A/O工藝處理己內酰胺生產廢水及運行控製

中石化巴陵分公司己內(nei) 酸膠產(chan) 品部和簾子布產(chan) 品部是目前規模大，技術的己內(nei) 配膠和簾子布生產(chan) 廠家。原設計年產(chan) 己內(nei) 酚胺5萬(wan) 噸。1999年工廠對己內(nei) 酷胺裝置進行了“六改七”工程。該工程工藝，生產(chan) 工序複雜。所排廢水含有大量環狀有機物和低聚物，CODcr值和BOD5。值高NH3－N含量高；生物可降解性差，是當前石化行業(ye) 難處理的生產(chan) 廢水。
　　工廠於(yu) 1992年建成一套A／O廢水處理裝置，又於(yu) 1996年底對廢水處理裝置進行了擴容改建， 為(wei) 今後己內(nei) 酷胺裝置和簾子布裝置持續擴能改造創造了條件。由於(yu) 工廠廢水排放位於(yu) 長江與(yu) 洞庭湖過渡段的黃金水域，國家要求擴容改建後的廢水處理執行《汙水綜合排放標準》GB8978－1996的一級排放標準[1]。

1 廢水水量水質

　　①廢水水量水質見表1。
　　②設計水量水質。根據表1的水量水質情況進行加權平均，考慮不均勻係數之耐衝(chong) 擊水量的要求。設計水量為(wei)  250 m3/h；設計水質為(wei)  ρ（CODcr）ρ2000 mg/L，ρ（BOD5）≤1 200 mg/L，ρ（NH3-N）≤200mg/L。
　　③處理後的水質要求。ρ（CODcr）≤100 mg／L，ρ（BOD5）≤30 mg／L，ρ（NH3－N）≤15 mg/L，ρ（SS）≤70 mg/L。

2 廢水處理工藝

2.1 處理方法的確定
　　己內(nei) 酷胺生產(chan) 廢水以有機物為(wei) 主，主要來源於(yu) 環己酮、己內(nei) 酚胺、羥胺、硫鉸等車間的工藝廢液、廢堿液、衝(chong) 洗、清洗廢液及油相水相排出物。空要汙染物為(wei) 環己酮、環己醇、環己烷、苯、甲苯、己內(nei) 酷胺、石油類、硫酸鹽、氨氮等。廢水的排放具有很強的不均勻性。為(wei) 了處理好己內(nei) 酰胺生產(chan) 廢水，設計提出了兩(liang) 個(ge) 處理方案。方案一是將環己烷氧化與(yu) 環己酮肟化兩(liang) 套裝置排出的高質量濃度有機廢水（ρ（CODcr）≤2 400 mg／L，pH值≤4）首行厭氧處理，然後與(yu) 其它廢水進行混合，再進行缺氧-好氧（A／O法）處理。方案二是全部廢水混合後用 A／O法處理。A／O工藝用於(yu) 城市汙水及某些工業(ye) 廢水處理生物脫氮效果較好。 但應用於(yu) 己內(nei) 酰胺生產(chan) 廢水處理，尚無實例。經試驗方案一的結果表明，高濃度有機廢水pH值較低，必須投加大量的堿進行中和，並加水稀釋後才有明顯效果，這使得厭氧池體(ti) 積很大，基建投資高。方案二的結果表明，能同時達到降解水中有機物及脫氮的目的，處理效果好，運行穩定，在技術和經濟上明顯優(you) 於(yu) 方案一，出水水質*可以達到排放標準。因此，設計選用方案二。
2.2 處理工藝流程
　　廢物水處理工藝流程見圖1。

2.3 主要設計參數
　　①汙泥負荷：
　　Fw=0.2-0.25kg[BOD5]/(kg[MLSS]·d)；
　　②缺氧池的硝化負荷：
　　FNH3=0.08-0.10kg[NH3-N]/(kg[MLSS]·d)；
　　③缺氧池的脫硝負荷：
　　FNOx-1=0.12-0.14[NOx--N]/(kg[MLSS]·d)；
2.4 主要構築物和設備
　　①勻質調節池：矩形鋼混結構，共2間，每間池子結構尺寸20m×20m×6.5m,有效容積5000m3。池底布有穿孔管，以利於(yu) 攪拌混合。
　　②缺氧池：矩形鋼混結構，共2間。每間池子結構尺寸18m×14m×5.3m,有效容積2600m3。設潛水攪拌器4台，控製溶解氧0.2～0.5 mg/L。
　　③預曝氣池：矩形鋼混結構，共2座。其中一座池子分2間，每間池子結構尺寸 30 m × 14 m ×5.3 m，有效容積 2 600 m3。池底設有雙螺旋曝氣器。另一座分3間，每間尺寸為(wei) 21.25 m × 15 m ×5.2 m，有效容積 5 000 m3。池底布有曝氣軟管。
　　④一段曝氣池：短形鋼混結構，共6間。每間池子結構尺寸 30 m × 15 m × 4.05 m，有效容積6 000 m3。池底布有中微孔曝氣器和少量旋混曝氣器。一段曝氣池CODcr容積負荷 1.8 kg／（m3·d），汙泥質量濃度 3.5～4.5 g／L，溶解氧 2～3 mg／L，混合液回流比100％回流到缺氧池，進水CODcr質量濃度 1800 mg／L左右，CODcr去除率 80％～86％。
　　⑤沉澱池：二沉池和終沉池各2座。中心進水，周邊出水的輻流式沉澱池，二沉池直徑φ12m，終沉池直徑φ14 m，廢水停留時間 2 h。
　　⑥二段曝氣池：矩形鋼混結構，共2座。其中一座池子分2間，每間池子結構尺寸18 m×15 m ×4 m，有效容積 2 000 m3。另一座池子分 3間，每間池子結構尺寸 20 m × 4 m × 4 m，有效容積 1000 m3。池底均布有可變微孔曝氣器。二段曝氣池CODcr容積負荷 0.7 kg/（m3·d），汙泥質量濃度 l～2 g/L，溶解氧質量濃度 3～4 mg/L，混合液回流比 200％回流到缺氧池。進水ρ（CODcr）＝250～350 mg/L，CODcr去除率64％～74％，出水 ρ（CODcr）＜100 mg/L。

3 A／0工藝在運行管理中的重要控製參數

　　影響A／O生物脫氮係統運行的因素可分為(wei) 二大類：一類是基礎因素，如汙泥負荷、回流比、泥齡等；另一類為(wei) 環境因素，如 pH值、溫度、溶解氧等。通常，環境因素決(jue) 定生物脫氮過程的成敗，基礎因素控製生物脫氮效率的高低。下麵對影響係統運行的6個(ge) 重要參數進行分析研究。
3.l pH值
　　pH值對硝化和反硝化都有一定的影響，由於(yu) 在硝化過程中有H+產(chan) 生，水的pH值將下降，要使硝化過程正常穩定運行，曝氣池混合液必須有足夠的堿度。以保證硝化作用完成以後，水中尚有30～50 mg／L剩餘(yu) 堿度為(wei) 宜。根據運行經驗，pH值控製在8～8.4範圍內(nei) 是硝化速率的反應區。
3.2 溶解氧
　　生物硝化脫氮處理，氨氮硝化需氧量很大，曝氣池內(nei) 必須供給足夠的溶解氧，硝化反應才能正常進行。通常當曝氣池內(nei) 溶解氧質量濃度在2～6mg／L時，硝化率與(yu) 溶解氧質量濃度關(guan) 係不大，如果在 2 mg/L以下，溶解氧濃度就成了硝化反應的抑製因素。
　　根據運行經驗，本裝置要保持NH3－N有較好的去除效果，曝氣池內(nei) 溶解氧的質量濃度應保持在 2.0－4.0 mg／L範圍內(nei) 。
3.3 汙泥負荷
　　生物脫氮是在CODcr，BOD5 充分去除的基礎上才發生的，若汙泥負荷過高，則曝氣池僅(jin) 產(chan) 生有機物氧化反應而不產(chan) 生硝化反應，因此要保持較高的脫氮效率，汙泥負荷必須控製在一定範圍內(nei) 。
　　當進水的CODcr濃度高，汙泥負荷超過0.25kg ［BOD5］／（kg［MLSS］·d）時，好氧池中的異養(yang) 菌增多，使得硝化細菌的增殖受到限製，使硝化反應不*。後來，在勻質池進口外增加 2根 DNO稀釋水管線，保證了進水濃度的相對穩定，汙泥負荷穩定控製在 0.25 kg[BOD5]／（kg[MLSS]·d）以下，脫氮效果很好，NH3－N去除率由50％上升到90％以上。CODcr，BOD5 去除率分別為(wei)  95％，99％左右。
3.4 硝化負荷
　　硝化負荷將影響氨氮的轉化，負荷太大，硝化反應不*，脫氮效果變差。當硝化負荷超過0.10 kg［NH3-N]／（kg［MLSS］·d）時，出水 NH3-N明顯上升，去除率急劇下降，活性汙泥結構鬆散，終沉池汙泥成顆粒狀隨水帶出。當發現硝化負荷高時，可采取減少進水量，降低硝化負荷；適當提高勻質池 CODcr的濃度，保持 m（C）：m（N）= 6：l左右，這個(ge) 比例能使硝化菌較快地增長；為(wei) 保持曝氣池適當汙泥濃度和增加供氧，可將汙泥全部回流至曝氣池。
　　根據經驗，硝化負荷控製在0.04－0.06 kg［NH3-N」／（kg[MLSS]·d）範圍內(nei) ，脫氮效果好，NH3－N去除率在85％以上。
3.5 回流比
　　回流比（R）也是A／O係統運行中的一個(ge) 重要控製參數，包括混合液回流比（R）和汙泥回流比（r）。混合液回流的作用是向缺氧池提供硝態氮. 作為(wei) 反硝化的電子受體(ti) ；汙泥回流的作用主要是保持係統的汙泥平衡。
　　前置反硝化 A／O工藝要求大部分混合液回流到缺氧池，以確保反硝化的正常進行，因此回流比的大小直接影響係統的脫氮效果。回流比太小，則出水NO3－-N偏高，大部分硝態氮隨終沉池出水流出；無足夠的硝態氮供反硝化，勢必影響脫氮效率，且廢水中有機碳源不能充分利用。一般認為(wei) 回流比越大，脫氮效率越高，其實不然，當回流比過高，則不僅(jin) 多耗費動力，還會(hui) 因回流量增加，導致缺氧池中m（BOD5）／m（NO3--N）比值下降，若低於(yu) 1.0時，脫氮速率反趨變慢。我們(men) 分別在回流比在2，3，4三種情況下進行運行比較，當回流比控製在4時，去降率可達到91.3％，脫氮效果好。
3.6 A／O容積比
　　在 A／O工藝中，好氧池的作用是使有機物碳化和使氮硝化；缺氧池的作用是反硝化脫氮，故兩(liang) 池的容積大小對總氮的去除率極為(wei) 重要。A／O的容積比主要與(yu) 該廢水的曝氣分數有關(guan) 。缺氧池的大小首先應滿足NO3--N利用有機碳源作為(wei) 電子供體(ti) ，完成脫氮反應的需要，與(yu) 廢水的碳氮比，停留時間、回流比等因素相應存在一定的關(guan) 係。借鑒於(yu) 類似的廢水以及正交試驗，己內(nei) 酷胺生產(chan) 廢水的A／0容積比確定在1：6左右，較為(wei) 合適。 
　　而本設計的A／ 0容積比為(wei) 亞(ya) ：2，缺氧池過大，導致缺氧池中的m（BOD）／m（NO3--N）比值下降，當比值低於(yu) 1.0時，脫氮速率反趨變慢。另外，缺氧池過大，廢水停留時間過長，汙泥在缺氧池內(nei) 沉積，造成反硝化嚴(yan) 重，經常出現大塊上浮死泥，影響後續好氧處理。後將A／O容積比按1：6改造，缺氧池運行平穩。

4 結論

　　A／O活性汙泥法處理己內(nei) 既胺生產(chan) 廢水，隻要控製pH值在8-8.4，水溫15－30℃，溶解氧2.0 －4.0 mg／L，汙泥負荷 0.25 kg ［BOD5］／（kg［MLSS］·d）以下，硝化負荷 0.04－0.06kg［NH3--N］／（kg[MLSS]·d），回流比4左右，A／O容積比1：6左右時。對氨氮去除率平均可達85％以上，高可達 99％，CODcr去除率可達 95％以上，BOD5 去；除率為(wei) 99％左右。其它指標也符合國家規定的排放標準。