活性污泥法在化肥装置废水处理中的应用

1、第19卷第2期石化技术与应用Vol.19No.22001年4月PetrochemicalTechnology&ApplicationApr.2001工业技术(99102)活性污泥法在化肥装置废水处理中的应用武京红,李清海(中国石油兰州石化公司化肥厂,甘肃兰州730060)摘要:介绍了活性污泥法在化肥装置废水处理中的应用概况,对活性污泥法处理装置的实际运行情况进行了总结,并对存在的问题提出了改进建议。关键词:合成氨;活性污泥法;废水处理;应用中图分类号:TQ440.9文献标识码:B文章编号:1009-0045(2001)02-0099-04在化肥生产过程中产生的含氨废水及含甲醇废水,如果

2、不加以处理而直接排入水体,就会污染水体环境,造成诸如水体的溶解氧下降、富营养化等问题。为了解决废水污染问题,在兰州石化公司化肥厂的30万t/a合成氨、52万t/a尿素生产装置(以下简称大化肥)上,配套建设了活性污泥法处理装置。经过4年的实际运行表明,该处理装置运行效果良好。笔者对该装置的实际运行情况进行了总结,并提出了几点改进建议,以期为活性污泥法处理技术在化肥行业的推广应用提供参考。1装置概况1.1活性污泥脱氮原理氮过程中需要氢供体和细胞合成所需的碳源,有机物可以同时满足这2方面的要求。从经济和操作难易等因素考虑,CH3OH是最合适的有机物。脱氮反应式可表示为:-5CH3OH+6NO35CO

3、2+3N2+7H2+6OH-1.2工艺流程简述活性污泥法废水处理装置工艺流程如图1所示。活性污泥法脱氮是利用亚硝酸菌和硝酸菌在有氧环境中将氨态氮氧化为亚硝酸或硝酸氮,再由脱氮菌(异养型细菌)在缺氧条件下将亚硝酸及硝酸氮变为气态氮的生物脱氮方法,它包括硝化和脱氮2个过程。(1)硝化过程。亚硝酸菌和硝酸菌属自养型细菌,NH3先在亚硝酸菌的作用下生成HNO2,HNO2再在硝酸菌的作用下生成HNO3,其硝化过程的总反应式为:+-22NH4+37O2+4CO2+HCO3C5H7NO2+21NO3-1生活污水池;2事故池;3均质池;4曝气鼓风机;5进水分配箱;6A脱氮池;7B脱氮池;8污泥回流池;9污泥浓

4、缩池;10污泥沉降池;11出水池图1活性污泥法废水处理装置工艺流程+20H2O+42H+大化肥界区的生活污水及雨水进生活污水池,经泵打入均质池;来自废水汽提塔、经化学处理装置处理过的含甲醇和氨等物质的废水,其浓度较高时进事故池,然后经泵打入均质池,浓度(2)脱氮过程。脱氮菌(异养细菌)是兼性菌,先在好氧条件下增殖,然后在缺氧条件下由内源呼吸脱氮,因此脱氮速率较低。pH在7.07.5,温度在3739时,脱氮速率相对最高。脱收稿日期:2000-12-11;修回日期:2001-01-03作者简介:武京红(1966-),男,甘肃天水人,工程师,现从事化工环保工作。© 1995-2006 Ts

5、inghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.石化技术与应用第19卷100适合进水条件时则直接进均质池。均质池中的废水被送入分配箱,分别进A、B脱氮池进行处理,然后进入沉降池进行泥水分离:清水排入出水池进厂下水系统;污泥进污泥回流池,再进脱氮池;剩余污泥进浓缩池,经泵送往压滤机滤干后填埋。空气经鼓风机压缩后,一路进均质池作为曝气使用,并起搅拌作用;另一路进A、B脱氮池作为曝气使用。1.3工艺特点及控制指标活性污泥法废水处理工艺具有如下特点:(1)在硝化区同时进行有机物的降解和氨的硝化、氧化,在脱氮区同时进行硝酸氮的还原和有

6、机物的氧化;(2)硝化和脱氮反应器组合建在一个圆型构筑物内,由隔墙分隔成2个区,底部连通,进水和回流污泥先进脱氮区,从底部进硝化区,再从硝化区进脱氮区,形成循环流动;(3)硝化降低碱度,脱氮则增加碱度,物料在硝化区和脱氮区之间循环流动可节约投碱量;(4)出口设在硝化区上部,并设自动pH控制仪,可调节出水的pH值;(5)本装置脱氮区总容积240m3,硝化区总容积405m3,停留时间分别为10,16.8h,污泥浓度可高达45g/L,泥龄约为15天。活性污泥法废水处理装置主要工艺控制指标见表1。表1主要工艺控制指标项目进水出水水量/th484850-1色度pH71179SS/mgL10370-1CO

7、D/mgL-1BOD5氨氮-1CH3OHCN-硫化物-1酚/mgL-1油/mgL-1温度/25L/mgL-1/mg635607450L/mgL-1/mgL-1/mg5780.51.010401002装置运行情况2.1污泥的接种及驯化2.2运行指标活性污泥法处理装置建成后,从兰州石化公司原料动力厂污水处理场引进了污泥菌种。该污水处理场也是采用活性污泥法处理工业废水及生活污水,其菌种多,驯化周期短。接种后,根据微生物的营养及其它要求进行逐级加负荷驯化,经过2个月左右的时间,污泥浓度就达到5000mg/L左右,达到了驯化目的。在开车初期,COD浓度曾一度按设计指标控制在500mg/L左右,氨氮浓度控

8、制在70mg/L左右。装置运行一段时间后,对废水中COD、氨氮含量的分析数据进行统计发现,在正常情况下COD浓度均为100300mg/L,氨氮浓度在50mg/L左右。为了减少甲醇及尿素的补加量,采取逐渐降低补加营养量的措施,使污泥浓度降至2g/L左右。水质控制指标如表2所列。表2水质控制指标项目进水出水水量/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从表2可以看出,废水经该装置处理后,出水水质完全达到了设计要求。这表明,活性污泥法废水处理技术用

9、于化肥行业的废水处理是完全可行的。2.3控制要点装置运行控制要点如下:(1)适时调节进水温度。温度对微生物有广泛影响。本装置设计的进水温度为25,在此温度下硝化反应和脱氮反应均进行得比较好,其脱氮效率在80%以上。从实际运行情况看,夏季水温可以达到30左右,此时处理效果很好。曾经水温达到过38,此时,由于微生物活性很高,因而造成了污泥膨胀现象。由于冬季气温较低,水温也随之降低,污泥活性变差,此时,要及时提升© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.第2期武京红等1活性污泥法在化肥装

10、置废水处理中的应用101水温,否则,在进水水质发生变化时,污泥就很容易受到冲击。(2)营养比例得当。微生物生长繁殖需要各种养料,包括C、N、P、S以及微量的K、Ca、Mg、Fe等元素。由于工业生产废水中微量元素较充分,因此,主要从C、N、P这3个方面考虑营养配比。对于一般好氧生物处理其配比是按10051进行的,但该装置实际运行结果表明,C与N可以按101的配比进行,处理效果仍然很好。这也表明,该装置处理氨氮的能力还可以进一步提高。(3)及时调节pH。微生物的生长、繁殖与环境的pH关系密切。本装置进水的pH一般情况下在910。硝化池中设有pH自动控制装置,pH一般控制在8左右。pH过高时,可采用

11、人工大量加酸的办法进行快速调节。(4)根据实际情况调节溶解氧含量。水体环境中溶解氧对微生物的生长繁殖影响很大。好氧微生物需要有充分的溶解氧,而厌氧微生物则不需要溶解氧。在实际废水处理过程中,对于好氧生物供氧也不宜过多,否则会造成污泥膨胀现象,使处理效果下降,并且也会造成不必要的浪费。为此要求溶解氧含量一般以维持在24mg/L为宜,如果污泥是在受冲击的情况下,溶解氧含量可控制在5mg/L左右。(5)控制污泥膨胀。活性污泥的沉降性能一般用污泥指数SVI表示。SVI是指混合液经30min沉淀后,1g干污泥湿的时候所占有的体积。通常活性污泥性能良好时SVI为50150mL/g。若SVI过低,说明泥粒细

12、小紧密,无机物多,缺乏活性和吸附能力;若SVI过高,则说明污泥太松散,沉淀性能差,可能已发生污泥膨胀现象。该装置开工以来,也发生了几次污泥膨胀现象,主要采取了调节溶解氧量、调节pH、投加一定的尿素和磷酸等措施加以控制。(6)去除重金属钒和镍。由化肥废水汽提塔排出的废水,其重金属钒和镍的含量较高,如果不予以去除,就会影响微生物的活性。为此,专门设置了处理钒和镍的化学处理装置。废水在反应器中(pH为9.511)与硫酸亚铁、烧碱反应后,生成钒、镍、铁的氢氧化物沉淀,在絮凝器中,在聚合电解质的作用下,生成可沉降的大絮片,经沉降分离后,在废水中再加入酸,将其pH调至7.08.0。这样,废水才能被送到生化

13、处理装置。3存在的问题及改进建议3.1存在的问题(1)进水水质不稳定。由于生产不稳定(装置开、停工及操作工况不稳定),造成废水中COD、氨氮浓度过高,由此对污泥产生的高浓度冲击情况时有发生。对此,通常采取加水稀释、加大曝气量、及时调整投加的营养量及酸碱量等措施,使装置恢复正常运行。但污泥受冲击后,出水水质超标比较严重,恢复正常运行的时间较长。装置在非正常情况下水质情况见表3。表3非正常情况下水质情况项目进水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左右该装置事故池容积偏

14、小(200m3),不能完全储存高浓度废水,导致部分高浓度废水进入脱氮池,这是造成冲击的主要原因。其次,装置在低负荷下运行,在进水水质平稳时,尽管处理效果比较好,但与在高负荷下运行时的情况相比,其抗高浓度废水冲击的能力要差得多。(2)装置处理能力未达到设计要求。设计该装置处理废水的能力为48t/h,实际为20t/h;处理COD的能力为49.92kg/h,实际为6kg/h;处理氨氮的能力为3.55kg/h,实际为1.6kg/h。由此表明,该装置目前处理能力还未达到设计要求,有待提高运行负荷。(3)冬季水温较低。由于均质池的加温蒸汽管线设计过细,到了冬季,进水温度就难以维持),致使微生物活性在25(

15、实际最低时仅15降低,废水处理效果变差。在进水水质发生变化时,污泥在低温时更容易受到冲击,恢复起来也更加困难。3.2改进建议对于上述问题,建议做如下几点改进:(1)增设一个均质池。由于原均质池只能将废水混匀,无法使进水水质保持稳定,这就满足不了微生物需要稳定环境的要求。为此,需要再增建1个均质池,如图2所示。这样,当其中一个池往脱氮池进水时,另一个池则接收来自生产装© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.石化技术与应用第19卷102置和事故池中的废水,待储存到一定液位后,按要求进

16、行营养调配,此时,生产装置排来的废水可暂时储存于事故池中,待另一池进完水后进行切换。这样既能连续进水,又可保持进水水质平稳,从而避免高浓度废水对污泥造成冲击。(2)引入碳源和氮源,为较高负荷运行提供条件。由于该装置未达到设计处理能力,因此,建议将大化肥变换工序排出的含CH3OH的废水,在不经过汽提塔处理的情况下,直接排入生化处理系统作为碳源使用,这样既可节约CH3OH,也可节约汽提塔所用蒸汽。引入碳源后,根据营养配比要求,需要引入一定的氮源。可将硝铵生产装置排放的酸性冷凝液部分引入。这样,既可为该装置较高负荷运行解决氮源,也可降低该厂排放废水中的氨氮浓度。(3)改造蒸汽管线,加大蒸汽量,保证冬

17、季废水水温达到25。1生活污水池;2事故池;3原有均质池;4曝气鼓风机;5进水分配箱;6新增均质池图2改进后的流程ApplicationofactivatedsludgeprocessinwastewatertreatmentofammoniaplantWUJing-hong,LIQing-hai(FertilizerFactoryofLanzhouPetrochemicalCorporation,CNPC,Lanzhou,730060,China)Abstract:Thegeneralsituationofwastewatertreatmentoftheammoniaplantbyusing

18、theactivatedsludgeprocesswasintroduce.Therunningcaseoftheproductionwassummedupandthesuggestionontheexistingprob2lemswasmade.Keywords:syntheticammonia;activatedsludgeprocess;wastewatertreatment;application读者作者编者石化技术与应用订阅启事石化技术与应用是经国家科学技术部和新闻出版署批准、由中国石油兰州石化公司和兰州化学工业公司联合主办的石油化工技术性刊物。国内外公开发行。自1983年创刊以来,本刊始终坚持科研开发与工业生产相结合的办刊特色,深受广大读者、作者的厚爱与好评。现设主要栏目有:论坛、研究与开发、工业技术、专论与综述、分析测试、研究快讯、新产品、实用技术、绿色化