高效曝氣生物濾池處理氮肥工業(yè)廢水的工程實(shí)踐

河北省某化肥廠(chǎng)主要產(chǎn)品生產(chǎn)能力為合成氨13.5萬(wàn)t/a、尿素20萬(wàn)t/a、甲醇3萬(wàn)t/a，是河北省最大的小氮肥企業(yè)。盡管企業(yè)采用零排放技術(shù)對造氣廢水進(jìn)行了循環(huán)利用，并對生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改造調整，但企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，每天排放高氨氮終端廢水約1500m3。由于經(jīng)過(guò)多次濃縮，外排終端廢水中COD 約為500~1 000 mg/L，NH3-N 質(zhì)量濃度高達500~700 mg/L，SS 高達300~1 000 mg/L， 另外還含有一定的油類(lèi)物質(zhì)，遠未達到工業(yè)循環(huán)冷卻水補給用水的要求。為了真正實(shí)現氮肥生產(chǎn)廢水零排放，企業(yè)擬使用有效、經(jīng)濟的方法對終端廢水進(jìn)行處理，以解決終端廢水直接外排所造成的污染；處理后的終端廢水回用作為循環(huán)冷卻水補給用水，可以減少企業(yè)工業(yè)用水量，具有可觀(guān)的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。然而，由于該廢水中C/N 嚴重失調（C/N＝0.87，以COD 計），相對于一般氨氮廢水的處理，經(jīng)濟有效地去除高氨氮、低C/N 廢水中的氨氮難度很大，目前尚沒(méi)有類(lèi)似中試或工程實(shí)例可供借鑒。筆者采用經(jīng)濟有效的高效曝氣生物濾池工藝（GBAF）處理氮肥終端廢水，取得了很好的效果。

1 工程概況

1.1 廢水水質(zhì)水量及排放標準

設計處理水量為2 000 m3/d（按廠(chǎng)方擴產(chǎn)后的外排水量設計）。設計進(jìn)出水水質(zhì)指標見(jiàn)表1。

1.2 工藝流程

1.3 GBAF 工藝特點(diǎn)

GBAF 與傳統的曝氣生物濾池相比，它采用的高效懸浮大孔載體， 比表面積80m2/g， 孔隙率高（98%）；同時(shí)，通過(guò)分子設計，在載體中引入大量的活性和強極性基團并通過(guò)固定化技術(shù)，將大量變異菌和酶制劑牢牢固定在載體上，單位體積生物量大，最高可達40 g/L。載體平均濕密度為1.00 g/cm3，在水中呈懸浮狀。由于采用了固定化技術(shù)，微生物不易脫落，這樣既提高了生物濃度，又避免了堵塞，可省去二沉池，大大簡(jiǎn)化了工藝流程，使操作管理更加簡(jiǎn)便和科學(xué)，易于控制。

在GBAF 工藝中， 依據載體性能可維持生物的多樣性，使好氧、厭氧和兼性菌同時(shí)存在，這一特點(diǎn)在去除高濃度、大分子、難降解有機物尤其是NH3-N方面有其獨特優(yōu)勢。

2 主要構筑物及設計參數

廢水處理系統主要包括調節、生化處理兩部分。由于該廢水為低C/N 廢水，GBAF 在去除氨氮的同時(shí)對廢水中TN 亦有一定的去除效果， 考慮到節約投資和運行費用，本工程中沒(méi)有單獨設置反硝化處理工藝。

2.1 隔油調節池

該廢水水量變化較大，氨氮變化范圍較寬，為保證后續生化處理連續穩定運行， 本系統設計調節池調節水質(zhì)和水量�？紤]到廢水中含有部分油類(lèi)污染物，調節池設計分為兩段，前段按照重力隔油池方式修建，后段設計成曝氣調節池， 池底鋪設穿孔曝氣管，對廢水進(jìn)行預曝氣。隔油調節池的主要作用是去除廢水中的重油及輕油， 降低后端的處理負荷，保證后端生物處理有效進(jìn)行。隔油池采用平流式隔油池（API），其特點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單、適應性強、操作方便，可分離直徑大于150 μm 的油滴，還可起到沉淀池的作用。隔油池設計表面負荷1.8 m/h，池內設置刮渣機、集油管。分離出的焦油類(lèi)物質(zhì)排入污油收集池。調節池產(chǎn)生的污泥定期排放至集泥井，并經(jīng)污泥泵提升至污泥濃縮池。

2.2 初次沉淀池

由于廢水中懸浮物含量較高， 直接進(jìn)入GBAF池，很容易造成濾池堵塞，影響生化處理系統的連續穩定運行。因此，在GBAF 池前設置輻流式沉淀池1座，采用化學(xué)沉淀法去除廢水中大部分懸浮物。在添加混凝劑的基礎上， 其不但對細微顆粒具有良好的沉降能力，而且對廢水中的主要污染物（如COD、氨氮、硫化物等）亦有一定的去除效果。沉淀池產(chǎn)生的污泥通過(guò)快開(kāi)閥排放至污泥濃縮池。沉淀池出水自流進(jìn)入GBAF 池。

2.3 GBAF 池

GBAF 池的主要作用是通過(guò)好氧微生物降低廢水中的COD 和NH3-N。GBAF 池的NH3-N 容積負荷為0.6 kg /（m3·d），設計停留時(shí)間為24.0 h，有效接觸時(shí)間為12.0 h；GBAF 池池底安裝管式微孔曝氣器用于曝氣，氣水比30∶1，池內溶解氧控制在2~4mg/L；GBAF 池池內投加硝化劑并補充堿度，以有效降低氨氮；GBAF 池底部設置排泥管，污泥排放至集泥井并經(jīng)污泥泵提升部分至污泥濃縮池，部分回流到GBAF 池前�？紤]到GBAF 工藝產(chǎn)生的污泥量極少，回流污泥和外排污泥的泵可以共用，其中通過(guò)閥門(mén)進(jìn)行切換。終端廢水主要設施和設計參數見(jiàn)表2。

3 調試及運行情況

廢水經(jīng)單機設備試車(chē)和系統設備聯(lián)動(dòng)試車(chē)運行穩定后進(jìn)行工藝調試。工藝調試主要是混凝沉淀工藝單元調試和GBAF 工藝單元調試。整個(gè)調試過(guò)程歷時(shí)50 d。

4 設施運行監測結果

工程于2007 年5 月初開(kāi)始調試，2007 年6 月中旬達到穩定運行，實(shí)際運行效果見(jiàn)表3。

5 技術(shù)經(jīng)濟指標及環(huán)境效益分析

處理后的出水與其他廢水混和后可直接回用于循環(huán)冷卻水，回用水按照0.4 元/m3 計算（處理后的污水擬直接回用，不考慮中間少量的損耗），則每年節約廢水所帶來(lái)的直接經(jīng)濟效益為：2 000×360×0.4＝288000 元。主要經(jīng)濟指標見(jiàn)表4。

6 小結

（1） 以GBAF 技術(shù)為主體的工藝可有效地處理氮肥企業(yè)外排終端高氨氮廢水，出水COD 為81～158mg/L、BOD5 8～15 mg/L、SS 40～70 mg/L、NH3-N 4.8～68 mg/L，可連續穩定達到《合成氨工業(yè)水污染物排放標準》（GB 13458—2001）中一級排放標準。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

（2）廢水出水水質(zhì)尚未完全達到《污水再生利用工程設計規范》（GB 50335—2002） 中再生水用作循環(huán)冷卻補充水（CODCr≤60 mg/L、BOD5≤10 mg/L、NH3-N≤10 mg/L、pH 6.5～9，TDS≤1 000 mg/L）的指標，但處理后的廢水與企業(yè)內其他回用水（如經(jīng)澄清處理和冷卻后的造氣廢水）混合后完全可以用于循環(huán)冷卻水補給用水或該廢水經(jīng)進(jìn)一步深度處理后（如多介質(zhì)過(guò)濾、連續砂濾和超濾等）也可直接用于循環(huán)冷卻水。

（3）該廢水含有較高濃度SS 和一定的油類(lèi)物質(zhì)，為保持GBAF 的連續穩定運行， 一定要加強預處理（如隔油、氣浮或沉淀等），以保證GBAF 池進(jìn)水SS≤100 mg/L、石油類(lèi)≤10 mg/L，而且BAF 池進(jìn)水中不能有明顯的炭黑狀油類(lèi)污染物。（作者：曾明， 北京蓋雅技術(shù)中心）