化學(xué)沉淀法－a-o工藝處理合成氨有機(jī)廢水的工程設(shè)計(jì)

1、化學(xué)沉淀法A-O工藝處理合成氨有機(jī)廢水的工程設(shè)計(jì)化學(xué)沉淀法A/O工藝處理合成氨有機(jī)廢水的工程設(shè)計(jì)摘要： 對(duì)于高濃度合成氨有機(jī)廢水，在預(yù)處理階段采用化學(xué)沉淀法，在生化階段采用A/O工藝，提高了處理效率，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。 關(guān)鍵詞： 高濃度合成氨有機(jī)廢水 化學(xué)沉淀法 A/O工藝 山東某化工集團(tuán)是一個(gè)集肥料、化工、科研、商貿(mào)流通、農(nóng)化效勞于一體的國(guó)有大型企業(yè)，該集團(tuán)氮肥分廠廢水主要是合成氨廢水，日排廢水1100m3,另有100m3/d的生活污水。原污水處理設(shè)施只對(duì)外排廢水做沉淀處理，故廢水中的污染物質(zhì)如氨氮、氰化物、COD等還不能到達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，造成水體“富營(yíng)養(yǎng)化和水中生物中毒，對(duì)當(dāng)?shù)厮h(huán)境造成了

2、較大污染。根據(jù)該廠實(shí)際情況，采用“化學(xué)沉淀法A./O工藝處理廢水取得了良好效果。 1. 廢水來(lái)源廢水主要產(chǎn)生于造氣、合成和冷凝過(guò)程中，該廢水的主要特征污染物為氨氮。 2. 方案確實(shí)定 2.1 設(shè)計(jì)原水水質(zhì)：COD260 mg/L ，PH：79 ，SS400 mg/L ，氰化物 2.0 mg/L，氨氮500 mg/L ，揮發(fā)酚. 1.50 mg/L ，硫化物 2.0 mg/L 。 2.2 處理水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：COD200 mg/L ，PH：69 ，SS200 mg/L ，氰化物 1.0 mg/L,氨氮150 mg/L, 揮發(fā)酚.0.20 mg/L ，硫化物 1.0 mg/L 。 2.3 在預(yù)處理階段采

3、用化學(xué)沉淀法，在廢水中參加硫酸亞鐵，在PH值為 7.510.5的范圍內(nèi)，將氰化物轉(zhuǎn)化為無(wú)毒的鐵氰配合物。監(jiān)測(cè)進(jìn)水PH值為 8.26在 7.510.5之間，符合要求。在生化階段采用傳統(tǒng)的生物脫氮方法，常用的生物脫氮方法有前置生物脫氮法(A/O工藝)和后置生物脫氮法。后置生物脫氮法占地比前置生物脫氮法的大，增加了工程的基建投資；并且需要外加碳源，這樣將增加廢水的處理本錢且外加碳源的量不易控制，易造成出水COD上升。而前置生物脫氮法具有占地少、不需外加碳源等優(yōu)點(diǎn)，因此，本工程的主體工藝采用前置反硝化的生物脫氮法。前置反硝化生物脫氮法分為分建式與合建式,即反硝化、硝化與BOD去除分別在兩座不同的反響器

4、內(nèi)進(jìn)行或在同一座反響器內(nèi)進(jìn)行。合建式反響器節(jié)省了基建和運(yùn)行費(fèi)用，且容易滿足處理工程對(duì)碳源和堿度等條件的要求，但影響因素不好控制。 一、溶解氧DO指數(shù)至關(guān)重要，一般為0.5mg/l 1.5mg/l范圍內(nèi)； 二、污泥負(fù)荷指數(shù)0.10.15KgBOD/KgMLSSd，以滿足硝化的要求； 三、C/N比滿足反硝化過(guò)程對(duì)碳源的要求，67之間適宜； 四、堿度適宜范圍為 7.5 8.0。對(duì)于傳統(tǒng)的“硝化反硝化分建式反響器A/O工藝，由于反響不在同一座反響器內(nèi)進(jìn)行，硝化、反硝化的影響因素控制范圍相應(yīng)增大，可以更為有效地發(fā)揮和提高活性污泥中某些微生物如硝化菌、反硝化菌等所特有的處理能力，從而到達(dá)脫氮除磷、處理難降

5、解有機(jī)物的目的。這樣的生物處理組合工藝可以減少生化池的容積，提高生化處理效率，既節(jié)省環(huán)保投資又可減少日常的運(yùn)行費(fèi)用。 2.4 工藝流程 2.5 工藝流程說(shuō)明本工程的工藝采用“硝化反硝化為核心的A/O法生物脫氮處理工藝。A/O法生物去除氨氮原理是在充氧的條件下O段,污水中的氨氮被硝化菌硝化為硝態(tài)氮，大量硝態(tài)氮回流至A段，在缺氧的條件下，通過(guò)兼性厭氧反硝化菌作用，以污水中有機(jī)物作為電子供體，硝態(tài)氮作為電子受體，使硝態(tài)氮被復(fù)原為無(wú)污染的氮?dú)猓萑氪髿鈴亩竭_(dá)最終脫氮的目的。 2. 5.1污水流程生產(chǎn)廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量，均衡水質(zhì)后由水泵提升，參加FeSO4,去除CN- ,生成絡(luò)合沉淀物。出水進(jìn)入一沉

6、池沉淀去除局部懸浮物和沉淀物，一沉池出水和回流液混合進(jìn)入缺氧池，進(jìn)行反硝化脫氮反響，NO3- N被復(fù)原成N2進(jìn)入空氣，污水那么進(jìn)入生物接觸氧化池。在生物接觸氧化池內(nèi)進(jìn)行降解和硝化反響，BOD大局部被降解，NH4+N那么轉(zhuǎn)化為NO3- N，出水大局部回流，剩余局部那么進(jìn)入二沉池沉淀脫落的生物膜，二沉池出水可直接達(dá)標(biāo)排放，也可用泵泵入廠辦公生活區(qū)的水景噴泉配水系統(tǒng)，這樣即可美化廠區(qū)環(huán)境，又可利用在噴泉中水射流及曝曬起到的“氧化塘作用，水質(zhì)會(huì)得到更好的改善，從而充分保證了排放水的水質(zhì)要求。 2. 5.2污泥流程沉淀池污泥進(jìn)入污泥濃縮池，經(jīng)濃縮后上清液回流至調(diào)節(jié)池重新處理，濃縮污泥由泥漿泵提升至干化場(chǎng)

7、干化脫水 3.1 調(diào)節(jié)池因原水排放氨氮值波動(dòng)較大，且需要摻加生活污水，故在廢水處理系統(tǒng)之前設(shè)此調(diào)節(jié)池，以均衡水質(zhì)和調(diào)節(jié)水量。調(diào)節(jié)池采用的是穿孔導(dǎo)流槽式調(diào)節(jié)池，進(jìn)入調(diào)節(jié)池的廢水由于流程長(zhǎng)短的不同，到達(dá)自動(dòng)調(diào)節(jié)均和水質(zhì)的目的，減少了沖擊負(fù)荷對(duì)后續(xù)處理單元的影響。調(diào)節(jié)池有效容積為200m3,水力停留時(shí)間為4h。 3.2 一沉池沉淀池去除局部懸浮物，COD和加藥生成的鐵氰絡(luò)合物等。平流式沉淀池的多斗排泥，方式比擬可靠，但斗內(nèi)易積泥，排泥困難，只能采用定期放空，人工排泥的方式來(lái)維持生產(chǎn)，如排泥間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，還可能出現(xiàn)管口堵塞現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)用吸泥機(jī)來(lái)排泥，采用鋼制BXJ3500型，含有電極、減速機(jī)、液下污泥

8、泵，運(yùn)行可靠，操作方便，廣泛應(yīng)用于平流沉淀池的排泥。沉淀池有效容積為160m3,水力停留時(shí)間為 3.2h。 3.3 缺氧池缺氧池是通過(guò)棲息在軟型填料上的世代時(shí)間較長(zhǎng)的反硝化菌的作用使廢水中的NO2、NO3轉(zhuǎn)化成CO2和N2，從而到達(dá)生物脫氮的要求。由于采用了前置反硝化脫氮工藝，利用進(jìn)水的有機(jī)物作為碳源，所以反硝化池可以不另加碳源。缺氧池為生物脫氮的主要反響器，在缺氧池內(nèi)回流混合液和一沉池出水在攪拌機(jī)的作用下充分混合，在反硝化菌的作用下，發(fā)生反硝化反響。硝態(tài)氮被復(fù)原為N2，完成脫氮反響。從反硝化反響式中也可以得到三個(gè)結(jié)論： 硝化過(guò)程后充裕的溶解氧DO約為0.7. 1.0mg/l在反硝化過(guò)程中，被

9、反硝化段中的局部有機(jī)物消耗掉，從而進(jìn)一步保證了缺氧反硝化階段溶解氧DO0.3mg/l的工藝要求。 在反硝化菌的作用下，NO3被復(fù)原，而有機(jī)物被氧化，NO3在復(fù)原過(guò)程中所獲得的電子是由有機(jī)物質(zhì)提供的。因此，在反硝化過(guò)程中，廢水的C/N比是影響脫氮效果的一個(gè)重要因素。 反硝化反響的結(jié)果使生化環(huán)境的PH值提高，反硝化作用最適宜的PH值也在 7.59.2之間，由于硝化使PH降低而反硝化卻使PH升高，兩個(gè)過(guò)程中的PH變化彼此之間相互抵消，結(jié)果使系統(tǒng)內(nèi)的PH保持不變。但是兩個(gè)過(guò)程中堿度的變化可以作為一個(gè)參數(shù)用來(lái)判斷硝化與反硝化進(jìn)行的程度。缺氧池容積可根據(jù)反硝化速率和需脫硝的硝酸氮量計(jì)算，公式如下： 3.4

10、 生物接觸氧化池為有機(jī)物降解和NH4+ N硝化的反響器，在充氧的條件下，有機(jī)物在微生物的作用下分解為CO2和H2O，NH4+ N那么發(fā)生硝化反響。硝化作用是在兩類好氧菌的參與下完成的，首先是亞硝化單細(xì)胞菌將氨氮先氧化成亞硝酸鹽，然后硝化桿菌將亞硝酸鹽再進(jìn)一步氧化成硝酸鹽。從上述反響式中可以得到三個(gè)結(jié)論: 1不管是亞硝化過(guò)程還是硝化過(guò)程，都要耗用大量的氧。要使一分子氨氮NH3N及NH4+ N完全氧化成NO3- 需耗用2分子的氧，即氧化1mg氨氮需要416 / 14 = 4.57 mg的氧，此值為生物氧化池脫氮的需氧量提供了一個(gè)工程設(shè)計(jì)的參考數(shù)據(jù)。由于硝化反響需要足夠的氧量，因此大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為溶解

11、氧應(yīng)控制在 1.5 2.0 mg/L以上，低于0.5mg/L那么硝化作用完全停止。 2硝化反響的結(jié)果有硝酸HNO3生成，會(huì)使生化環(huán)境的酸性提高。因此廢水中應(yīng)有足夠的堿度，以平衡硝化作用中產(chǎn)生的酸，一般認(rèn)為硝化作用最適宜的PH值在 7.5 9.2之間。 3硝化反響的結(jié)果可使氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，但廢水中的總氮量并沒發(fā)生變化。硝化作用宜在低BOD負(fù)荷條件下進(jìn)行，假設(shè)硝化段的含碳有機(jī)基質(zhì)的濃度太高，會(huì)使生長(zhǎng)速率較高的非硝化菌迅速繁衍，從而使硝化菌得不到優(yōu)勢(shì)，結(jié)果降低了硝化速率。一般來(lái)說(shuō)，硝化段的BOD應(yīng)低于20mg/L。采用污泥負(fù)荷計(jì)算好氧池容積，泥齡與污泥去除負(fù)荷的關(guān)系為：好氧池設(shè)兩座，并聯(lián)

12、式，總有效容積為800m3, 泥齡約為30天。 4. 處理效果分析 德州市陵縣環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站于201X年6月15日16日對(duì)該廠水樣進(jìn)行了48h的8次取樣監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果見表1，說(shuō)明該設(shè)施的處理出水到達(dá)了國(guó)家?合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)?GWPB41999小型二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。注：GWPB41999現(xiàn)已改為GB13458201X 5. 問(wèn)題的探討為了使污泥均質(zhì)，需用漿式攪拌機(jī)攪拌，使污泥成懸浮狀態(tài)，這就需要一定的攪拌速度，而轉(zhuǎn)速不能過(guò)快，否那么，將帶入局部空氣而破壞厭氧環(huán)境，同時(shí)易引起漂泥，使污泥流失，因此，攪拌速度應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中的攪拌速度為. 5.2r / min ，在實(shí)際運(yùn)行

13、中此轉(zhuǎn)速偏大，特別是在調(diào)試階段，由于缺氧池污泥濃度太小(缺乏1000mg/l)，此轉(zhuǎn)速時(shí)就更容易造成污泥流失，我們建議應(yīng)將轉(zhuǎn)速降低，這是需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。 6. 經(jīng)濟(jì)分析工程總投資為163萬(wàn)元，其中污水處理站土建局部為83萬(wàn)元，主體設(shè)備60萬(wàn)元，其它費(fèi)用20萬(wàn)元。直接處理本錢為0.92元 / m3水，其中：固定資產(chǎn)折舊費(fèi)為0.15元 / m3水；人工費(fèi)為0.08元 / m3水；藥劑費(fèi)為0.39元 / m3水；電費(fèi)為0.30元 / m3水。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，污水經(jīng)處理后回用于生產(chǎn)中的局部工段比方生產(chǎn)車間沖洗地面，鍋爐車間沖渣沖灰等。按20%的回用率，可節(jié)省的一次用水為240m3/d，每方水按0.

14、5元計(jì)，為2400.5 = 120 元/d = 0.1元 / m3水。那么實(shí)際噸水處理費(fèi)用：0.920.10 = 0.82元 / m3水。按每日處理1200立方米廢水，每年生產(chǎn)300天計(jì)算，需凈支出0.82元1200300 = 29520元。 6. 結(jié)語(yǔ)采用化學(xué)沉淀法A/O工藝處理合成氨有機(jī)廢水，工藝技術(shù)可靠，操作簡(jiǎn)單，便于管理，運(yùn)行本錢低，處理出水符合國(guó)家?合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)?GB13458201X小型二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)可回用于生產(chǎn)過(guò)程的某些工段，獲得了顯著的環(huán)境效益和社會(huì)效益，總的來(lái)說(shuō)，本處理工藝是科學(xué)適用的。 參考文獻(xiàn) ： 1 曹素忱 主編. 無(wú)機(jī)化學(xué)M. 北京：高等教育出版社,1993, 6. 2 甘樹應(yīng)，楊青，陳季華 等. 前置生物脫氮法處理有機(jī)廢水的工程設(shè)計(jì)J. 中國(guó)給水排水,201X,16 8：25-2 7. 3 張自杰，林榮忱，金儒霖. 排水工程(第四版)M. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 201X, 6. 4 李鋒，朱南文，李樹平 等. 有氧情況下同時(shí)硝化 / 反硝化的反響動(dòng)力學(xué)模式