改良两级AO法处理高浓度氨氮污水的生物脱氮应用研究

1、改良两级A/O法处理高浓度氨氮污水的生物脱氮应用研究本文设计技术成果归属作者（肖启武）所拥有，成都，联系电摘 要：通过改良两级A/O法（一级A/O短程消化反硝化、二级A/O强化处理）处理高浓度氨氮污水的生物脱氮应用，使化肥行业高氨氮工业污水经处理后出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB1891-2002）一级B标准，具有建设投资省、运行成本低、运行稳定可靠、操作管理方便等优点，同时在国内同行业中具有创新性和首创性。关键词：改良两级A/O法、一级A/O短程消化反硝化、二级A/O强化处理、高浓度氨氮污水、污水生物脱氮0前 言根据2011年中国环境统计报，2011年，全

2、国废水排放量659.2亿m3。其中，工业废水排放量230.9亿m3，占废水排放总量的35.0%。生活污水排放量427.9亿m3，占废水排放总量的64.9%。集中式污染治理设施废水排放量0.4亿m3，占废水排放总量的0.1 %。图1年全国废水排放量情况 图2全国COD排放量情况2011年，全国废水COD排放量2499.9万吨。其中工业废水中化COD排放量354.8万吨，占COD排放总量的14.2%。农业源排放COD1186.1万吨，占COD排放总量的47.4%。城镇生活污水中COD排放量938.8万吨，占COD排放总量的37.6%。集中式污染治理设施废水中COD排放量20.1万吨，占COD排放总

3、量的0.8 %。2011年，全国废水中氨氮排放量260.4万吨。其中工业废水氨氮排放量28.1万吨，占氨氮排放总量的10.8%。农业源氨氮排放量82.7万吨，占氨氮排放总量的31.8%。城镇生活污水中氨氮排放量147.7万吨，占氨氮排放总量的56.7%。集中式污染治理设施废水中氨氮排放量2.0万吨，占氨氮排放总量的0.8%。图3全国氨氮排放量情况根据2011年中国环境统计报，在调查统计的41个工业行业中，废水排放量位于前4位的行业依次为造纸与纸制品业，化学原料及化学制品制造业，纺织业，电力、热力生产和供应业，4个行业的废水排放量107.0 亿m3，占重点调查统计企业废水排放总量的50.3%。图

4、4重点行业废水排放情况在调查统计的41个工业行业中，COD排放量位于前4位的行业依次为造纸与纸制品业，农副食品加工业，化学原料及化学制品制造业，纺织业，4个行业的COD排放量191.5万吨，占重点调查统计企业排放总量的59.5%。图5重点行业化学需氧量排放情况在调查统计的41个工业行业中，氨氮排放量位于前4位的行业依次为化学原料及化学制品制造业，造纸与纸制品业，农副食品加工业，纺织业，4个行业的氨氮排放量15.9万吨，占重点调查统计企业排放总量的60.6%。图6工业行业氨氮排放情况化工行业在全国工业行业废水排放量、COD排放量及氨氮排放量中均排前四位，分别为28.7亿m3、32.8万吨和9.3

5、万吨。尤其是氨氮的排放，化工行业位居第一，说明化工行业已为我国污染防治的重点行业之一。我国炼焦、农药、化肥、化工、稀土冶炼、铁红颜料等工业企业排放高浓度和超高浓度氨氮废水的较为普遍，大量的氨氮排入水体，会导致水体的富营养化，由此引起江河湖泊的严重污染，它不仅直接影响了人们的生存环境，也造成了国民经济的巨大损失，对于城市污水处理厂，高氨氮废水的排放将导致污水处理厂出水超标，影响污水处理厂的正常运行。近些年，生物脱氮法发展较快，在传统的多级活性污泥生物脱氮法的基础上，为进一步提高脱氮效率、降低运行费用、减少占地面积、便于操作、降低能耗、避免二次污染等方面考虑，开发了许多各具特色的脱氮工艺。如A/O

6、及改进工艺：A/O、A2/O、O/A/O等；SRB及改进工艺有： CASS、A/SBR等；BAF曝气生物滤池及改进工艺有：I-BAF等，还有MBR生物膜法。1排放标准及技术更新过去高浓度氨氮污水的排放标准主要有：合成氨工业水污染物排放标准（GB13458-2001）、钢铁工业水污染物排放标准（GB13456-1992）、污水综合排放标准（GB8978-1996），经过几十年经济和技术发展，更新排放标准主要有：合成氨工业水污染物排放标准（GB13458-2013）、炼焦化学工业污染物排放标准（GB16171-2012）、污水综合排放标准（GB8978-1996）、城镇污水处理厂污染物排放标准（G

7、B189182002）及其它行业国家标准，排放标准更新对废水经治理后排放污染物浓度要求更高更严要求，特别是新增加了对总氮项目去除要求，过去原有治理技术很难满足对总氮去除要求，使出水水质实现稳定达标，所以有待于新工艺技术应用究研，积累工程技术经验。合成氨工业水污染物排放标准（GB13458-2013）序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10pH值悬浮物（SS）(mg/L) 化学需氧量（CODCr）(mg/L) 氨氮(mg/L) 总氮(mg/L) 总磷(mg/L) 氰化物(mg/L) 挥发酚(mg/L) 硫化物(mg/L) 石油类(mg/L)污染物项目69 50 80 25 35 0.5 0

8、.2 0.1 0.5 3限值直接排放间接排放 69 100 200 50 60 1.5 0.2 0.1 0.5 3企业废水总排放口 污染物排放监控位置炼焦化学工业污染物排放标准（GB16171-2012）序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14pH值悬浮物（SS）(mg/L) 化学需氧量（CODCr）(mg/L) 氨氮(mg/L)五日生化需氧量（BOD5）(mg/L) 总氮(mg/L) 总磷(mg/L) 石油类(mg/L) 挥发酚(mg/L) 硫化物(mg/L) 苯(mg/L) 氰化物(mg/L)多环芳烃(PAHs) (mg/L) 苯并(a)芘(ug/L)污染物项

9、目69 50 80 10 20 20 1 2.5 0.30 0.50 0.10 0.20 0.05 0.03限值直接排放间接排放 69 70 150 25 30 50 3 2.5 0.30 0.50 0.10 0.20 0.05 0.03车间或生产设施废水排放口 独立焦化企业废水总排放口或钢铁联合企业焦化分厂废水排放口 污染物排放监控位置污水综合排放标准（GB8978-1996）序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10污染物项目 pH值 悬浮物 (mg/L) BOD5(mg/L) CODCr(mg/L) 氨氮(mg/L) 石油类(mg/L) 挥发酚(mg/L) 氰化物(mg/L) 硫化物

10、(mg/L) 总磷(mg/L)适用范围一切排污单位 其它排污单位 其它排污单位 其它排污单位医药原料药、染料、石油化工工业 一切排污单位 一切排污单位 一切排污单位 一切排污单位 一切排污单位一级标准 69 70 20 100 15 5 0.5 0.50 1.0 0.5二级标准 69 150 30 150 50 10 0.5 0.5 1.0 1.0三级标准 69 400 300 500 20 2.0 1.0 1.0 城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）一级标准序号基本控制项目A 标准1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12化学需氧量（COD）(mg/L) 生化需氧

11、量（BOD5）(mg/L) 悬浮物（SS）(mg/L) 动植物油(mg/L) 石油类(mg/L)阴离子表面活性剂(mg/L) 总氮（以N 计）(mg/L) 氨氮（以N 计）(mg/L) 总磷（以P 计）(mg/L) 色度（稀释倍数） pH值粪大肠菌群数（个/L）10310450 10 10 1 1 0.5 15 5（8） 0.5 30B 标准 60 20 20 3 3 1 20 8（15） 1 3069104100 30 30 5 5 2 25（30）3 40120 60 50 20 15 5 5 50二级标三级标准2处理规模、原水水质及排放标准湖北某化工股份有限公司主要从事氯化铵、复合肥、纯

12、碱、液体无水氨等化肥、化工产品的生产和销售。2011年新建年产60万吨硝基复合肥、10万吨硝酸钠及亚硝酸钠项目和25万吨/年合成氨、60万吨/年联碱（重质纯碱）技术改造项目，配套环保项目，新建终端污水处理站一座。 2.1处理规模设计规模：处理水量Qd=12000m3/d、Qh=500m3/h； 2.2原水水质及排放标准根据进水水质条件采用治理措施后，要求出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）一级B标准，再排入地表水体。项 目pH值化学需氧量（CODCr） 生化需氧量（BOD5）（mg/L） 氨氮（NH3-N）（mg/L） 总氮（TN）（mg/L） 悬浮物(SS) （

13、mg/L） 总磷（TP）（mg/L） 石油类（mg/L） 硫化物（mg/L） 挥发酚（mg/L） 氰化物（mg/L） 粪大肠菌群数（个/L） 氯化物（mg/L）78.5 200 100 300 350 150300 2 5 24 1.3 0.5 700进水水质69 60 20 8（15） 20 20 1 3 0.5 0.1 0.2 10000 暂不考虑出水水质注：括号外数值为水温>12 时的控制指标，括号内数值为水温12时的控制指标。3工艺流程及说明 3.1工艺流程 采用改良二级A/O 法终端污水治理工艺，可以很好的去除污水中的氨氮、总氮、COD 等污染物，取得了很好的污染治理效果。A1

14、 与O1 构成短程消化反消化的一级A/O 流程，后置A2 和O2构成强化处理的二级A/O 流程。其原理为：A1充分利用原水中的有机物污染物碳源（碳源不足时补充甲醇残液）进行反硝化脱氮，反硝化脱氮产生的碱度在O1充分利用，减少O1碱投加量，节约运行费用，O1对氨氮进行短程消化，减少曝气空气量，节约电费，由于O1 出水仍然含有部分硝态氮（亚硝氮），因此后置的A2 对其进行进一步反硝化，由于所加入的碳源一般总是过量，为了保证出水的COD 指标，需要增设一级好氧生化，即O2 单元，其作用在于分解过量的碳源。3.3工艺优势改良二级A/O 法与传统一级A/O 相比，具有以下优势：（1）一级A/O法实现短程

15、硝化反硝化。传统A/O 工艺中，主要是实现硝化反硝化，如果在O 池中进行亚硝化反应，出水亚硝根必然增加，导致COD 升高且亚硝根的毒性较强。一级A/O工艺实现短程硝化反硝化又叫亚硝化反亚硝化，其原理是将NH4+氧化控制在亚硝化阶段，之后再进行反硝化，即NH3-NNO2-N（亚硝化）NO2-N（反亚硝化）N2。（2）二级A/O法实现强化处理。在A2池中进行脱氮反应，出水TN可以控制在10mg/L 以下。在O2池中进行脱碳反应，出水BOD可以控制在10mg/L 以下。（3）主要经济技术指标。缩短反应历程、加速反硝化速率，节省30%的池容；短程亚硝化可节省25%的能耗（耗氧量）；短程反亚硝化可节省4

16、0%的碳源；大回流比充分利用了反亚硝化产生碱度，节省25%的耗碱量；提高NH3-N及TN脱除效率，NH3-N去除率可达99%以上，TN去除率可达90%以上。降低污泥产量，硝化过程可少产污泥33%35%左右，反硝化阶段少产污泥55%左右。为回收利用创造良好条件：NH3-N可达1mg/L以下、TN可以达10mg/L 以下、BOD可以达10mg/L 以下，SS可以达20mg/L 以下。4建设及调试情况2011年11月，进行土建施工；2012年5月，进行安装施工；2012年11月，进行设备单机调试；2013年4月，投加菌种进行工艺调试；2013年6月，出水水质达标合格，工艺调试结束；5建设投资及运行成

17、本 建设投资（3000万元）土建部分（2000万元） 安装部分 （1000万元） 电费 0.40元/m3 直接运行成本（1.90元/m3） 药剂费（甲醇残液） 0.50元/m3 药剂费（碱） 1.00元/m3 5调试运行记录表湖北某化工股份有限公司终端污水处理工程调试运行水质分析化验报表取样地点 日期时间 0:30 4:308:302013.6.11 12:3016:30 20:30 0:30 4:302013.6.128:30 12:30 16:30 20:30 0:30 4:302013.6.138:30 12:30 16:30 20:30流量 m3/h 265 265 265 265 2

18、65 265 260 260 260 260 260 260 265 265 265 265 260 260pH值调节池 COD mg/L氨氮 mg/L 256 244 230 211 225 219 220 243 260 295 381 330 319 233 253 250 231 250Cl- mg/L一级缺氧池（A1） pH值COD mg/L氨氮 mg/L一级好氧池（O1） pH值 7.15 6.95 6.97 7.03 6.75 6.95 7.00 7.33 6.50 6.17 5.85 5.47 5.79 6.35 6.09 5.92 5.80 6.01COD mg/L 40 6

19、4 60 56 56 40 51 76 44 44 28 64 61 64 52 52 76 72氨氮 mg/L 0.61 0.91 0.78 0.62 0.70 0.40 0.32 1.10 0.62 1.58 6.80 8.50 7.80 5.60 4.99 9.95 21.6 14.6二级缺氧池（A2） pH值 7.21 7.06 7.08 7.22 6.95 7.00 7.11 7.33 6.88 6.70 6.41 6.38 6.42 6.27 6.05 6.31 6.03 5.92COD mg/L 60 44 60 76 68 64 51 40 52 56 40 36 42 44

20、56 60 68 56氨氮 mg/L 1.16 0.80 0.41 0.46 1.09 0.76 0.48 1.00 0.14 0.60 1.70 2.80 3.00 3.50 2.90 4.37 9.64 12.6二级好氧池（O2） pH值 7.30 7.18 7.25 7.40 6.89 6.92 7.21 7.20 7.02 6.86 6.43 6.12 6.5 6.22 6.01 6.15 6.22 6.06COD mg/L 48 60 80 72 60 40 37 44 52 60 136 48 53 44 66 52 44 56氨氮 mg/L 1.01 1.05 0.29 1.03 0.28 0.004 0.85 0.75 0.86 0.69 0.045 0.69 1.20 1.20 2.98 2.53 2.93 8