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    煤氣化合成氨廢水脫氮處理O/A/OEM-BAF工藝

    發布時間:2022-1-7 9:37:21  中國污水處理工程網

      某煤化工/合成氨企業污水處理裝置原有設計為2套裝置并聯運行。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串聯方式運行。

      隨著生產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。改用串聯工藝后,出水COD、氨氮能夠達到GB31571—2015排放標準,但總氮不能穩定達標。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、生化處理裝置現狀

      1.1 工藝流程

      煤化工/合成氨污水處理裝置采用傳統的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,出水水質滿足GB8978—1996一級標準要求。原工藝及改造流程示意圖如圖1。

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      1.2 存在的問題

      高濃度的污水經A/O裝置處理后與BAF裝置低濃度的來水混合進入調節池進行均質均量,經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 進水水質與出水標準

      根據裝置排放污水的實際情況,結合GB31571—2015要求,設計處理污水量為50~180L/h。本次研究設計進、出水水質如表1所示。

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      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,在現有裝置上實現COD、氨氮、總氮達標排放。在分析現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EM-BAF工藝,提高裝置的總氮脫除效果。

      2.3 EM-BAF工藝技術原理

      工程菌-曝氣生物濾池(EM-BAF)是在改進、優化傳統曝氣生物濾池工藝的基礎上發展而來,通過應用級配填料、工程菌等新技術,克服了曝氣生物濾池工藝的技術瓶頸,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品。該技術具有以下方面的優勢。

      (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實現好氧、兼氧環境,實現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,無需單設硝化池、反硝化池、二沉池及回流泵等設施。由于級配填料優異的性能,排泥時僅需氣反沖。

      (4)出水水質穩定,對進水水質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組成,第一個反應器中為好氧環境,實現進水氨氮的硝化和COD的脫除。第二個反應器中為兼氧環境,Do≤0.5mg/L,實現硝態氮的去除。第三個反應器為好氧環境,實現溢出碳源的脫除。

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      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見表2。

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      2.4.2 碳源種類與投加量

      反硝化常用的碳源有甲醇、工業葡萄糖、乙酸鈉等物質。甲醇作為反硝化碳源最大的優勢是投加量少,藥劑費用低,但甲醇為有毒、易燃、易爆物質,儲存與使用管理要求高。由于該企業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,甲醇投加量約為COD∶TN=(3.5~4.5)∶1。經過8月份實驗設備的工況優化,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據

      實驗工藝裝置經過約2個月的調試運行,進出水水質、水量、生物掛膜均達到設計要求,運行工況基本穩定。在此基礎上,利用10d的時間進行效果驗證,具體運行數據見表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。

    5.jpg

      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%。

    6.jpg

      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。

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      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%。

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      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數據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)。

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      3、工程應用建議

      現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)?偟コ摵稍诒敬螌嶒灥慕Y論范圍內。

      1)將現有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實現自動化反沖。

      4)更換池內填料,補充工程菌。增設甲醇投加系統,新增補堿裝置。

      4、結論

      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,通過調整各級反應器的曝氣量,靈活控制兼氧、好氧環境;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,北京天灝柯潤環境科技有限公司)

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