化肥废水处理工艺

Posted 2023-01-15 工艺

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重庆江北化肥公司是以生产合成氨、尿素等化工产品的企业，年产合成氨10 万吨。在生产过程中会产生大量含氨废水，因原处理工艺处理能力差，抗冲击负荷不强，处理水达不到环境排放要求，它已成为公司生产环境问题的突出重点。为保证废水达标排放，现对原有处理工艺进行改造，在原有主体构筑物和部分设备不动的情况下提高废水处理效果，使出水水质达到GB8978-1996 一级标准[1]。

1 废水组成及特点

化肥废水主要包含COD、NH3-N、SS。其中COD 一般不大，同NH3-N 比约为1～2∶1。去除NH3-N 反应的后一步为反硝化处理，因此需要NH3-N 含量的4～6 倍COD 来满足反硝化反应的需要，而进水COD 仅为1～2 倍，光满足反硝化也不够，所以化肥废水要去除NH3-N ，还需另外再补充碳源，一般通过补甲醇或其残液来满足反硝化。

SS 经加药处理沉淀，大多可除去，余少量进入生化池也易除去，不会成为问题。化肥废水主要来自合成氨、尿素车间的高浓度含氨氮废水，这部分污水氨氮主要存在形式为无机氨氮。因此，氨氮是化肥废水的主要污染物。

2 工艺改造后排放水标准

工艺设计设计出水量为600 ～700 m3/d，连续进水，间段排水运行方式。改造后设计进出水水质指标见表1。

表1 设计进出水水质指标

Tab.1 Water quality indicators design of the effluent and influent

3 工艺流程及其特点

3.1 工艺流程

废水处理工艺流程如图1 所示。

图1 废水处理工艺流程

fig.1 FLow Chart of wastewater treatment process

废水经隔油池去飘浮油，自流入调节池。调节池设一级潜污提升泵两台，将废水提升入A/SBR 池,通过好氧和兼氧微生物的作用：在好氧阶段将废水中的COD、NH3-N 等污染物分解、转化为H2O、CO2、NO2-、NO3- 等物质，此时应根据实际情况补加碳酸钠；在兼氧阶段将NO2-、NO3-转化为N2，大幅度去除废水中COD 和NH3-N，此时根据实际情况补加甲醇。处理后SBR 出水静压流入缓冲池，经过生物过滤器，生物菌被生物滤料截留，反洗时再送回A 池，过滤器出水送入外排地沟。

3.2 工艺特点

短程硝化A/SBR 工艺将硝化反应过程控制在氨氧化产生NO2-的阶段，阻止NO2-进一步氧化，直接以NO2- 作为菌体呼吸链氢受体进行反硝化。此过程减少了亚硝酸盐氧化成硝酸盐，然后硝酸盐再还原成亚硝酸盐两个反应的发生，降低了需氧量、反硝化过程中有机碳的投入量，降低了能耗和运行费用[2]。

A/SBR 组合将A 池（反硝化）放前，利用进水中COD 进行同步反硝化反应，利用进水中COD 弥补了化肥污水中COD 之不足，反硝化好，省O2 还副产碱度，可将硝化除氨耗碱量下降20%，节省费用，节省后置反硝化时间。

本工艺采用连续进水，间段排水运行方式。进水、曝气、沉淀滗水、排泥、待机多工序一池完成，可节省投资费用。工艺抗负荷冲击强，因SBR 对进水有几十倍的“稀释”能力，即使进水短时间内NH3-N超过设计指标，也不影响SBR 处理效果，只需延长一些曝气时间即可。这一点在实际运行中得到证实。2011 年9 月11 日，因合成氨系统停车，A/SBR 池进水氨氮质量浓度达到257 mg/L，出水氨氮质量浓度为7.4 mg/L。2012 年3 月22 日，因事故排放高含氨废水，A/SBR 池进水氨氮质量浓度达到295mg/L，延长曝气4 h，出水氨氮质量浓度为3.5 mg/L，在后续周期的处理中，并未发现细菌受到高氨氮进水抑制，处理后氨氮含量都小于10 mg/L。说明该工艺在抗冲击负荷方面效果明显。

4 主要构筑物及设备

（1）调节池。1 个，钢混结构，有效容积为225m3，用于调节进水水量和水质均匀性，使后续处理工艺负荷处于基本相同状态，有利于后续生化处理工艺稳定、可靠运行。

（2）A/SBR 生化池。2 个，钢混结构，每座有效容积648 m3，进行废水除氨氮、COD ，氨氮去除率可达到90% 以上，COD 去除率可达到80% 以上。保证出水氨氮含量＜25 mg/L，出水COD＜50 mg/L。

（3）生物过滤器。2 个，地上式，确保出水中SS质量浓度＜50 mg/L，回收活性污泥不外排。

（4）污泥晾晒池。1 个，地下，钢砼结构。有效容积50 m3，用于污泥浓缩，污泥暂时储存的作用。

（5）加药系统一套。添加碳酸钠和甲醇用于A/SBR 生化池硝化反硝化需要。

5 工艺运行效果

本工艺于2009 年12 月进入调试阶段，2010 年2 月底调试结束，3 月初正式进入实际运行。在近两年实际运行中，污水处理装置运行稳定，且各项指标均优于设计指标。

根据工艺操作要求，在A/SBR 曝气阶段，通过投加碳酸钠，严格控制pH 在6.5～8.5 ，在推流阶段根据硝酸盐（酚二磺酸分光光度法）质量浓度，计算甲醇添加量为NO3-×0.7。出水氨氮可控制在10mg/L 以下，出水COD 一般稳定在25～50 m/L，实际运行中进出水氨氮和COD 指标见表2。

从表2 数据来看，各项污染物处理后均可达到排放水标准要求，平均出水氨氮质量浓度、COD 分别为5.87 mg/L，32.4 mg/L，去除率分别为95.13% ，85.40 %，处理效果均优于设计指标。

6 技术经济指标

本改造工程总投资163.6 万元，其中土建费用41 万元，设备费用（包括设备、设计、安装、运输、调试费用）123.6 万元。其中药剂费1.32 元/ m3，电费为0.37 元/m3。人工费为0.23 元/m3。除去设备折旧费，废水处理总运行成本为1.92 元/m3。。

7 结论

实践运行表明，采用A/SBR 工艺提升了出水水质，处理效果好，氨氮、COD 去除率分别为95.13%，85.40%，且出水水质稳定，可达到GB8978-1996 一级标准。

工艺抗高氨氮冲击能力强。改造充分利用原有主体构筑物，改造投资成本低。

表2 进出水氨氮和COD 指标

Tab.2 Ammonia and COD indicators of the effluent and influent