煤氣化合成氨廢水脫氮處理O/A/OEM-BAF工藝

　　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，進水COD400mg/L，氨氮140mg/L;另一套EM-BAF裝置，處理水量180m3/h，進水COD200mg/L，氨氮150mg/L。實際已改為A/O+EM-BAF串聯(lián)方式運行。

　　隨著生產(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(wěn)定達標。擬將EM-BAF裝置改進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(xiàn)狀

　　1.1 工藝流程

　　煤化工/合成氨污水處理裝置采用傳統(tǒng)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，水力停留時間14h，采用全好氧方式運行，出水水質(zhì)滿足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裝置低濃度的來水混合進入調(diào)節(jié)池進行均質(zhì)均量，經(jīng)泵送入混凝沉淀池進行化學除磷沉淀，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，無法有效去除硝氮。

　　2、實驗部分

　　2.1 進水水質(zhì)與出水標準

　　根據(jù)裝置排放污水的實際情況，結(jié)合GB31571―2015要求，設計處理污水量為50~180L/h。本次研究設計進、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(jù)，在現(xiàn)有裝置上實現(xiàn)COD、氨氮、總氮達標排放。在分析現(xiàn)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、優(yōu)化傳統(tǒng)曝氣生物濾池工藝的基礎上發(fā)展而來，通過應用級配填料、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，工藝流程簡單，運行管理方便。

　　EM-BAF工藝使用的級配聚氨酯類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(jù)污染源類型和主要污染物種類，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(nèi)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，可以通過控制各級的Do實現(xiàn)好氧、兼氧環(huán)境，實現(xiàn)COD、氨氮和總氮同步高效率脫除。

　　(3)工藝流程簡單，多級生物膜反應器串聯(lián)，無需單設硝化池、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，排泥時僅需氣反沖。

　　(4)出水水質(zhì)穩(wěn)定，對進水水質(zhì)波動具有較強的適應能力。

　　(5)自動化程度高，運行管理方便。

　　2.4 實驗方案

　　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反應器由三個生化反應器串聯(lián)組成，第一個反應器中為好氧環(huán)境，實現(xiàn)進水氨氮的硝化和COD的脫除。第二個反應器中為兼氧環(huán)境，Do≤0.5mg/L，實現(xiàn)硝態(tài)氮的去除。第三個反應器為好氧環(huán)境，實現(xiàn)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反應器需要定期進行氣水反沖排泥，產(chǎn)生的反沖洗排水排入污泥濃縮池。

　　實驗裝置設備的主要參數(shù)見表2。

　　2.4.2 碳源種類與投加量

　　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，本次實驗運行期內(nèi)，甲醇投加量約為COD∶TN=(3.5~4.5)∶1。經(jīng)過8月份實驗設備的工況優(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 實驗裝置處理出水數(shù)據(jù)

　　實驗工藝裝置經(jīng)過約2個月的調(diào)試運行，進出水水質(zhì)、水量、生物掛膜均達到設計要求，運行工況基本穩(wěn)定。在此基礎上，利用10d的時間進行效果驗證，具體運行數(shù)據(jù)見表3。驗證期間，實驗設備進水流量為180L/h，單級EM-BAF填料接觸時間均為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，進水總氮在71.3~44.5mg/L的范圍內(nèi)波動，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。由于實驗工藝中總氮的去除是由第二級EM-BAF單池完成，實際的總氮負荷也是第二級的總氮負荷。圖6數(shù)據(jù)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(xiàn)有裝置單池填料量約為75m3，設單組進水流量為50m3/h，進水總氮為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)。總氮去除負荷在本次實驗的結(jié)論范圍內(nèi)。

　　1)將現(xiàn)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;增加反沖進氣管、反沖進氣閥;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DCS實現(xiàn)自動化反沖。

　　4)更換池內(nèi)填料，補充工程菌。增設甲醇投加系統(tǒng)，新增補堿裝置。

　　4、結(jié)論

　　1)實驗表明將普通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)，通過調(diào)整各級反應器的曝氣量，靈活控制兼氧、好氧環(huán)境;在各個功能單元分別接種反硝化菌、硝化菌，補充碳源和堿度，實現(xiàn)氨氮、總氮、COD的同步去除。(來源：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)