山東某化工集團(tuán)是一個(gè)集肥料、化工、科研、商貿(mào)流通、農(nóng)化服務(wù)于一體的國(guó)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(duì)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(yíng)養(yǎng)化”和水中生物中毒，對(duì)當(dāng)?shù)厮h(huán)境造成了較大污染。根據(jù)該廠實(shí)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(jì)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(cè)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(diǎn)，因此，本項(xiàng)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(fèi)用，且容易滿足處理工程對(duì)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(duì)碳源的要求，6~7之間合適）；四、堿度（適宜范圍為7.5~8.0）。

對(duì)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(fèi)用。

2.4  工藝流程

2.5 工藝流程說明

本項(xiàng)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?dú)?，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(huì)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(chǎng)干化脫水

3.主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)說明

3.1 調(diào)節(jié)池

因原水排放氨氮值波動(dòng)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(zhǎng)短的不同，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)均和水質(zhì)的目的，減少了沖擊負(fù)荷對(duì)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(shí)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(shí)間過長(zhǎng)，還可能出現(xiàn)管口堵塞現(xiàn)象。

本設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)間較長(zhǎng)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(gè)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(gè)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(gè)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(gè)過程中堿度的變化可以作為一個(gè)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(jì)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(gè)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(gè)工程設(shè)計(jì)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(huì)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(huì)使生長(zhǎng)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(shì)，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(jì)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(cè)站于2001年6月15日～16日對(duì)該廠水樣進(jìn)行了48h的8次取樣監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果見表1，表明該設(shè)施的處理出水達(dá)到了國(guó)家《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GWPB4－1999）小型二級(jí)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(shí)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?cè)谠O(shè)計(jì)中的攪拌速度為.5.2r / min ，在實(shí)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(shí)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(fèi)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(fèi)為0.15元 / m3水；人工費(fèi)為0.08元 / m3水；藥劑費(fèi)為0.39元 / m3水；電費(fèi)為0.30元 / m3水。

根據(jù)設(shè)計(jì)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(jì)，為240×0.5 = 120 元/d = 0.1元 / m3水。則實(shí)際噸水處理費(fèi)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(jì)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(jiǎn)單，便于管理，運(yùn)行成本低，處理出水符合國(guó)家《合成氨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13458—2001）小型二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)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(huì)效益，總的來說，本處理工藝是科學(xué)適用的