高效曝气生物滤池处理氮肥工业废水的工程实践

Posted 2023-01-14 工业废水

篇首语：但使书种多，会有岁稔时。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了高效曝气生物滤池处理氮肥工业废水的工程实践相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

河北省某化肥厂主要产品生产能力为合成氨13.5万t/a、尿素20万t/a、甲醇3万t/a，是河北省最大的小氮肥企业。尽管企业采用零排放技术对造气废水进行了循环利用，并对生产工艺进行了改造调整，但企业在生产过程中，每天排放高氨氮终端废水约1500m3。由于经过多次浓缩，外排终端废水中COD 约为500～1 000 mg/L，NH3-N 质量浓度高达500～700 mg/L，SS 高达300～1 000 mg/L，另外还含有一定的油类物质，远未达到工业循环冷却水补给用水的要求。为了真正实现氮肥生产废水零排放，企业拟使用有效、经济的方法对终端废水进行处理，以解决终端废水直接外排所造成的污染；处理后的终端废水回用作为循环冷却水补给用水，可以减少企业工业用水量，具有可观的经济效益和环境效益。然而，由于该废水中C/N 严重失调（C/N＝0.87，以COD 计），相对于一般氨氮废水的处理，经济有效地去除高氨氮、低C/N 废水中的氨氮难度很大，目前尚没有类似中试或工程实例可供借鉴。笔者采用经济有效的高效曝气生物滤池工艺（GBAF）处理氮肥终端废水，取得了很好的效果。

1 工程概况

1.1 废水水质水量及排放标准

设计处理水量为2 000 m3/d（按厂方扩产后的外排水量设计）。设计进出水水质指标见表1。

1.2 工艺流程

1.3 GBAF 工艺特点

GBAF 与传统的曝气生物滤池相比，它采用的高效悬浮大孔载体，比表面积80m2/g，孔隙率高（98%）；同时，通过分子设计，在载体中引入大量的活性和强极性基团并通过固定化技术，将大量变异菌和酶制剂牢牢固定在载体上，单位体积生物量大，最高可达40 g/L。载体平均湿密度为1.00 g/cm3，在水中呈悬浮状。由于采用了固定化技术，微生物不易脱落，这样既提高了生物浓度，又避免了堵塞，可省去二沉池，大大简化了工艺流程，使操作管理更加简便和科学，易于控制。

在GBAF 工艺中，依据载体性能可维持生物的多样性，使好氧、厌氧和兼性菌同时存在，这一特点在去除高浓度、大分子、难降解有机物尤其是NH3-N方面有其独特优势。

2 主要构筑物及设计参数

废水处理系统主要包括调节、生化处理两部分。由于该废水为低C/N 废水，GBAF 在去除氨氮的同时对废水中TN 亦有一定的去除效果，考虑到节约投资和运行费用，本工程中没有单独设置反硝化处理工艺。

2.1 隔油调节池

该废水水量变化较大，氨氮变化范围较宽，为保证后续生化处理连续稳定运行，本系统设计调节池调节水质和水量。考虑到废水中含有部分油类污染物，调节池设计分为两段，前段按照重力隔油池方式修建，后段设计成曝气调节池，池底铺设穿孔曝气管，对废水进行预曝气。隔油调节池的主要作用是去除废水中的重油及轻油，降低后端的处理负荷，保证后端生物处理有效进行。隔油池采用平流式隔油池（API），其特点是结构简单、适应性强、操作方便，可分离直径大于150 μm 的油滴，还可起到沉淀池的作用。隔油池设计表面负荷1.8 m/h，池内设置刮渣机、集油管。分离出的焦油类物质排入污油收集池。调节池产生的污泥定期排放至集泥井，并经污泥泵提升至污泥浓缩池。

2.2 初次沉淀池

由于废水中悬浮物含量较高，直接进入GBAF池，很容易造成滤池堵塞，影响生化处理系统的连续稳定运行。因此，在GBAF 池前设置辐流式沉淀池1座，采用化学沉淀法去除废水中大部分悬浮物。在添加混凝剂的基础上，其不但对细微颗粒具有良好的沉降能力，而且对废水中的主要污染物（如COD、氨氮、硫化物等）亦有一定的去除效果。沉淀池产生的污泥通过快开阀排放至污泥浓缩池。沉淀池出水自流进入GBAF 池。

2.3 GBAF 池

GBAF 池的主要作用是通过好氧微生物降低废水中的COD 和NH3-N。GBAF 池的NH3-N 容积负荷为0.6 kg /（m3·d），设计停留时间为24.0 h，有效接触时间为12.0 h；GBAF 池池底安装管式微孔曝气器用于曝气，气水比30∶1，池内溶解氧控制在2～4mg/L；GBAF 池池内投加硝化剂并补充碱度，以有效降低氨氮；GBAF 池底部设置排泥管，污泥排放至集泥井并经污泥泵提升部分至污泥浓缩池，部分回流到GBAF 池前。考虑到GBAF 工艺产生的污泥量极少，回流污泥和外排污泥的泵可以共用，其中通过阀门进行切换。终端废水主要设施和设计参数见表2。

3 调试及运行情况

废水经单机设备试车和系统设备联动试车运行稳定后进行工艺调试。工艺调试主要是混凝沉淀工艺单元调试和GBAF 工艺单元调试。整个调试过程历时50 d。

4 设施运行监测结果

工程于2007 年5 月初开始调试，2007 年6 月中旬达到稳定运行，实际运行效果见表3。

5 技术经济指标及环境效益分析

处理后的出水与其他废水混和后可直接回用于循环冷却水，回用水按照0.4 元/m3 计算（处理后的污水拟直接回用，不考虑中间少量的损耗），则每年节约废水所带来的直接经济效益为：2 000×360×0.4＝288000 元。主要经济指标见表4。

6 小结

（1）以GBAF 技术为主体的工艺可有效地处理氮肥企业外排终端高氨氮废水，出水COD 为81～158mg/L、BOD5 8～15 mg/L、SS 40～70 mg/L、NH3-N 4.8～68 mg/L，可连续稳定达到《合成氨工业水污染物排放标准》（GB 13458—2001）中一级排放标准。。

（2）废水出水水质尚未完全达到《污水再生利用工程设计规范》（GB 50335—2002）中再生水用作循环冷却补充水（CODCr≤60 mg/L、BOD5≤10 mg/L、NH3-N≤10 mg/L、pH 6.5～9，TDS≤1 000 mg/L）的指标，但处理后的废水与企业内其他回用水（如经澄清处理和冷却后的造气废水）混合后完全可以用于循环冷却水补给用水或该废水经进一步深度处理后（如多介质过滤、连续砂滤和超滤等）也可直接用于循环冷却水。

（3）该废水含有较高浓度SS 和一定的油类物质，为保持GBAF 的连续稳定运行，一定要加强预处理（如隔油、气浮或沉淀等），以保证GBAF 池进水SS≤100 mg/L、石油类≤10 mg/L，而且BAF 池进水中不能有明显的炭黑状油类污染物。（作者：曾明，北京盖雅技术中心）