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      化學(xué)沉淀法-A/O工藝處理合成氨有機(jī)廢水的工程設(shè)計(jì)論文

      時(shí)間: 謝樺657 分享

      化學(xué)沉淀法-A/O工藝處理合成氨有機(jī)廢水的工程設(shè)計(jì)論文

        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。今天學(xué)習(xí)啦小編要與大家分享:化學(xué)沉淀法-A/O工藝處理合成氨有機(jī)廢水的工程設(shè)計(jì)相關(guān)論文。具體內(nèi)容如下:

        論文摘要:對(duì)于高濃度合成氨有機(jī)廢水,在預(yù)處理階段采用化學(xué)沉淀法,在生化階段采用A/O工藝,提高了處理效率,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。

        關(guān)鍵詞:高濃度合成氨有機(jī)廢水 化學(xué)沉淀法 A/O工藝


      化學(xué)沉淀法-A/O工藝處理合成氨有機(jī)廢水的工程設(shè)計(jì)

        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(lái)源

        廢水主要產(chǎn)生于造氣、合成和冷凝過(guò)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(wú)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(guò)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)所特有的處理能力,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(shuō)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(guò)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)氮被還原為無(wú)污染的氮?dú)?,逸入大氣從而達(dá)到最終脫氮的目的。

        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(shuō)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(lái)維持生產(chǎn),如排泥間隔時(shí)間過(guò)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(lái)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(guò)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:

       ?、?硝化過(guò)程后富余的溶解氧(DO約為0.7~.1.0mg/l)在反硝化過(guò)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(guò)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(guò)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,反硝化作用最適宜的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(guò)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(guò)程中堿度的變化可以作為一個(gè)參數(shù)用來(lái)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(lèi)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(guò)程還是硝化過(guò)程,都要耗用大量的氧。要使一分子氨氮(NH3—N及NH4 —N)完全氧化成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則硝化作用完全停止。

        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)為硝化作用最適宜的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(méi)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(lái)說(shuō),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(jiàn)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(wèn)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(guò)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(wèn)題。

        6. 經(jīng)濟(jì)分析

        工程總投資為163萬(wàn)元,其中污水處理站土建部分為83萬(wàn)元,主體設(shè)備60萬(wàn)元,其它費(fèi)用20萬(wàn)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(chē)間沖洗地面,鍋爐車(chē)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(yǔ)

        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(guò)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(lái)說(shuō),本處理工藝是科學(xué)適用的。

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