A/O法與BAF組合工藝處理氨氮廢水
摘要：介紹缺氧/好氧（A/O）與曝氣生物濾池（BAF）工藝原理及特點，采用A/O 與BAF 組合工藝處理甲醇和深度催化裂化（DCC）項目生產廢水，處理水量為500m3 /h。監測結果表明，對COD、BOD5、氨氮、懸浮物、硫化物和石油類的去除率分別為93%，95%，87%，93%，96%，85%。出水水質滿足GB 8978-1996《污水綜合排放標準》一級標準值。
關鍵詞：曝氣生物濾池 處理 氨氮廢水
中海石油化學股份有限公司有多套以天然氣為能源生產化肥及甲醇的裝置，已建成較完善的污水收集系統，污水處理廠已建有2 000m3 的均質池和8 400 m3 的事故調節池，2 套40 m3 /h 序批式生物反應器（SBR）污水生化處理裝置，用以處理一、二期化肥污水和已建年產60 萬噸甲醇裝置的生產、生活污水，處理后達標排放。但現有污水處理系統沒有富余能力解決新建甲醇裝置及后續裝置的污水處理，故需建設新的污水處理場。
新建污水處理場處理規模為500m3 /h。負責處理的污水包括2 500 t /d 甲醇項目和120 萬噸DCC項目的生產污水、生活污水、地面沖洗水、分析化驗室排水、生產裝置的事故排水和初期污染的雨水。
1 工藝原理及特點
工程待處理的污水主要成分為COD、BOD5、懸浮物（SS）、NH3-N，目前國內外對于該類污水的處理方法有物理法、生化法、光氧化法、生物法、化學氧化法［1-2］等。生物處理通常采用活性污泥法和生物膜法，工藝運行較為穩定、成熟。由于石化行業的污水成分復雜，處理難度往往較大，遠大于城市污水，所以都采取了強化生化處理過程的措施，增加生化處理的反應時間，降低污泥負荷。工程采用A /O 生化處理后，加一級低負荷曝氣生物濾池（BAF）最終處理，保證出水COD 含量小于60 mg /L，NH3-N 含量小于15 mg /L。
1．1 A /O 工藝原理及特點
缺氧池在前，污水中的有機碳被反硝化菌所利用，可減輕其后好氧池有機負荷，反硝化反應產生的堿度可以補償好氧池中進行硝化反應對堿度的需求。好氧在缺氧池之后，可以使反硝化殘留的有機污染物進一步去除，提高出水水質。BOD5的去除率較高，可達90％～95％以上，脫氮效率70％～80％。但該工藝需分別設置污泥回流和內回流系統，增加了投資和運行能耗，且大量溶解氧將隨回流進入缺氧池，影響反硝化效果。在碳源和其他因素均滿足條件下，反硝化效率受制于內回流比大小。內回流比越大反硝化效果越好，但同時內回流比相應增加運行能耗。由于A /O 工藝比較簡單，加上較高去除率，目前仍是比較普遍采用的工藝［3-4］。
1．2 曝氣生物濾池工藝原理及特點曝氣生物濾池是以顆粒狀填料及生物膜為處理介質，發揮生物代謝、物理過濾、生物膜和填料顆粒的物理吸附作用，利用濾池內填料上所附生物膜中微生物氧化分解作用，沿水流方向形成的生物鏈分級捕食作用及生物膜內部的硝化和反硝化作用對污染物進行降解。具有占地面積小、處理能力強、運行成本低的特點［5-8］。通過調節曝氣方式及曝氣量，曝氣生物濾池還可以實現同步硝化反硝化。
2 工藝流程
新建廢水處理系統（A /O 與BAF 組合污水處理）工藝流程如圖1 所示。
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圖1 化肥氨氮廢水處理工藝流程
2．1 A /O 污水生化處理
來自界外壓力管網的甲醇項目污水和DCC項目污水送入污水調節池，在此進行水質水量調節和均衡，在進入調節池的入口管道上安裝有流量、溫度、總有機碳（TOC）在線儀表，對進水水質水量進行監控。調節池內污水的混合攪拌采用2 臺污水均質泵進行。在池中還有pH、COD 在線檢測儀表，以了解池中水質情況。
污水調節池中的污水經生化進水泵送至混合選擇池，在此與回流污泥進行混合。該池作為生物選擇器讓活性污泥有時間對新鮮污水進行調整和適應，池中設有機械攪拌機進行攪拌混合，與回流污泥混合好的污水自流進入缺氧池，并在其入口端與內回流的硝化混合液均勻混合，在池內進行反硝化脫氮反應，同時降解一部分COD，在反應池內有溶解氧（DO）和氧化還原電位（ORP）在線儀表對反硝化脫氮進行監控。
經缺氧池后，污水混合液自流進入好氧池，在此進行硝化和好氧生物處理，降解污水中的COD、NH3-N 和其他污染物。生化好氧反應的氧由離心鼓風機通過微孔曝氣設施供給。在好氧池近末端處設有DO 在線監測儀表，對混合液中的DO 進行監控，并對風量進行調節。
完成好氧生化反應的混合液，一部分在好氧池的末端由內回流泵送回缺氧池，根據不同水質情況可以調節回流比在100％～400％；另一部分混合液自流進入脫氣池，在此停留一段時間，在池內機械攪拌機的緩慢攪動下，使附著在污泥上的微氣泡自行釋放，有利于提高后續沉淀池的效果。
經A /O 生化處理后的污水從脫氣池自流進入二沉池，在此進行泥水分離。池頂的清液自流進入中間水池，池底污泥進入集泥井。大部分污泥通過污泥回液泵回流至混合選擇池，根據A /O 生化處理運行情況調節污泥回流比，通過開啟回液泵臺數，將回流比控制在50％～200％。集泥井中的一部分剩余污泥經剩余污泥泵輸送至污泥穩定槽。
2．2 曝氣生物濾池（BAF）污水處理
中間水池中的污水經BAF 進水泵提升至BAF濾池，自上而下流經生物填料層，其中未被A /O 生化處理系統降解的BOD5、COD 及NH3-N，被池中生物填料層的微生物隆解，池底出水BOD5、COD及NH3-N 進一步降低，達到工程排放標準。自流進入監控池，在每個濾池的進水管上設置流量檢測儀表，對濾池的運行狀況進行監控。當進水量減少至設定值時，表明生物濾料層堵塞，需要進行沖洗。生物氧化反應所需的氧氣由鼓風機通過單孔膜曝氣設施供給。
曝氣生物濾池在經過一段時間運行后，生物濾層微生物增長、老化、死亡及脫落，引起堵塞，處理能力和效果下降，需要進行沖洗。在沖洗時先要通過氣動開關閥切斷需要沖洗的濾池的正常進水、進氣和排水管路，然后根據設定的程序，開閉氣沖管路控制閥及氣沖用鼓風機、水沖管路控制閥、沖洗排水管路控制閥及沖洗水泵。沖洗過程為氣水聯合沖洗，一般先氣沖3～5 min，氣水聯合沖洗4～6 min，再水清洗3～5 min，沖洗產生的廢水主要含SS，從池底排入沖洗廢水池，再經沖洗廢水泵以一定的流量（通常沖洗排水時間短，但流量大）送回混合選擇池或污水調節池。
2．3 污水的排放
污水經BAF 濾池處理后進入排放監控池，池中設有pH、NH3-N 和COD 在線檢測儀。合格的凈化水由污水回用/排放泵排出界外。當檢測出的凈化水NH3-N 和COD 超標時，發送信號，不合格廢水由泵后排水管路的切換閥將污水暫時送至現有的8 400m3 事故池，同時報警，以保證不合格的污水不外排。
3 主要設備及作用
污水調節池用于生產污水和初期污染雨水的水質水量調節，有效容積8 000m3。混合選擇池用于生產污水和初期污染雨水在此與生化處理回流污泥進行充分接觸混合，2 座，有效容積125 m3 /座。缺氧池用于A /O 生化反應的前置脫氮處理，4座，單池有效容積552m3。好氧池用于A /O 生化反應過程，氨氮氧化及COD、BOD5去除的生化好氧反應，4 座，單池有效容積3 063m3。
脫氣池用于使附著在污泥上的微氣泡自行釋放，有利于提高后續沉淀池的效果，4 座，單池有效容積250m3。二沉池用于進行A /O 生化后污水的泥水分離，2 座，單池有效容積2 154m3。集泥井用于二沉池底沉降污泥的暫時積儲，以便污泥回流操作，有效容積180m3。中間水池用于BAF 濾池進水緩沖，有效容積480m3。
曝氣生物濾池用于經A /O 生化處理系統處理后污水的進一步處理，繼續去除污水中的BOD5、COD、NH3-N，數量為2 座8 格，方型立式，上向流，單池尺寸15．0m×15．0m×7．3m。沖洗廢水池用于BAF 濾池沖洗廢水的收集和暫存，有效容積540m3 /座。排放監控池用于污水排放前是否達標的監控和BAF 沖洗用水的儲存，在任何情況下優先保證BAF 沖洗用水量（300m3左右），有效容積750m3 /座。污泥穩定槽用于剩余污泥脫水前的暫存，有效容積420m3 /座。主要設備規格、數量如表1所示。
表1 主要設備參數
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4 生產實際運行控制
污水處理廠需處理的污水，其主要成分為COD、BOD5、SS、NH3-N［9］。由于污水來源主要為石化污水，參照石化行業污水處理場一般設計進水水質和本工程水質水量統計情況，污水經處理后出水水質按GB 8978-1996 《污水綜合排放標準》一級標準值。主要污染物的設計進出水濃度如表2所示，實際運行中進出水情況如表3 所示。
表2 主要污染物設計進出水濃度 mg/L
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表3 實際運行中進出水數據 mg/L
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從2011 年7-12 月數據來看，各項污染物指標經處理后均可達到低于排放標準要求，COD、BOD5、NH3-N、懸浮物、硫化物以及石油類平均出水濃度分別為55，18，12．5，10，0．75，4．35 mg /L，平均去除率分別為：93％，95％，87％，93％，96％，85％。分析數據表明，A /O＋BAF 組合工藝對甲醇項目和DCC 項目所產生的綜合污水可有效降解。
5 結論
中海石油化學股份有限公司新建500m3 /h 污水處理系統，負責處理2 500 t /d 甲醇項目和120萬噸DCC 項目的綜合生產污水。該系統主體處理工藝為A /O＋BAF，經過半年多有效穩定運行，經處理的污水可達標排放。
參考文獻
［1］ Zhu Lizhong，Xu Xia，Hu Song，et a1．Adsorption of aniline and phenol on West Lake’s ediments［J］．Chin J Environ Sci，2002，21（2）：28-31．
［2］ Venkata Mohan S，Chandrasekhara Rao N，Krishna Prasad K，et a1．Bioaugmentation of an anaerobic sequencing batch biofiIm reactor （AnSBBR） with immobilized sulphate reducing bacteria （SRB）for the treatment of sulphate bearing chemical wastewater ［J］．Process Biochem，2005，40（4）：600-608．
［3］張興，桑煥智，李麗．A/O 法與BAF 聯合工藝處理煉油生產廢水［J］．中國給水排水，2011，27（16）：73-76．
［4］王白楊，陳莉，龔小明．UASB＋A/O＋BAF 處理高濃度氨氮廢水［J］．環境工程，2011，29（2）：55-57．
［5］ Adachi S．Reclamation and reuse of wastewater by biological aerated filter process．Wat．Sci．Tech．，1991，24（9）：195-204．
［6］ Leopoldo G．，Mendoza-Espinosa and Tom Stephenson．A process model to evaluate the performance of a biological aerated filter Biotechnology Techniques．Biotechnology Techniques，1998，12（5）：373-375．
［7］ Pujol R，Tarallo S．Total nitrogen in two-step bio-filtration［J］．Wat．Sci．Tech．，2000，41（4）：65-68．
［8］鄭俊，吳浩汀．曝氣生物濾池工藝的理論與工程應用［M］．北京：化學工業出版社，2005：82-95．
［9］國家環境保護總局．水和廢水監測分析方法．第4 版．北京：中國環境科學出版社，2002：107，210-213，227-232，279-281．
作者簡介：柯小軍，男，1982 年出生，2002 年畢業于武漢化工學院化工工藝專業，現為中海石油化學股份有限公司生產工藝技術監督。
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