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30T氨氮废水处理工程案例

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30T氨氮废水处理工程案例

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一、概述
  1、采用国内目前较为先进成熟的吹脱+催化氧化+生物滤池处理工艺,该工艺具有可靠性、成熟性,并符合国内实际情况,并尽量采用新技术、新材料,实用性与先进性兼顾,以实用可靠为主。
  2、废水处理主要设施材质以钢砼结构为主,具有结构紧凑,占地面积小,布局合理,尽可削减总投资及运行费用加以考虑。
  3、对废水处理设施进行充分的考虑,按地区气候条件,考虑必要的防水防冻及防渗措施。
  4、废水处理过程中产生的污泥排入污泥池,进行好氧消化稳定后,经压成泥饼外运,保证污泥出路可靠。
 
二、废水处理量及废水性质:
1废水来源及水量:
  废水来源为化肥厂生产工艺经冷却塔冷却后的高氨氮废水
  a、废水量:30m3/h
  b、废水水质:详见表一
表一、废水水质

序号

项目

数据(mg/L)

1

氨氮

846.3

2

化学需氧量

737

3

环状有机物(Ar-OH)

9.095mg/L

4

总磷

0.467

5

BOD

21

6

氰化物

未知

7

SS

164

8

石油类

未知

9

挥发酚

未知

10

硫化物

未知

11

pH

6-9

12

水温

约30

 
  c、运行方式:连续运行
  1、处理出水标准:废水处理后达合成氨工业水污染物排放标准GWPB 4-1999中中型化肥厂一级排放标准,详见下表。
(2001年1月1日之后建设(包括改、扩建)的单位)

序号

项目

标准(mg/L)

1

氨氮

70

2

化学需氧量

150

3

氰化物

1.0

4

SS

100

5

石油类

5

6

挥发酚

0.1

7

硫化物

0.50

8

pH

6-9

 
三、废水处理工艺选择:
  根据废水处理工程特点、功能、要求及废水排放特征,由于废水含有一定的毒性,B/C比较低,氨氮较高,因此需经脱氮及强氧化来提高废水的B/C比在0.3以上,剩余的氨氮及有机物在后级生化系统中去除。
  本公司采用生物滤池工艺,经水解酸化后水中的B/C比约0.35左右,可生化大大提高。根据废水排放标准出水有NH3-N的限制,所以在选择废水处理工艺时除了考虑除解有机物外,还考虑到脱氮,为达到这个目的,365体育投注选用了工艺成熟、运行可靠的水解生化+DC生物滤池+N生物滤池的工艺。
 
四、废水处理设施污染物的主要去除率:

处理阶段

进水水质(mg/l

出水水质(mg/l

去除率(%

机械格栅

调节池

SS :164

SS :150

≥10

NH3-N 846.3

NH3-N :≤ 762

≥10

PH 调节沉淀+中间槽+吹脱塔

SS :150

SS :120

20%

NH3-N :≤ 762

NH3-N :≤ 305

60

最终中和+催化氧化装置

CODcr :767

CODcr ≤310

60

NH3-N :≤ 250

NH3-N :≤ 180

41

环状有机物:9.1

环状有机物:  0.1

99

水解酸化池

CODcr ≤310

CODcr ≤205

35

BOD5 : 约90

BOD5 : 约120

20

SS :120

SS :≤ 50   

60%

NH3-N :≤ 180

NH3-N :≤ 130

30

生物滤池

CODcr ≤205

CODcr ≤150

≥50

BOD5 : 约120

BOD5 ≤20

≥83

SS :≤ 50

SS :≤ 20

≥60

NH3-N :≤ 130

NH3-N :≤ 60

≥60

系统总体

CODcr :767

CODcr ≤150

≥81

BOD5 21

BOD5 ≤20

--

SS :164

SS :≤ 20

≥88

NH3-N 846.3

NH3-N :≤ 60

≥94

磷酸盐: 0.467

磷酸盐:  0.5

--

环状有机物:9.1

环状有机物:  0.1

99

PH 6-9

PH 6-9

--

 
五、废水处理工艺说明:
  1、前处理系统:
  前处理系统由机械格栅、调节池、一级提升泵、PH调整沉淀槽、中间槽、氨氮吹脱塔、最终调整槽等组成。
  氮氨废由管网收集进入格栅井,格栅井内设有一台机械格栅,用以拦截废水中较大颗粒和纤维状的杂质,减轻后级处理系统的工作负荷,防止后级管道及填料的堵塞,保证后续管路的畅通。
  经格栅的去除大颗粒的机械杂质后,废水自流进入调节池,格栅井为钢筋混凝土结构与调节池合建。 废水进水口标高在施工设计时确定,废水进水由建筑设计单位给排水专业接至格栅井进口。
  由于氨氮废水的日变化量较大,根据生产工艺的不同,废水各时期的排放量及水质均不一致,造成废水水质、水量波动很大,因此调节池应具有足够的容量才能使进入后级系统的水质、水量稳定,在工艺中设置一座调节池。废水在池中进行水质、水量调节及均衡,保证进入后级吹脱系统内的水质、水量的稳定。在池底设置穿孔曝气管,一则可防止池中颗粒沉淀,二则可起到预曝气作用,同时可去除水中部分氨氮,以减轻后级系统的工作负荷。
  调节池为钢筋混凝土结构,设计停留时间为8小时。
  调节池内设有一级提升泵二台,一用一备,用以提升废水进入氨氨吹脱系统。
  2、氨氮吹脱系统:
  氨氮吹脱系统由PH值调整沉淀槽、中间槽、二级提升泵、氨氮吹脱塔、吹脱循环泵、二级提升泵、最终中和槽等组成。
  废水经一级提升泵提升进入PH调节罐,同时投加碱液调整废水的PH值,使PH值调整到11,在碱性条件下水中氨氮转换为游离氨,经沉淀后进入中间水槽,经二级提升泵送入吹脱塔进行氨氮吹脱,进水温度为30℃左右,适合于氨氮吹脱温度,当水温过低时,需加蒸汽加热,系统中设备用蒸汽系统,吹脱过程为水中游离氨向大气转移的过程,由于吹脱塔中水表面氨氮分压较小,氨氮经鼓风随空气进入大气中,同时可将水体中部分苯酚、氰化物、硫化物等物质分离出来。氨氮吹脱出来的尾气排入15m高空扩散(或可进入氨喷淋塔通过酸液回收氯化氨)。吹脱塔出水经提升进入PH中和罐,经投加酸液进行搅拌中和,使PH值调整至7-8后进入后级催化氧化系统。
  吹脱塔采用水循环结构,设三级喷淋,以提高吹脱的效率,一级喷淋利用前级氨氮废水喷淋,二级及三级喷淋采用循环泵回流。
  3、催化氧化系统:
  催化氧化反应器采用臭氧、紫外线光、纳米级二氧化钛催化剂联合常温催化氧化处理系统,催化氧化出水自流进入后级生化处理系统。
  由于废水中含有环状有机物及部分毒性物质(如硫化物、氰化物及酚类等),影响生化系统的因素主要是长链脂肪烃,多环芳香烃和环烷烃及毒性物质,这部分有机物难以生化降解,对废水生化处理带来较大的难度,因此在预处理系统中设置催化氧化反应器,用于高分子链的降解及毒性物质氧化成非氧化性氧化物。
  臭氧是一种强氧化剂,溶解于水的臭氧在酸性条件下比较稳定,但PH或水温升高时,臭氧易分解,臭氧的分解过程是一个自由基连锁反应。
  在连锁反应中,臭氧分子O3与OH-反应生成超氧自由基(·O2—) 和超氧化氢自由基(HO2·),超氧自由基·O2—再与O3反应并与H+结合生成氢化臭氧自由基(HO3·),然后HO3·又分解为氧分子O2 和氢氧自由基(·OH)。?OH具有比O3 更强的氧化能力,在臭氧处理过程中起着重要的作用。(臭氧、氢氧自由基与某些有机物反应速率常数比较见表1)一部分·OH与O3结合生成臭氧氢氧自由基(O3OH·),O3OH·分解出氧分子则转化为HO2· ,它与·O2— 之间有化学平衡关系。这样完成一个循环,生成的·O2—再与O3作用开始下一个循环的连锁反应。
  氢氧自由基非常活跃,与大多数有机物反应时速率常数通常比臭氧与该有机物反应速率常数至少高出7个数量级。
  在紫外光、纳米级二氧化钛催化剂联合作用下,臭氧氧化过程可以产生更大量的强氧化性的氢氧自由基,而高分子有机物是一种碳氢氧化合物,,在臭氧紫外光联合作用下,会发生强烈的氧化还原反应,去除废水中的有机物氧化分解,产生的低分子量有机物。经过臭氧、紫外线光联合氧化后,提高废水的B/C比到0.3以上,以提高后级生化系统的可生化性。
  4、生化处理系统:
  生化处理系统由还原反应槽、提升泵、脉冲布水器、水解酸化池、DC生物滤池、N生物滤池、排放水池、反洗风机、生化风机、反洗水泵及反洗水收集池等组成。
  由于催化氧化出水中含有大量的具有氧化能力的活性氧,若直接进入生物系统将抑制水中微生物的生升,在还原反应池中投加亚硫酸氢钠还原剂,主要还原水中的氧化性活性氧,以便于后级生化系统对微生物的培养,还原反应槽出水由提升泵提升进入后级水解酸化池。
  水解酸化池利用厌氧反应的酸化及水解工段。
  因为催化氧化出水中含有部分的高分子有机物、悬浮性COD及部分油类物质,在进入生化滤池处理时难以生物降解,水解在工艺中主要是使废水中的高分子有机物分解成低分子量可生化的有机物,利于后级生物滤池的去除,同时通过水解酸化水中的悬浮物去除率达70%,可有效防止后级生物滤池阻塞。
  水解酸化池为钢砼结构,设计停留时间为6小时,水解酸化池通过脉冲布水器进行布水及混合,前级废水通过脉冲布水,使污泥呈悬浮状,以增大废水及污泥的接触面积,同时使水解酸化池均匀布水。
  5、生物滤池:
  生物滤池为一种以生物膜法为主,兼有过滤特点的生物处理装置。在该种装置进水及进气均从陶粒滤料层底部进入,由于滤料层粒径的不均一性,上层滤料粒径较小,下层滤料粒径较大,相当于想理过滤器,具有无数个截污界面,具有截留污能力大,运行周期长的特点。       
  采用气水平行上向流,使空间过滤能被更好的运用,空气能将固体物质带入滤床深处,在滤池中能得到高负荷、均匀的固体物质,从而延长了反冲洗周期,减少清洗时间和清洗时用的气水量。
  滤料层对气泡的切割作用,使气泡在滤池中的停留时间延长,提高了氧的利用率。
  废水中有机物在经过滤料层时被吸附降解,使水质得到净化。生物滤池分为二级,采用轻质陶粒填料,该填料具有比表面积大,使用寿命长等优点外,耐腐蚀。曝气方式采用单孔膜曝气器。
  第一段DC曝气生物滤池以去除废水中碳化有机物为主,同时起硝化及反硝化功能,在该段滤池中,优势生长异养菌,沿滤池高度方向从底部进水端到表面出水端,有机物浓度处于梯度递减,其降解速率也呈递减趋势。在进口端由于有机物浓度较高,异养微生物处于对数增殖期,微生物浓度很高,BOD负荷率也较高,有机物降解速率很快,而此时自养菌处于抑制状态;随着降解的进行,在滤池中有机物浓度沿水流自下向上不断降低,异养微生物处于减速增殖期,微生物膜增长缓慢,而自养微生物处于增殖状态,DC曝气生物滤池最终出水中的有机物已处于较低水平。
  生物滤池最大特点是气、水为同向流态,使用新型的类状轻质陶粒填料作载体,在其表面及内腔空间生长有微生物膜,废水由下向上流经滤料层时,微生物膜在滤料层下部提供曝气供氧的条件下,使废水中的有机物得到好氧降解,并将废水中的部分氨氮进行硝化,分解成硝酸氮或亚硝酸氮。定期利用处理后的出水对滤池进行反冲洗,排除滤料表面增殖的老化微生物膜,以保证微生物的活性。
第二段N曝气生物滤池主要对废水中的氨氮进行彻底硝化及分解,在该段滤池中,由于有机物浓度较低,异养微生物较少,优势菌种为自养型硝化菌,可将废水中的氨氮彻底氧化成N2及H2O。
  由于曝气生物滤池在运行一段时间后由于生物膜阻塞滤料,需定期进行反冲洗,反冲洗排水中含有大量的悬浮物,缓冲水池在工艺中用于生物滤池反洗排水的储存,满足单格滤池一次反洗的储水量,缓冲水池内设潜污泵,用于水量的提升,废水经提升后进入水解酸化池。
  N曝气生物滤池出水自流进入排放水池,排放水池在工艺中起储存水量的功能,一则用于生物滤池的定期水反洗用水,剩余水通过溢流排放。
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