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化工工艺学论文


合成氨的污水处理方案
09 应用化学 温志武 09009046

对于高浓度合成氨有机废水,在预处理阶段采用化学沉淀法,在生化阶段采用 A/O 工 艺,提高了处理效率, 取得了良好的经济效果。 山东某化工集团是一个集肥料、化工、 科研、 商贸流通、农化服务于一体的国有大型企业,该集团氮肥分厂废水主要是合成氨废水,日排 废水 1100m3,另有 100

m3/d 的生活污水。原污水处理设施只对外排废水做沉淀处理,故废水 中生物中毒,对当地水环境造成了较大污染。根据该厂实际情况,采用“化学沉淀法-A./O” 工艺处理废水取得了良好效果。的污染物质如氨氮、氰化物、COD 等还不能达到排放标准, 造成水体“富营养化”和水中

1. 废水来源
废水主要产生于造气、合成和冷凝过程中,该废水的主要特征污染物为氨氮。

2. 方案的确定
设计原水水质: 2.1 设计原水水质:COD≤260 mg/L ,PH:7~9 ,SS≤400 mg/L ,
氰化物≤2.0 mg/L,氨氮≤500 mg/L ,挥发酚≤.1.50 mg/L ,硫化物≤2.0 mg/L 。

处理水质标准: 2.2 处理水质标准:COD≤200 mg/L ,PH:6~9 ,SS≤200 mg/L ,
氰化物≤1.0 mg/L,氨氮≤150 mg/L, 挥发酚≤.0.20 mg/L ,硫化物≤1.0 mg/L 。

2.3 在预处理阶段采用化学沉淀法,在废水中加入硫酸亚铁,在 PH 值为 7.5~
10.5 的范围内,将氰化物转化为无毒的铁氰配合物。监测进水 PH 值为 8.26(在 7.5~10.5 之间),符合要求。

在生化阶段采用传统的生物脱氮方法, 常用的生物脱氮方法有前置生物脱氮法(A/O 工 艺)和后置生物脱氮法。后置生物脱氮法占地比前置生物脱氮法的大,增加了工程的基建投 资;并且需要外加碳源,这样将增加废水的处理成本且外加碳源的量不易控制,易造成出水 COD 上升。而前置生物脱氮法具有占地少、不需外加碳源等优点,因此,本项目的主体工 艺采用前置反硝化的生物脱氮法。 前置反硝化生物脱氮法分为分建式与合建式,即反硝化、硝化与 BOD 去除分别在两座 不同的反应器内进行或在同一座反应器内进行。 合建式反应器节省了基建和运行费用,且容易满足处理工程对碳源和碱度等条件的要 求,但影响因素不好控制。一、溶解氧(DO)指数至关重要,一般为 0.5mg/l~1.5mg/l 范围 内;二、污泥负荷指数<0.1~0.15KgBOD/KgMLSS·d,以满足硝化的要求;三、C/N 比(满 足反硝化过程对碳源的要求,6~7 之间合适);四、碱度(适宜范围为 7.5~8.0)。

对于传统的“硝化—反硝化”分建式反应器(A/O 工艺),由于反应不在同一座反应器 内进行,硝化、反硝化的影响因素控制范围相应增大,可以更为有效地发挥和提高活性污泥 中某些微生物(如硝化菌、反硝化菌等)所特有的处理能力,从而达到脱氮除磷、处理难降 解有机物的目的。这样的生物处理组合工艺可以减少生化池的容积,提高生化处理效率,既 节省环保投资又可减少日常的运行费用。

2.4 工艺流程

2.5 工艺流程说明
本项目的工艺采用“硝化-反硝化”为核心的 A/O 法生物脱氮处理 A/O 法生物去除氨氮 原理是在充氧的条件下(O 段),污水中的氨氮被硝化菌硝化为硝态氮,大量硝态氮回流至 A 段,在缺氧的条件下,通过兼性厌氧反硝化菌作用,以污水中有机物作为电子供体,硝态 氮作为电子受体,使硝态氮被还原为无污染的氮气,逸入大气从而达到最终脱氮的目的。

2.5.1 污水流程
生产废水经调节池调节水量,均衡水质后由水泵提升,加入 FeSO4,

去除 CN ,生成络合沉淀物。出水进入一沉池沉淀去除部分悬浮物和沉淀物,一 沉池出水和回流液混合进入缺氧池,进行反硝化脱氮反应,NO3- —N 被还原成 N2 进入空气,污水则进入生物接触氧化池。在生物接触氧化池内进行降解和硝化反 应,BOD 大部分被降解,NH4+—N 则转化为 NO3- —N,出水大部分回流,剩余部分 则进入二沉池沉淀脱落的生物膜,二沉池出水可直接达标排放,也可用泵泵入厂 办公生活区的水景喷泉配水系统,这样即可美化厂区环境,又可利用在喷泉中水 射流及曝晒起到的“氧化塘”作用,水质会得到更好的改善,从而充分保证了排 放水的水质要求。 2.5.2 污泥流程
沉淀池污泥进入污泥浓缩池, 经浓缩后上清液回流至调节池重新处理, 浓缩污泥由泥浆 泵提升至干化场干化脱水

-

3.主要构筑物的设计说明 3.主要构筑物的设计说明
3.1 调节池
因原水排放氨氮值波动较大,且需要掺加生活污水,故在废水处理系统之前设此调节 池,以均衡水质和调节水量。

调节池采用的是穿孔导流槽式调节池,进入调节池的废水由于流程长短的不同,达到 自动调节均和水质的目的,减少了冲击负荷对后续处理单元的影响。 调节池有效容积为 200m3,水力停留时间为 4h。

3.2 一沉池
沉淀池去除部分悬浮物,COD 和加药生成的铁氰络合物等。平流式沉淀池的多斗排泥, 方式比较可靠, 但斗内易积泥, 排泥困难, 只能采用定期放空, 人工排泥的方式来维持生产, 如排泥间隔时间过长,还可能出现管口堵塞现象。 本设计用吸泥机来排泥,采用钢制 BXJ—3500 型,含有电极、减速机、液下污泥泵, 运行可靠,操作方便,广泛应用于平流沉淀池的排泥。 沉淀池有效容积为 160m3,水力停留时间为 3.2h。

3.3 缺氧池
缺氧池是通过栖息在软型填料上的世代时间较长的反硝化菌的作用使废水中的 NO2
- -、



NO3 转化成 CO2 和 N2,从而达到生物脱氮的要求。由于采用了前置反硝化脱氮工艺,利用 进水的有机物作为碳源,所以反硝化池可以不另加碳源。 缺氧池为生物脱氮的主要反应器, 在缺氧池内回流混合液和一沉池出水在搅拌机的作用 下充分混合,在反硝化菌的作用下,发生反硝化反应。

硝态氮被还原为 N2,完成脱氮反应。 从反硝化反应式中也可以得到三个结论: ⑴ 硝化过程后富余的溶解氧(DO 约为 0.7~.1.0mg/l)在反硝化过程中,被反硝化段 中的部分有机物消耗掉,从而进一步保证了缺氧反硝化阶段溶解氧(DO<0.3mg/l)的工艺 要求。 ⑵ 在反硝化菌的作用下,NO3 被还原,而有机物被氧化,NO3 在还原过程中所获 得的电子是由有机物质提供的。因此,在反硝化过程中,废水的 C/N 比是影响脱氮效果的 一个重要因素。 ⑶ 反硝化反应的结果使生化环境的 PH 值提高, 反硝化作用最适宜的 PH 值也在 7.5~ 9.2 之间,由于硝化使 PH 降低而反硝化却使 PH 升高,两个过程中的 PH 变化彼此之间相互 抵消,结果使系统内的 PH 保持不变。但是两个过程中碱度的变化可以作为一个参数用来判 断硝化与反硝化进行的程度。
- -

3.4 生物接触氧化池
为有机物降解和 NH4+ —N 硝化的反应器, 在充氧的条件下, 有机物在微生物的作用下 分解为 CO2 和 H2O, 4+ —N 则发生硝化反应。 NH 硝化作用是在两类好氧菌的参与下完成的, 首先是亚硝化单细胞菌将氨氮先氧化成亚硝酸盐, 然后硝化杆菌将亚硝酸盐再进一步氧化成 硝酸盐。

从上述反应式中可以得到三个结论: 1 不论是亚硝化过程还是硝化过程,都要耗用大量的氧。要使一分子氨氮(NH3—N 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 4×16 / 14 = 4.57 mg

的氧, 此值为生物氧化池脱氮的需氧量提供了一个工程设计的参考数据。 由于硝化反应需要 足够的氧量,因此大多数学者认为溶解氧应控制在 1.5 ~ 2.0 mg/L 以上,低于 0.5mg/L 则 硝化作用完全停止。 2 硝化反应的结果有硝酸(HNO3)生成,会使生化环境的酸性提高。因此废水中应 有足够的碱度, 以平衡硝化作用中产生的酸, 一般认为硝化作用最适宜的 PH 值在 7.5 ~ 9.2 之间。 3 硝化反应的结果可使氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐, 但废水中的总氮量并没发生变 化。 硝化作用宜在低 BOD 负荷条件下进行,若硝化段的含碳有机基质的浓度太高,会使 生长速率较高的非硝化菌迅速繁衍,从而使硝化菌得不到优势,结果降低了硝化速率。一般 来说,硝化段的 BOD 应低于 20mg/L。 采用污泥负荷计算好氧池容积,泥龄与污泥去除负荷的关系为: 好氧池设两座,并联式,总有效容积为 800m3, 泥龄约为 30 天。

4. 结语
采用化学沉淀法—A/O 工艺处理合成氨有机废水,工艺技术可靠,操作简单,便于管 理,运行成本低,处理出水符合国家《合成氨工业水污染物排放标准》(GB13458—2001) 小型二级排放标准, 同时可回用于生产过程的某些工段, 获得了显著的环境效益和社会效益, 总的来说,本处理工艺是科学适用的。


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