A/O法与BAF组合工艺处理氨氮废水
摘要：介绍缺氧/好氧（A/O）与曝气生物滤池（BAF）工艺原理及特点，采用A/O 与BAF 组合工艺处理甲醇和深度催化裂化（DCC）项目生产废水，处理水量为500m3 /h。监测结果表明，对COD、BOD5、氨氮、悬浮物、硫化物和石油类的去除率分别为93%，95%，87%，93%，96%，85%。出水水质满足GB 8978-1996《污水综合排放标准》一级标准值。
关键词：曝气生物滤池 处理 氨氮废水
中海石油化学股份有限公司有多套以天然气为能源生产化肥及甲醇的装置，已建成较完善的污水收集系统，污水处理厂已建有2 000m3 的均质池和8 400 m3 的事故调节池，2 套40 m3 /h 序批式生物反应器（SBR）污水生化处理装置，用以处理一、二期化肥污水和已建年产60 万吨甲醇装置的生产、生活污水，处理后达标排放。但现有污水处理系统没有富余能力解决新建甲醇装置及后续装置的污水处理，故需建设新的污水处理场。
新建污水处理场处理规模为500m3 /h。负责处理的污水包括2 500 t /d 甲醇项目和120 万吨DCC项目的生产污水、生活污水、地面冲洗水、分析化验室排水、生产装置的事故排水和初期污染的雨水。
1 工艺原理及特点
工程待处理的污水主要成分为COD、BOD5、悬浮物（SS）、NH3-N，目前国内外对于该类污水的处理方法有物理法、生化法、光氧化法、生物法、化学氧化法［1-2］等。生物处理通常采用活性污泥法和生物膜法，工艺运行较为稳定、成熟。由于石化行业的污水成分复杂，处理难度往往较大，远大于城市污水，所以都采取了强化生化处理过程的措施，增加生化处理的反应时间，降低污泥负荷。工程采用A /O 生化处理后，加一级低负荷曝气生物滤池（BAF）最终处理，保证出水COD 含量小于60 mg /L，NH3-N 含量小于15 mg /L。
1．1 A /O 工艺原理及特点
缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌所利用，可减轻其后好氧池有机负荷，反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求。好氧在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物进一步去除，提高出水水质。BOD5的去除率较高，可达90％～95％以上，脱氮效率70％～80％。但该工艺需分别设置污泥回流和内回流系统，增加了投资和运行能耗，且大量溶解氧将随回流进入缺氧池，影响反硝化效果。在碳源和其他因素均满足条件下，反硝化效率受制于内回流比大小。内回流比越大反硝化效果越好，但同时内回流比相应增加运行能耗。由于A /O 工艺比较简单，加上较高去除率，目前仍是比较普遍采用的工艺［3-4］。
1．2 曝气生物滤池工艺原理及特点曝气生物滤池是以颗粒状填料及生物膜为处理介质，发挥生物代谢、物理过滤、生物膜和填料颗粒的物理吸附作用，利用滤池内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链分级捕食作用及生物膜内部的硝化和反硝化作用对污染物进行降解。具有占地面积小、处理能力强、运行成本低的特点［5-8］。通过调节曝气方式及曝气量，曝气生物滤池还可以实现同步硝化反硝化。
2 工艺流程
新建废水处理系统（A /O 与BAF 组合污水处理）工艺流程如图1 所示。
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图1 化肥氨氮废水处理工艺流程
2．1 A /O 污水生化处理
来自界外压力管网的甲醇项目污水和DCC项目污水送入污水调节池，在此进行水质水量调节和均衡，在进入调节池的入口管道上安装有流量、温度、总有机碳（TOC）在线仪表，对进水水质水量进行监控。调节池内污水的混合搅拌采用2 台污水均质泵进行。在池中还有pH、COD 在线检测仪表，以了解池中水质情况。
污水调节池中的污水经生化进水泵送至混合选择池，在此与回流污泥进行混合。该池作为生物选择器让活性污泥有时间对新鲜污水进行调整和适应，池中设有机械搅拌机进行搅拌混合，与回流污泥混合好的污水自流进入缺氧池，并在其入口端与内回流的硝化混合液均匀混合，在池内进行反硝化脱氮反应，同时降解一部分COD，在反应池内有溶解氧（DO）和氧化还原电位（ORP）在线仪表对反硝化脱氮进行监控。
经缺氧池后，污水混合液自流进入好氧池，在此进行硝化和好氧生物处理，降解污水中的COD、NH3-N 和其他污染物。生化好氧反应的氧由离心鼓风机通过微孔曝气设施供给。在好氧池近末端处设有DO 在线监测仪表，对混合液中的DO 进行监控，并对风量进行调节。
完成好氧生化反应的混合液，一部分在好氧池的末端由内回流泵送回缺氧池，根据不同水质情况可以调节回流比在100％～400％；另一部分混合液自流进入脱气池，在此停留一段时间，在池内机械搅拌机的缓慢搅动下，使附着在污泥上的微气泡自行释放，有利于提高后续沉淀池的效果。
经A /O 生化处理后的污水从脱气池自流进入二沉池，在此进行泥水分离。池顶的清液自流进入中间水池，池底污泥进入集泥井。大部分污泥通过污泥回液泵回流至混合选择池，根据A /O 生化处理运行情况调节污泥回流比，通过开启回液泵台数，将回流比控制在50％～200％。集泥井中的一部分剩余污泥经剩余污泥泵输送至污泥稳定槽。
2．2 曝气生物滤池（BAF）污水处理
中间水池中的污水经BAF 进水泵提升至BAF滤池，自上而下流经生物填料层，其中未被A /O 生化处理系统降解的BOD5、COD 及NH3-N，被池中生物填料层的微生物隆解，池底出水BOD5、COD及NH3-N 进一步降低，达到工程排放标准。自流进入监控池，在每个滤池的进水管上设置流量检测仪表，对滤池的运行状况进行监控。当进水量减少至设定值时，表明生物滤料层堵塞，需要进行冲洗。生物氧化反应所需的氧气由鼓风机通过单孔膜曝气设施供给。
曝气生物滤池在经过一段时间运行后，生物滤层微生物增长、老化、死亡及脱落，引起堵塞，处理能力和效果下降，需要进行冲洗。在冲洗时先要通过气动开关阀切断需要冲洗的滤池的正常进水、进气和排水管路，然后根据设定的程序，开闭气冲管路控制阀及气冲用鼓风机、水冲管路控制阀、冲洗排水管路控制阀及冲洗水泵。冲洗过程为气水联合冲洗，一般先气冲3～5 min，气水联合冲洗4～6 min，再水清洗3～5 min，冲洗产生的废水主要含SS，从池底排入冲洗废水池，再经冲洗废水泵以一定的流量（通常冲洗排水时间短，但流量大）送回混合选择池或污水调节池。
2．3 污水的排放
污水经BAF 滤池处理后进入排放监控池，池中设有pH、NH3-N 和COD 在线检测仪。合格的净化水由污水回用/排放泵排出界外。当检测出的净化水NH3-N 和COD 超标时，发送信号，不合格废水由泵后排水管路的切换阀将污水暂时送至现有的8 400m3 事故池，同时报警，以保证不合格的污水不外排。
3 主要设备及作用
污水调节池用于生产污水和初期污染雨水的水质水量调节，有效容积8 000m3。混合选择池用于生产污水和初期污染雨水在此与生化处理回流污泥进行充分接触混合，2 座，有效容积125 m3 /座。缺氧池用于A /O 生化反应的前置脱氮处理，4座，单池有效容积552m3。好氧池用于A /O 生化反应过程，氨氮氧化及COD、BOD5去除的生化好氧反应，4 座，单池有效容积3 063m3。
脱气池用于使附着在污泥上的微气泡自行释放，有利于提高后续沉淀池的效果，4 座，单池有效容积250m3。二沉池用于进行A /O 生化后污水的泥水分离，2 座，单池有效容积2 154m3。集泥井用于二沉池底沉降污泥的暂时积储，以便污泥回流操作，有效容积180m3。中间水池用于BAF 滤池进水缓冲，有效容积480m3。
曝气生物滤池用于经A /O 生化处理系统处理后污水的进一步处理，继续去除污水中的BOD5、COD、NH3-N，数量为2 座8 格，方型立式，上向流，单池尺寸15．0m×15．0m×7．3m。冲洗废水池用于BAF 滤池冲洗废水的收集和暂存，有效容积540m3 /座。排放监控池用于污水排放前是否达标的监控和BAF 冲洗用水的储存，在任何情况下优先保证BAF 冲洗用水量（300m3左右），有效容积750m3 /座。污泥稳定槽用于剩余污泥脱水前的暂存，有效容积420m3 /座。主要设备规格、数量如表1所示。
表1 主要设备参数
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4 生产实际运行控制
污水处理厂需处理的污水，其主要成分为COD、BOD5、SS、NH3-N［9］。由于污水来源主要为石化污水，参照石化行业污水处理场一般设计进水水质和本工程水质水量统计情况，污水经处理后出水水质按GB 8978-1996 《污水综合排放标准》一级标准值。主要污染物的设计进出水浓度如表2所示，实际运行中进出水情况如表3 所示。
表2 主要污染物设计进出水浓度 mg/L
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表3 实际运行中进出水数据 mg/L
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从2011 年7-12 月数据来看，各项污染物指标经处理后均可达到低于排放标准要求，COD、BOD5、NH3-N、悬浮物、硫化物以及石油类平均出水浓度分别为55，18，12．5，10，0．75，4．35 mg /L，平均去除率分别为：93％，95％，87％，93％，96％，85％。分析数据表明，A /O＋BAF 组合工艺对甲醇项目和DCC 项目所产生的综合污水可有效降解。
5 结论
中海石油化学股份有限公司新建500m3 /h 污水处理系统，负责处理2 500 t /d 甲醇项目和120万吨DCC 项目的综合生产污水。该系统主体处理工艺为A /O＋BAF，经过半年多有效稳定运行，经处理的污水可达标排放。
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作者简介：柯小军，男，1982 年出生，2002 年毕业于武汉化工学院化工工艺专业，现为中海石油化学股份有限公司生产工艺技术监督。
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