除率達到95.9%。個別進水的含油量過大，出水時有超標現(xiàn)象。

3.2.3懸浮物去除效果

由于活性污泥存在巨大的表面積，而表面又含有具有黏性的多糖類物質，因此，活性污泥具有吸附能力，可以在較短時間內(nèi)吸附污水中處于懸浮狀態(tài)和膠體狀態(tài)的物質。A/O 工藝對懸浮物的去除效果見圖4。

由圖4 可以看出，進水SS 的質量濃度為73～92mg/L，出水SS 的質量濃度均在30 mg/L 以下，去除率為63%～77.5%，平均為70.9%，達到設計要求。

3.3 絮凝、過濾單元處理效果

污水經(jīng)A/O 工藝之后，出水COD 在64.9～70.6mg/L，達不到外排水的水質要求，為進一步降低COD，對污水進行絮凝過濾處理，出水水質見圖5。

由圖5 可以看出，絮凝過濾對COD 去除率平均在21%，出水COD 平均為54.1 mg/L，達到外排水水質要求。

3.4 成本分析

該工程處理水的體積流量為5 400m3/d，工程總投資為580 萬元，廢水處理運行成本分析見表2。主要成本在于藥劑及營養(yǎng)物質的消耗，處理成本為1.1元/m3。

表2 裝置運行費用及成本

Tab.2 Unit operating costs

3 結論

總體來說，A/O 工藝簡單、操作維護方便、能耗低、維護方便、運行穩(wěn)定，具有很好的脫氮功能和較高的COD 去除能力。本工程連續(xù)15 d 進水NH3-N的質量濃度為59.5～81.8 mg/L，出水NH3-N 的質量濃度<3 mg/L，去除率在97%以上；進水COD 在214～ 320 mg/L，出水COD 在64.9～70.6 mg/L，平均68.5 mg/L（經(jīng)混凝過濾后為54.1 mg/L），平均去除率為72.5%；除油率高達95.9%，對懸浮物的去除也達到70.9%。系統(tǒng)出水*符合設計要求。同時，處理成本較低，為1.1 元/t 左右，具有顯著的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。