山東某化工集團(tuán)是一個集肥料、化工、科研、商貿(mào)流通、農(nóng)化服務(wù)于一體的國有大型企業(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等還不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，造成水體“富營養(yǎng)化”和水中生物中毒，對當(dāng)?shù)厮h(huán)境造成了較大污染。根據(jù)該廠實際情況，采用“化學(xué)沉淀法－A./O”工藝處理廢水取得了良好效果。

1. 廢水來源

廢水主要產(chǎn)生于造氣、合成和冷凝過程中，該廢水的主要特征污染物為氨氮。

2. 方案的確定

2.1  設(shè)計原水水質(zhì)：COD≤260 mg/L ，PH：7~9 ，SS≤400 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)：COD≤200 mg/L ，PH：6~9 ，SS≤200 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)處理階段采用化學(xué)沉淀法，在廢水中加入硫酸亞鐵，在PH值為7.5～10.5的范圍內(nèi)，將氰化物轉(zhuǎn)化為無毒的鐵氰配合物。監(jiān)測進(jìn)水PH值為8.26（在7.5～10.5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。而前置生物脫氮法具有占地少、不需外加碳源等優(yōu)點，因此，本項目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應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行或在同一座反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。

合建式反應(yīng)器節(jié)省了基建和運(yùn)行費用，且容易滿足處理工程對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)＜0.1~0.15KgBOD/KgMLSS·d，以滿足硝化的要求；三、C/N比（滿足反硝化過程對碳源的要求，6~7之間合適）；四、堿度（適宜范圍為7.5~8.0）。

對于傳統(tǒng)的“硝化—反硝化”分建式反應(yīng)器（A/O工藝），由于反應(yīng)不在同一座反應(yīng)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*的處理能力，從而達(dá)到脫氮除磷、處理難降解有機(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)行費用。

2.4  工藝流程

2.5 工藝流程說明

本項目的工藝采用“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)氮被還原為的氮氣，逸入大氣從而達(dá)到終脫氮的目的。

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，加入FeSO4,

去除CN- ,生成絡(luò)合沉淀物。出水進(jìn)入一沉池沉淀去除部分懸浮物和沉淀物，一沉池出水和回流液混合進(jìn)入缺氧池，進(jìn)行反硝化脫氮反應(yīng)，NO3- —N被還原成N2進(jìn)入空氣，污水則進(jìn)入生物接觸氧化池。在生物接觸氧化池內(nèi)進(jìn)行降解和硝化反應(yīng)，BOD大部分被降解，NH4+—N則轉(zhuǎn)化為NO3- —N，出水大部分回流，剩余部分則進(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干化脫水

3.主要構(gòu)筑物的設(shè)計說明

3.1 調(diào)節(jié)池

因原水排放氨氮值波動較大，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短的不同，達(dá)到自動調(diào)節(jié)均和水質(zhì)的目的，減少了沖擊負(fù)荷對后續(xù)處理單元的影響。

調(diào)節(jié)池有效容積為200m3,水力停留時間為4h。

3.2 一沉池

沉淀池去除部分懸浮物，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，方式比較可靠，但斗內(nèi)易積泥，排泥困難，只能采用定期放空，人工排泥的方式來維持生產(chǎn)，如排泥間隔時間過長，還可能出現(xiàn)管口堵塞現(xiàn)象。

本設(shè)計用吸泥機(jī)來排泥，采用鋼制BXJ—3500型，含有電極、減速機(jī)、液下污泥泵，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,水力停留時間為3.2h。

3.3 缺氧池

缺氧池是通過棲息在軟型填料上的世代時間較長的反硝化菌的作用使廢水中的NO2－、、NO3－轉(zhuǎn)化成CO2和N2，從而達(dá)到生物脫氮的要求。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應(yīng)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)生反硝化反應(yīng)。

硝態(tài)氮被還原為N2，完成脫氮反應(yīng)。

從反硝化反應(yīng)式中也可以得到三個結(jié)論：

⑴ 硝化過程后富余的溶解氧（DO約為0.7～.1.0mg/l）在反硝化過程中，被反硝化段中的部分有機(jī)物消耗掉，從而進(jìn)一步保證了缺氧反硝化階段溶解氧（DO＜0.3mg/l）的工藝要求。

⑵ 在反硝化菌的作用下，NO3－被還原，而有機(jī)物被氧化，NO3－在還原過程中所獲得的電子是由有機(jī)物質(zhì)提供的。因此，在反硝化過程中，廢水的C/N比是影響脫氮效果的一個重要因素。

⑶ 反硝化反應(yīng)的結(jié)果使生化環(huán)境的PH值提高，反硝化作用適宜的PH值也在7.5～9.2之間，由于硝化使PH降低而反硝化卻使PH升高，兩個過程中的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。但是兩個過程中堿度的變化可以作為一個參數(shù)用來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算，公式如下：

3.4 生物接觸氧化池

為有機(jī)物降解和NH4+ —N硝化的反應(yīng)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則發(fā)生硝化反應(yīng)。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。

從上述反應(yīng)式中可以得到三個結(jié)論:

   1不論是亞硝化過程還是硝化過程，都要耗用大量的氧。要使一分子氨氮（NH3—N及NH4+ —N）*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，此值為生物氧化池脫氮的需氧量提供了一個工程設(shè)計的參考數(shù)據(jù)。由于硝化反應(yīng)需要足夠的氧量，因此大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為溶解氧應(yīng)控制在1.5 ～ 2.0 mg/L以上，低于0.5mg/L則硝化作用*停止。

   2硝化反應(yīng)的結(jié)果有硝酸（HNO3）生成，會使生化環(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)為硝化作用適宜的PH值在7.5 ～ 9.2之間。

   3硝化反應(yīng)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，若硝化段的含碳有機(jī)基質(zhì)的濃度太高，會使生長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，結(jié)果降低了硝化速率。一般來說，硝化段的BOD應(yīng)低于20mg/L。

采用污泥負(fù)荷計算好氧池容積，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)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)測站于2001年6月15日～16日對該廠水樣進(jìn)行了48h的8次取樣監(jiān)測，監(jiān)測結(jié)果見表1，表明該設(shè)施的處理出水達(dá)到了國家《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GWPB4－1999）小型二級排放標(biāo)準(zhǔn)。（注：GWPB4－1999現(xiàn)已改為GB13458－2001）

5. 問題的探討

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)速不能過快，否則，將帶入部分空氣而破壞厭氧環(huán)境，同時易引起漂泥，使污泥流失，因此，攪拌速度應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)，我們在原設(shè)計中的攪拌速度為.5.2r / min ，在實際運(yùn)行中此轉(zhuǎn)速偏大，特別是在調(diào)試階段，由于缺氧池污泥濃度太小(不足1000mg/l)，此轉(zhuǎn)速時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)一步研究的問題。

6. 經(jīng)濟(jì)分析

工程總投資為163萬元，其中污水處理站土建部分為83萬元，主體設(shè)備60萬元，其它費用20萬元。直接處理成本為0.92元 / m3水，其中：固定資產(chǎn)折舊費為0.15元 / m3水；人工費為0.08元 / m3水；藥劑費為0.39元 / m3水；電費為0.30元 / m3水。

根據(jù)設(shè)計方案，污水經(jīng)處理后回用于生產(chǎn)中的部分工段（比如生產(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0.5元計，為240×0.5 = 120 元/d = 0.1元 / m3水。則實際噸水處理費用：0.92－0.10 = 0.82元 / m3水。按每日處理1200立方米廢水，每年生產(chǎn)300天計算，需凈支出0.82元×1200×300 = 29520元。

6. 結(jié)語

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，操作簡單，便于管理，運(yùn)行成本低，處理出水符合國家《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13458—2001）小型二級排放標(biāo)準(zhǔn)，同時可回用于生產(chǎn)過程的某些工段，獲得了顯著的環(huán)境效益和社會效益，總的來說，本處理工藝是科學(xué)適用的