煤氣化合成氨廢水脫氮處理O/A/OEM-BAF工藝
中國污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間：2022-1-7 9:37:21
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某煤化工/合成氨企業(yè)污水處理裝置原有設計為2套裝置并聯(lián)運行。一套A/O裝置，處理水量80m3/h，進(jìn)水COD400mg/L，氨氮140mg/L;另一套EM-BAF裝置，處理水量180m3/h，進(jìn)水COD200mg/L，氨氮150mg/L。實(shí)際已改為A/O+EM-BAF串聯(lián)方式運行。
隨著(zhù)生產(chǎn)裝置負荷與排放標準提高，污水處理難度加大。煤氣化裝置特有的含高濃度煤灰污水，易堵塞設備、填料，需要用A/O法進(jìn)行預處理。改用串聯(lián)工藝后，出水COD、氨氮能夠達到GB31571—2015排放標準，但總氮不能穩定達標。擬將EM-BAF裝置改進(jìn)為具備反硝化單元的O/A/O方式，提高總氮去除率。
1、生化處理裝置現狀
1.1 工藝流程
煤化工/合成氨污水處理裝置采用傳統的A/O+EM-BAF工藝，其中EM-BAF分為平行4組9級，設計處理水量180m3/h，水力停留時(shí)間14h，采用全好氧方式運行，出水水質(zhì)滿(mǎn)足GB8978—1996一級標準要求。原工藝及改造流程示意圖如圖1。
1.2 存在的問(wèn)題
高濃度的污水經(jīng)A/O裝置處理后與BAF裝置低濃度的來(lái)水混合進(jìn)入調節池進(jìn)行均質(zhì)均量，經(jīng)泵送入混凝沉淀池進(jìn)行化學(xué)除磷沉淀，含磷污泥排入污泥濃縮池后送往壓濾，上清液自流進(jìn)入EM-BAF池，EM-BAF池采用全好氧方式運行，處理流程中未設缺氧生物段，反硝化功能較弱，無(wú)法有效去除硝氮。
2、實(shí)驗部分
2.1 進(jìn)水水質(zhì)與出水標準
根據裝置排放污水的實(shí)際情況，結合GB31571—2015要求，設計處理污水量為50~180L/h。本次研究設計進(jìn)、出水水質(zhì)如表1所示。
2.2 處理工藝的選擇
本次研究主要目的是為EM-BAF工藝提標改造提供依據，在現有裝置上實(shí)現COD、氨氮、總氮達標排放。在分析現有污水處理工藝的基礎上，確定采用一級硝化、二級反硝化、三級好氧串聯(lián)EM-BAF工藝，提高裝置的總氮脫除效果。
2.3 EM-BAF工藝技術(shù)原理
工程菌-曝氣生物濾池(EM-BAF)是在改進(jìn)、優(yōu)化傳統曝氣生物濾池工藝的基礎上發(fā)展而來(lái)，通過(guò)應用級配填料、工程菌等新技術(shù)，克服了曝氣生物濾池工藝的技術(shù)瓶頸，解決了曝氣生物濾池中布水布氣不均的問(wèn)題，提高了傳質(zhì)效率和容積負荷率，提高對難降解污染物的去除效率，工藝流程簡(jiǎn)單，運行管理方便。
EM-BAF工藝使用的級配聚氨酯類(lèi)填料能夠減少濾床的水頭損失，填料表面的活性基團可以加快生物膜形成，提高生物膜總量。根據污染源類(lèi)型和主要污染物種類(lèi)，可以有針對性地使用不同的工程菌產(chǎn)品。該技術(shù)具有以下方面的優(yōu)勢。
(1)對可生化性差的污水處理效果獨特。級配填料對工程菌的固定作用提高了生化池內的有效細菌濃度，提高了難降解有機物的去除率。
(2)工藝操作靈活，可以通過(guò)控制各級的Do實(shí)現好氧、兼氧環(huán)境，實(shí)現COD、氨氮和總氮同步高效率脫除。
(3)工藝流程簡(jiǎn)單，多級生物膜反應器串聯(lián)，無(wú)需單設硝化池、反硝化池、二沉池及回流泵等設施。由于級配填料優(yōu)異的性能，排泥時(shí)僅需氣反沖。
(4)出水水質(zhì)穩定，對進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)具有較強的適應能力。
(5)自動(dòng)化程度高，運行管理方便。
2.4 實(shí)驗方案
2.4.1 O/A/O EM-BAF工藝流程及設備
本次研究工藝流程如圖2所示。EM-BAF反應器由三個(gè)生化反應器串聯(lián)組成，第一個(gè)反應器中為好氧環(huán)境，實(shí)現進(jìn)水氨氮的硝化和COD的脫除。第二個(gè)反應器中為兼氧環(huán)境，Do≤0.5mg/L，實(shí)現硝態(tài)氮的去除。第三個(gè)反應器為好氧環(huán)境，實(shí)現溢出碳源的脫除。
第一級和第三級反應器底部設有曝氣管。第一級反應器投加碳酸鈉平衡硝化反應消耗的堿度。第二級反應器投加甲醇作為外加碳源。EM-BAF反應器需要定期進(jìn)行氣水反沖排泥，產(chǎn)生的反沖洗排水排入污泥濃縮池。
實(shí)驗裝置設備的主要參數見(jiàn)表2。
2.4.2 碳源種類(lèi)與投加量
反硝化常用的碳源有甲醇、工業(yè)葡萄糖、乙酸鈉等物質(zhì)。甲醇作為反硝化碳源最大的優(yōu)勢是投加量少，藥劑費用低，但甲醇為有毒、易燃、易爆物質(zhì)，儲存與使用管理要求高。由于該企業(yè)有甲醇資源和相應的管理措施，本實(shí)驗選擇甲醇作為反硝化碳源。
反硝化甲醇的投加量已有理論計算公式。將甲醇折合為COD后，一般要求COD∶TN=(4~5)∶1，本次實(shí)驗運行期內，甲醇投加量約為COD∶TN=(3.5~4.5)∶1。經(jīng)過(guò)8月份實(shí)驗設備的工況優(yōu)化，確定甲醇的投加量為COD∶TN=4∶1，完全可以保證出水總氮達標排放。
2.5 處理效果
2.5.1 實(shí)驗裝置處理出水數據
實(shí)驗工藝裝置經(jīng)過(guò)約2個(gè)月的調試運行，進(jìn)出水水質(zhì)、水量、生物掛膜均達到設計要求，運行工況基本穩定。在此基礎上，利用10d的時(shí)間進(jìn)行效果驗證，具體運行數據見(jiàn)表3。驗證期間，實(shí)驗設備進(jìn)水流量為180L/h，單級EM-BAF填料接觸時(shí)間均為3.3h。
2.5.2 主要污染物去除效果分析
圖3為氨氮去除效果分析，進(jìn)水氨氮為18.5~50.5mg/L，平均值28.6mg/L，一級出水氨氮1.6mg/L，總出水氨氮0.37mg/L，氨氮平均去除率為98.7%。
圖4為COD去除效果分析，進(jìn)水COD為35.1~91.9mg/L，平均值49.0mg/L，一級出水COD為30.5mg/L，總出水COD為25.5mg/L。
圖5為總氮去除效果分析，進(jìn)水總氮在71.3~44.5mg/L的范圍內波動(dòng)，平均值58.2mg/L，二級出水總氮為7.7mg/L，出水總氮為3.4mg/L，總氮的去除率為94.4%。
2.5.3 總氮容積負荷
圖6為驗證期間EM-BAF的總氮負荷變化趨勢。由于實(shí)驗工藝中總氮的去除是由第二級EM-BAF單池完成，實(shí)際的總氮負荷也是第二級的總氮負荷。圖6數據表明驗證期間第二級的總氮負荷在0.32~0.48kg/(m3·d)，平均總氮負荷為0.40kg/(m3·d)。
3、工程應用建議
現有裝置單池填料量約為75m3，設單組進(jìn)水流量為50m3/h，進(jìn)水總氮為120mg/L，出水總氮為30mg/L，以其中的四級作為反硝化，單組四級填料總體積300m3，則總氮去除負荷為0.36kg/(m3·d)�？偟コ摵稍诒敬螌�(shí)驗的結論范圍內。
1)將現有EM-BAF池改造為O/A/O工藝，9級按3-4-2分配給O1-A-O2。
2)完善混凝沉淀除磷和懸浮物工藝設施，保證EM-BAF單元對懸浮物的要求。
3)在填料支架上方增設反沖排泥槽、反沖排泥管、反沖排泥閥;更換池底排泥閥;增加反沖進(jìn)氣管、反沖進(jìn)氣閥;增加布水槽、布水管，將各級水流方向由上下折流改為下向上流。通過(guò)DCS實(shí)現自動(dòng)化反沖。
4)更換池內填料，補充工程菌。增設甲醇投加系統，新增補堿裝置。
4、結論
1)實(shí)驗表明將普通EM-BAF工藝改為O/A/O EM-BAF工藝，處理煤氣化/合成氨廢水是合理可行的，本工藝對氨氮去除率高達98.7%，總氮去除率高達94.4%，總氮去除負荷為0.40kg/(m3·d)，出水COD、氨氮、總氮、懸浮物均達到GB31571—2015排放標準要求。
2)采用EM-BAF多級串聯(lián)，通過(guò)調整各級反應器的曝氣量，靈活控制兼氧、好氧環(huán)境;在各個(gè)功能單元分別接種反硝化菌、硝化菌，補充碳源和堿度，實(shí)現氨氮、總氮、COD的同步去除。(來(lái)源：中國石化巴陵石化分公司，北京天灝柯潤環(huán)境科技有限公司)
