脱氮工艺在化工污水处理中的应用_胡超

>>绿色低碳技术<<2018年12月·第3卷·第6期石油石化绿色低碳GreenPetroleum&Petrochemicals摘要：对比阐述了污水处理中传统生物脱氮工艺、A/O脱氮工艺及短程硝化反硝化工艺、同步硝化反硝化工艺、厌氧氨氧化工艺的原理及优缺点，并结合巴陵分公司水务部生化车间A/O装置硝化－反硝化改造情况，介绍了其设计要点及运行效果。采用硝化－反硝化工艺对A/O装置进行改造时，需要考虑能耗、溶解氧控制、沉淀池污泥上浮、硝化菌增殖慢、酸及碱消耗等问题。改造后A/O装置进水总氮质量浓度在30.0~70.0mg/L，出水总氮质量浓度小于9.23mg/L，总氮去除率稳定在80%左右，可满足污水总氮达标排放。关键词：脱氮工艺硝化反硝化化工污水处理脱氮工艺在化工污水处理中的应用胡超（中国石化巴陵分公司，湖南岳阳414000）收稿日期：2018-5-4作者简介：胡超，助理工程师，学士。2012年毕业于长沙理工大学给水排水工程，目前主要从事水处理工艺技术研究工作。随着化肥、合成洗涤剂及农药等的广泛使用，水体中的营养物质浓度不断升高，而水体中氮、磷是引起水体富营养化的主要原因之一。自2017年7月1日起，《石油化工污染物排放标准》（GB31571—2015）全面执行，标准中明确规定外排污水总氮质量浓度必须小于等于40mg/L。在此背景下，石油化工企业外排污水总氮能否达标已成为企业发展的限制因素之一。废水中氮的去除方法有物理法、化学法和生物法3种，其中生物法脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和NxO的过程，具有经济、有效、易操作、无二次污染等特点，被公认为是一种最有发展前途的方法之一，目前在全球污水处理装置中被广泛应用。巴陵分公司水务部云溪生化车间厌氧－好氧（A/O）装置于1998年投入运行，设计处理能力为300t/h，主要处理综合污水，由于装置建设之初未考虑污水的脱氮处理，因此装置不具备反硝化脱氮功能，必须对现有的污水生化处理装置进行脱氮功能改造。文章比较了几种常用的脱氮工艺及优缺点，结合生化车间A/O装置硝化－反硝化改造情况，介绍了装置硝化－反硝化工艺的设计要点及运行效果。1脱氮工艺1.1传统生物脱氮工艺传统的生物脱氮工艺是由巴茨（Barth）开创的三级活性污泥法流程，以氨化、硝化和反硝化3步反应过程为基础建立。该工艺硝化和反硝化过程单独处理，每一部分都有自己的沉淀池和各自独立的污泥回流系统，除碳、硝化和反硝化均在各自的反应器中进行，并分别控制在适宜的条件。该工艺优点是好氧菌、硝化菌和反硝化菌三种菌种分别生长在各自不同的构筑物中，均可在自身适宜的环境下生长繁殖，所以反应速度较快，5日生化需氧量（BOD5）去除和脱氮效果较好。缺点是流程长、处理构筑物多、附属设备多，基建费用高、因需要补充碱度和碳源导致运行费用较高。1.2A/O脱氮工艺A/O工艺是一种有回流的前置反硝化生物脱氮-32-石油石化绿色低碳2018年.第3卷流程，其中前置反硝化在缺氧池中进行，硝化在好氧池中进行。污水先进入缺氧池，再进入好氧池，并将好氧池的混合液与沉淀池的污泥同时回流到缺氧池。污泥和好氧池混合液的回流保证了缺氧池和好氧池有足够数量的微生物，并使缺氧池得到好氧池中硝化所产生的硝酸盐。而污水和混合液的直接进入又为缺氧池反硝化提供了充足的碳源有机物，使反硝化反应能在缺氧池中进行，反硝化反应的出水又可在好氧池中进行BOD5的降解。1.3新型脱氮工艺1.3.1短程硝化反硝化工艺其基本原理是将氨氮氧化控制在亚硝化阶段，然后通过反硝化作用将亚硝酸氮还原为氮气，经NH4＋–N→NO2－–N→N2完成，整个过程较全程硝化反硝化大大缩短。短程硝化的标志是有稳定且较高的NO2－–N积累，即亚硝酸氮积累率较高。与传统的生物脱氮工艺相比，该工艺有以下优点：硝化与反硝化两个阶段在同一反应器中进行，简化了工艺流程；缩短了水力停留时间，减少占地面积；氨氮只需要氧化成亚硝酸盐，可减少25%左右的供气量，降低能耗；节省了反硝化过程需要的碳源，同时硝化产生的酸度可部分地与反硝化产生的碱度进行中和，减少了药剂使用费用。1.3.2同步硝化反硝化工艺反硝化在好氧条件下发生，同样，硝化反应在氧浓度较低时也能够发生。在此过程中，好氧反硝化菌同时利用氮和氧作为最终电子受体，直接将氨转化为最终气态产物。由于许多好氧反硝化菌同时也是异养硝化菌，能够直接把NH4+转化为最终气态产物而去除。因此，同步硝化反硝化生物脱氮也就成为可能。1.3.3厌氧氨氧化工艺该工艺是在厌氧条件下，微生物直接以硝酸盐或亚硝酸盐为电子受体，以氨氮作为电子供体，将氨氮氧化生成氮气，硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气。厌氧氨氧化是一个全新的生物反应，与硝化作用相比，其以亚硝酸盐取代氧，改变了电子受体；与反硝化作用相比，其以氨取代有机物作