活性污泥法在化肥裝置廢水處理中的應用

1、第19卷第2期石化技術與應用Vol.19No.22001年4月PetrochemicalTechnology&ApplicationApr.2001工業(yè)技術(99102)活性污泥法在化肥裝置廢水處理中的應用武京紅,李清海(中國石油蘭州石化公司化肥廠,甘肅蘭州730060)摘要:介紹了活性污泥法在化肥裝置廢水處理中的應用概況,對活性污泥法處理裝置的實際運行情況進行了總結,并對存在的問題提出了改進建議。關鍵詞:合成氨;活性污泥法;廢水處理;應用中圖分類號:TQ440.9文獻標識碼:B文章編號:1009-0045(2001)02-0099-04在化肥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含氨廢水及含甲醇廢水,如果

2、不加以處理而直接排入水體,就會污染水體環(huán)境,造成諸如水體的溶解氧下降、富營養(yǎng)化等問題。為了解決廢水污染問題,在蘭州石化公司化肥廠的30萬t/a合成氨、52萬t/a尿素生產(chǎn)裝置(以下簡稱大化肥)上,配套建設了活性污泥法處理裝置。經(jīng)過4年的實際運行表明,該處理裝置運行效果良好。筆者對該裝置的實際運行情況進行了總結,并提出了幾點改進建議,以期為活性污泥法處理技術在化肥行業(yè)的推廣應用提供參考。1裝置概況1.1活性污泥脫氮原理氮過程中需要氫供體和細胞合成所需的碳源,有機物可以同時滿足這2方面的要求。從經(jīng)濟和操作難易等因素考慮,CH3OH是最合適的有機物。脫氮反應式可表示為:-5CH3OH+6NO35CO

3、2+3N2+7H2+6OH-1.2工藝流程簡述活性污泥法廢水處理裝置工藝流程如圖1所示。活性污泥法脫氮是利用亞硝酸菌和硝酸菌在有氧環(huán)境中將氨態(tài)氮氧化為亞硝酸或硝酸氮,再由脫氮菌(異養(yǎng)型細菌)在缺氧條件下將亞硝酸及硝酸氮變?yōu)闅鈶B(tài)氮的生物脫氮方法,它包括硝化和脫氮2個過程。(1)硝化過程。亞硝酸菌和硝酸菌屬自養(yǎng)型細菌,NH3先在亞硝酸菌的作用下生成HNO2,HNO2再在硝酸菌的作用下生成HNO3,其硝化過程的總反應式為:+-22NH4+37O2+4CO2+HCO3C5H7NO2+21NO3-1生活污水池;2事故池;3均質(zhì)池;4曝氣鼓風機;5進水分配箱;6A脫氮池;7B脫氮池;8污泥回流池;9污泥濃

4、縮池;10污泥沉降池;11出水池圖1活性污泥法廢水處理裝置工藝流程+20H2O+42H+大化肥界區(qū)的生活污水及雨水進生活污水池,經(jīng)泵打入均質(zhì)池;來自廢水汽提塔、經(jīng)化學處理裝置處理過的含甲醇和氨等物質(zhì)的廢水,其濃度較高時進事故池,然后經(jīng)泵打入均質(zhì)池,濃度(2)脫氮過程。脫氮菌(異養(yǎng)細菌)是兼性菌,先在好氧條件下增殖,然后在缺氧條件下由內(nèi)源呼吸脫氮,因此脫氮速率較低。pH在7.07.5,溫度在3739時,脫氮速率相對最高。脫收稿日期:2000-12-11;修回日期:2001-01-03作者簡介:武京紅(1966-),男,甘肅天水人,工程師,現(xiàn)從事化工環(huán)保工作。© 1995-2006 Ts

5、inghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.石化技術與應用第19卷100適合進水條件時則直接進均質(zhì)池。均質(zhì)池中的廢水被送入分配箱,分別進A、B脫氮池進行處理,然后進入沉降池進行泥水分離:清水排入出水池進廠下水系統(tǒng);污泥進污泥回流池,再進脫氮池;剩余污泥進濃縮池,經(jīng)泵送往壓濾機濾干后填埋?？諝饨?jīng)鼓風機壓縮后,一路進均質(zhì)池作為曝氣使用,并起攪拌作用;另一路進A、B脫氮池作為曝氣使用。1.3工藝特點及控制指標活性污泥法廢水處理工藝具有如下特點:(1)在硝化區(qū)同時進行有機物的降解和氨的硝化、氧化,在脫氮區(qū)同時進行硝酸氮的還原和有

6、機物的氧化;(2)硝化和脫氮反應器組合建在一個圓型構筑物內(nèi),由隔墻分隔成2個區(qū),底部連通,進水和回流污泥先進脫氮區(qū),從底部進硝化區(qū),再從硝化區(qū)進脫氮區(qū),形成循環(huán)流動;(3)硝化降低堿度,脫氮則增加堿度,物料在硝化區(qū)和脫氮區(qū)之間循環(huán)流動可節(jié)約投堿量;(4)出口設在硝化區(qū)上部,并設自動pH控制儀,可調(diào)節(jié)出水的pH值;(5)本裝置脫氮區(qū)總容積240m3,硝化區(qū)總容積405m3,停留時間分別為10,16.8h,污泥濃度可高達45g/L,泥齡約為15天?；钚晕勰喾◤U水處理裝置主要工藝控制指標見表1。表1主要工藝控制指標項目進水出水水量/th484850-1色度pH71179SS/mgL10370-1CO

7、D/mgL-1BOD5氨氮-1CH3OHCN-硫化物-1酚/mgL-1油/mgL-1溫度/25L/mgL-1/mg635607450L/mgL-1/mgL-1/mg5780.51.010401002裝置運行情況2.1污泥的接種及馴化2.2運行指標活性污泥法處理裝置建成后,從蘭州石化公司原料動力廠污水處理場引進了污泥菌種。該污水處理場也是采用活性污泥法處理工業(yè)廢水及生活污水,其菌種多,馴化周期短。接種后,根據(jù)微生物的營養(yǎng)及其它要求進行逐級加負荷馴化,經(jīng)過2個月左右的時間,污泥濃度就達到5000mg/L左右,達到了馴化目的。在開車初期,COD濃度曾一度按設計指標控制在500mg/L左右,氨氮濃度控

8、制在70mg/L左右。裝置運行一段時間后,對廢水中COD、氨氮含量的分析數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),在正常情況下COD濃度均為100300mg/L,氨氮濃度在50mg/L左右。為了減少甲醇及尿素的補加量,采取逐漸降低補加營養(yǎng)量的措施,使污泥濃度降至2g/L左右。水質(zhì)控制指標如表2所列。表2水質(zhì)控制指標項目進水出水水量/th-12020COD/mgL-13002070氨氮/mgL-14080020SS/mgL-1pH810CN-/mgL-1酚/mgL-1硫化物/mgL-1NO3-N02-/mgL-1/mgL-1從表2可以看出,廢水經(jīng)該裝置處理后,出水水質(zhì)完全達到了設計要求。這表明,活性污泥法廢水處理技術用

9、于化肥行業(yè)的廢水處理是完全可行的。2.3控制要點裝置運行控制要點如下:(1)適時調(diào)節(jié)進水溫度。溫度對微生物有廣泛影響。本裝置設計的進水溫度為25,在此溫度下硝化反應和脫氮反應均進行得比較好,其脫氮效率在80%以上。從實際運行情況看,夏季水溫可以達到30左右,此時處理效果很好。曾經(jīng)水溫達到過38,此時,由于微生物活性很高,因而造成了污泥膨脹現(xiàn)象。由于冬季氣溫較低,水溫也隨之降低,污泥活性變差,此時,要及時提升© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.第2期武京紅等1活性污泥法在化肥裝

10、置廢水處理中的應用101水溫,否則,在進水水質(zhì)發(fā)生變化時,污泥就很容易受到?jīng)_擊。(2)營養(yǎng)比例得當。微生物生長繁殖需要各種養(yǎng)料,包括C、N、P、S以及微量的K、Ca、Mg、Fe等元素。由于工業(yè)生產(chǎn)廢水中微量元素較充分,因此,主要從C、N、P這3個方面考慮營養(yǎng)配比。對于一般好氧生物處理其配比是按10051進行的,但該裝置實際運行結果表明,C與N可以按101的配比進行,處理效果仍然很好。這也表明,該裝置處理氨氮的能力還可以進一步提高。(3)及時調(diào)節(jié)pH。微生物的生長、繁殖與環(huán)境的pH關系密切。本裝置進水的pH一般情況下在910。硝化池中設有pH自動控制裝置,pH一般控制在8左右。pH過高時,可采用

11、人工大量加酸的辦法進行快速調(diào)節(jié)。(4)根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)溶解氧含量。水體環(huán)境中溶解氧對微生物的生長繁殖影響很大。好氧微生物需要有充分的溶解氧,而厭氧微生物則不需要溶解氧。在實際廢水處理過程中,對于好氧生物供氧也不宜過多,否則會造成污泥膨脹現(xiàn)象,使處理效果下降,并且也會造成不必要的浪費。為此要求溶解氧含量一般以維持在24mg/L為宜,如果污泥是在受沖擊的情況下,溶解氧含量可控制在5mg/L左右。(5)控制污泥膨脹。活性污泥的沉降性能一般用污泥指數(shù)SVI表示。SVI是指混合液經(jīng)30min沉淀后,1g干污泥濕的時候所占有的體積。通?；钚晕勰嘈阅芰己脮rSVI為50150mL/g。若SVI過低,說明泥粒細

12、小緊密,無機物多,缺乏活性和吸附能力;若SVI過高,則說明污泥太松散,沉淀性能差,可能已發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象。該裝置開工以來,也發(fā)生了幾次污泥膨脹現(xiàn)象,主要采取了調(diào)節(jié)溶解氧量、調(diào)節(jié)pH、投加一定的尿素和磷酸等措施加以控制。(6)去除重金屬釩和鎳。由化肥廢水汽提塔排出的廢水,其重金屬釩和鎳的含量較高,如果不予以去除,就會影響微生物的活性。為此,專門設置了處理釩和鎳的化學處理裝置。廢水在反應器中(pH為9.511)與硫酸亞鐵、燒堿反應后,生成釩、鎳、鐵的氫氧化物沉淀,在絮凝器中,在聚合電解質(zhì)的作用下,生成可沉降的大絮片,經(jīng)沉降分離后,在廢水中再加入酸,將其pH調(diào)至7.08.0。這樣,廢水才能被送到生化

13、處理裝置。3存在的問題及改進建議3.1存在的問題(1)進水水質(zhì)不穩(wěn)定。由于生產(chǎn)不穩(wěn)定(裝置開、停工及操作工況不穩(wěn)定),造成廢水中COD、氨氮濃度過高,由此對污泥產(chǎn)生的高濃度沖擊情況時有發(fā)生。對此,通常采取加水稀釋、加大曝氣量、及時調(diào)整投加的營養(yǎng)量及酸堿量等措施,使裝置恢復正常運行。但污泥受沖擊后,出水水質(zhì)超標比較嚴重,恢復正常運行的時間較長。裝置在非正常情況下水質(zhì)情況見表3。表3非正常情況下水質(zhì)情況項目進水COD氨氮SS/mgL-1/mgL-1/mgL-1pH10左右NO3-N02-/mgL-1/mgL-1500300出水300左右300左右200左右8101040300左右該裝置事故池容積偏

14、小(200m3),不能完全儲存高濃度廢水,導致部分高濃度廢水進入脫氮池,這是造成沖擊的主要原因。其次,裝置在低負荷下運行,在進水水質(zhì)平穩(wěn)時,盡管處理效果比較好,但與在高負荷下運行時的情況相比,其抗高濃度廢水沖擊的能力要差得多。(2)裝置處理能力未達到設計要求。設計該裝置處理廢水的能力為48t/h,實際為20t/h;處理COD的能力為49.92kg/h,實際為6kg/h;處理氨氮的能力為3.55kg/h,實際為1.6kg/h。由此表明,該裝置目前處理能力還未達到設計要求,有待提高運行負荷。(3)冬季水溫較低。由于均質(zhì)池的加溫蒸汽管線設計過細,到了冬季,進水溫度就難以維持),致使微生物活性在25(

15、實際最低時僅15降低,廢水處理效果變差。在進水水質(zhì)發(fā)生變化時,污泥在低溫時更容易受到?jīng)_擊,恢復起來也更加困難。3.2改進建議對于上述問題,建議做如下幾點改進:(1)增設一個均質(zhì)池。由于原均質(zhì)池只能將廢水混勻,無法使進水水質(zhì)保持穩(wěn)定,這就滿足不了微生物需要穩(wěn)定環(huán)境的要求。為此,需要再增建1個均質(zhì)池,如圖2所示。這樣,當其中一個池往脫氮池進水時,另一個池則接收來自生產(chǎn)裝© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.石化技術與應用第19卷102置和事故池中的廢水,待儲存到一定液位后,按要求進

16、行營養(yǎng)調(diào)配,此時,生產(chǎn)裝置排來的廢水可暫時儲存于事故池中,待另一池進完水后進行切換。這樣既能連續(xù)進水,又可保持進水水質(zhì)平穩(wěn),從而避免高濃度廢水對污泥造成沖擊。(2)引入碳源和氮源,為較高負荷運行提供條件。由于該裝置未達到設計處理能力,因此,建議將大化肥變換工序排出的含CH3OH的廢水,在不經(jīng)過汽提塔處理的情況下,直接排入生化處理系統(tǒng)作為碳源使用,這樣既可節(jié)約CH3OH,也可節(jié)約汽提塔所用蒸汽。引入碳源后,根據(jù)營養(yǎng)配比要求,需要引入一定的氮源?？蓪⑾蹁@生產(chǎn)裝置排放的酸性冷凝液部分引入。這樣,既可為該裝置較高負荷運行解決氮源,也可降低該廠排放廢水中的氨氮濃度。(3)改造蒸汽管線,加大蒸汽量,保證冬

17、季廢水水溫達到25。1生活污水池;2事故池;3原有均質(zhì)池;4曝氣鼓風機;5進水分配箱;6新增均質(zhì)池圖2改進后的流程ApplicationofactivatedsludgeprocessinwastewatertreatmentofammoniaplantWUJing-hong,LIQing-hai(FertilizerFactoryofLanzhouPetrochemicalCorporation,CNPC,Lanzhou,730060,China)Abstract:Thegeneralsituationofwastewatertreatmentoftheammoniaplantbyusing

18、theactivatedsludgeprocesswasintroduce.Therunningcaseoftheproductionwassummedupandthesuggestionontheexistingprob2lemswasmade.Keywords:syntheticammonia;activatedsludgeprocess;wastewatertreatment;application讀者作者編者石化技術與應用訂閱啟事石化技術與應用是經(jīng)國家科學技術部和新聞出版署批準、由中國石油蘭州石化公司和蘭州化學工業(yè)公司聯(lián)合主辦的石油化工技術性刊物。國內(nèi)外公開發(fā)行。自1983年創(chuàng)刊以來,本刊始終堅持科研開發(fā)與工業(yè)生產(chǎn)相結合的辦刊特色,深受廣大讀者、作者的厚愛與好評?，F(xiàn)設主要欄目有:論壇、研究與開發(fā)、工業(yè)技術、專論與綜述、分析測試、研究快訊、新產(chǎn)品、實用技術、綠色化