煉油廢水中氨氮的去除與控制

趙 新

(中國(guó)石化 上海高橋分公司，上海 200137)

煉油廢水中氨氮的去除與控制

趙 新

(中國(guó)石化 上海高橋分公司，上海 200137)

根據(jù)煉油廠(chǎng)廢水水質(zhì)情況，利用現(xiàn)有裝置和條件，通過(guò)改進(jìn)工藝，重點(diǎn)控制生物硝化條件，達(dá)到降低出水氨氮質(zhì)量濃度、廢水達(dá)標(biāo)排放的要求。將均質(zhì)池做為曝氣池前有機(jī)物的預(yù)處理裝置，曝氣池進(jìn)水COD可由420 mg/L降至322 mg/L，平均COD去除率為23.3%。在均質(zhì)池和接觸氧化池的進(jìn)水處投加NaOH溶液，使系統(tǒng)pH穩(wěn)定為弱堿性，出水氨氮質(zhì)量濃度可穩(wěn)定在5.0 mg/L以下，平均氨氮去除率由23.5%提高至87.5%。

煉油廢水;硝化;氨氮;廢水處理

在煉油廠(chǎng)廢水的生物處理中，COD、氨氮和油的處理對(duì)于廢水能否達(dá)標(biāo)回用十分重要。當(dāng)廢水回用至循環(huán)水系統(tǒng)時(shí)，過(guò)高的COD、氨氮和油將消耗更多的藥劑，增加運(yùn)行費(fèi)用。廢水回用到中水系統(tǒng)時(shí)，除去除氨氮需消耗氧化劑外，去除硝化菌也要消耗更多的藥劑。因此，部分企業(yè)在廢水回用中對(duì)氨氮的控制甚至比COD更重要。煉油廠(chǎng)原油的劣質(zhì)化、不斷從嚴(yán)的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)使氨氮的處理顯得更為重要。

本工作根據(jù)生物硝化的基本原理，對(duì)中國(guó)石化上海高橋分公司煉油廠(chǎng)3#廢水處理場(chǎng)的處理工藝及控制條件進(jìn)行調(diào)整，使生化系統(tǒng)的硝化反應(yīng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，出水指標(biāo)達(dá)到廢水排放和回用的要求。

1 工藝簡(jiǎn)介

1.1 煉油廢水生物處理流程

各煉油裝置的廢水自流至廢水處理場(chǎng)，由提升泵提升至調(diào)節(jié)罐，通過(guò)隔油、二級(jí)溶氣氣浮等工藝處理后，依次進(jìn)入一段曝氣池、一段沉淀池、接觸氧化池和二段沉淀池。出水經(jīng)纖維球過(guò)濾塔和活性炭塔處理后可作為循環(huán)水補(bǔ)水回用或外排。改造前工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 改造前工藝流程

1.2 煉油廢水生物處理裝置

煉油廢水生物處理裝置見(jiàn)表1。曝氣池污泥質(zhì)量濃度為4～6 g/L，灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)約40%，DO為 4～7 mg/L。

表1 煉油廢水生物處理裝置

1.3 原有工藝的氨氮處理情況

由于廢水中的氨氮質(zhì)量濃度較高，在原有工藝未加堿進(jìn)行中和處理的情況下，造成出水pH下降，出水氨氮質(zhì)量濃度不達(dá)標(biāo)。2008年廢水生物處理裝置的氨氮處理情況和出水pH見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn):由于煉油廢水中存在有機(jī)氮，出現(xiàn)了生物處理后氨氮質(zhì)量濃度反而比進(jìn)水還高的情況;出水pH較低，不僅出水難以達(dá)標(biāo)，也無(wú)法進(jìn)行硝化反應(yīng)。

表2 2008年廢水生物處理裝置的氨氮處理情況和出水pH

2 現(xiàn)有工藝改進(jìn)

針對(duì)以上情況，利用現(xiàn)有裝置和條件，通過(guò)裝置整改和運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整，重點(diǎn)控制生物硝化條件，達(dá)到降低出水氨氮質(zhì)量濃度、廢水達(dá)標(biāo)排放的要求。

2.1 曝氣池前有機(jī)物的去除

微生物的硝化反應(yīng)是在有機(jī)物濃度較低的條件下進(jìn)行，硝化以自養(yǎng)性的硝化菌為主［1－2］。由于硝化菌的世代周期較異養(yǎng)菌長(zhǎng)，因此生長(zhǎng)繁殖速率緩慢，菌量較低［3－4］。若將全部的有機(jī)物降解集中在曝氣池，則曝氣池內(nèi)有機(jī)物濃度過(guò)高，COD遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氨氮質(zhì)量濃度，污泥負(fù)荷(以COD計(jì))由0.15 kg/(kg·d)增至0.20 kg/(kg·d)，異養(yǎng)菌大量繁殖，使自養(yǎng)性的生長(zhǎng)緩慢且好氧的硝化菌占不到優(yōu)勢(shì)，從而降低反應(yīng)器的硝化效率，甚至導(dǎo)致硝化反應(yīng)消失［5－7］。

將均質(zhì)池作為曝氣池前段的有機(jī)物去除池，可延長(zhǎng)微生物對(duì)有機(jī)物的處理時(shí)間，使有機(jī)物預(yù)先得到部分降解，尤其是有機(jī)氮的分解，為硝化反應(yīng)提供條件。將均質(zhì)池作為曝氣池前有機(jī)物的預(yù)處理裝置后，曝氣池進(jìn)水COD從420 mg/L降至322 mg/L，平均去除率為23.3%。

2.2 控制系統(tǒng)酸堿度

酸堿度是影響硝化作用的重要因素［6］。在中性或微堿性條件下，硝化過(guò)程迅速［3］。在原處理工藝中，硝化反應(yīng)使系統(tǒng)的pH下降明顯，出水pH經(jīng)常低于6.00。為了保證硝化反應(yīng)的順利進(jìn)行，通常采用加堿的方式維持曝氣池中的pH在合適的范圍。

最初向體系中投加一定量的碳酸鈉，但堿度不夠。為保證系統(tǒng)pH的調(diào)整效果，在現(xiàn)有工藝的基礎(chǔ)上增設(shè)加堿系統(tǒng)，分別在均質(zhì)池和接觸氧化池的進(jìn)水處投加NaOH溶液。按照進(jìn)水平均氨氮質(zhì)量濃度為40 mg/L、出水氨氮質(zhì)量濃度為10 mg/L計(jì)算，每天約需1.7 t質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的NaOH溶液。

2010年2月增設(shè)加堿系統(tǒng)后的氨氮去除情況見(jiàn)圖2。由圖2可見(jiàn)，在原有裝置的基礎(chǔ)上增設(shè)加堿系統(tǒng)后，硝化反應(yīng)進(jìn)行得更加徹底，系統(tǒng)出水氨氮質(zhì)量濃度基本穩(wěn)定在5.0 mg/L以下。增設(shè)加堿系統(tǒng)前平均氨氮去除率僅為23.5%，通過(guò)加堿系統(tǒng)控制曝氣池和接觸氧化池的pH后平均氨氮去除率可提高至87.5%。

圖2 增設(shè)加堿系統(tǒng)后的氨氮去除情況

工藝改造后裝置穩(wěn)定運(yùn)行半年的廢水水質(zhì)情況見(jiàn)表3。由表3可見(jiàn):增設(shè)加堿系統(tǒng)后，系統(tǒng)pH能夠穩(wěn)定在弱堿性，為硝化反應(yīng)的進(jìn)行提供了保證;氨氮去除效果較理想，出水中氨氮質(zhì)量濃度平均為4.1 mg/L，達(dá)到GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》［8］中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)和中國(guó)石化上海高橋分公司內(nèi)部規(guī)定的廢水回用標(biāo)準(zhǔn)(氨氮質(zhì)量濃度不大于5 mg/L)。

表3 工藝改造后裝置穩(wěn)定運(yùn)行半年的廢水水質(zhì)情況

2.3 控制活性污泥泥齡

硝化菌的繁殖速率慢，世代周期長(zhǎng)，需要較長(zhǎng)的泥齡［9］。原系統(tǒng)曾因提高排泥濃度、減少濃縮時(shí)間，使曝氣池活性污泥泥齡從6 d降至4 d。約半月后，造成生化系統(tǒng)內(nèi)硝化細(xì)菌流失率大于增長(zhǎng)率，出水氨氮質(zhì)量濃度達(dá)36.0 mg/L，硝化反應(yīng)基本停止。為了維持硝化反應(yīng)的進(jìn)行，工藝改進(jìn)后注意在排泥時(shí)控制泥齡大于6 d，以保證曝氣池中硝化菌的繁殖。

3 結(jié)論

根據(jù)煉油廠(chǎng)廢水水質(zhì)情況，利用現(xiàn)有裝置和條件，通過(guò)裝置整改和運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整，重點(diǎn)控制生物硝化條件，達(dá)到了降低出水氨氮質(zhì)量濃度、廢水達(dá)標(biāo)排放的要求。

提高生化系統(tǒng)的前段流程對(duì)COD的去除效率，將均質(zhì)池做為曝氣池前有機(jī)物的預(yù)處理裝置。曝氣池進(jìn)水COD可由420 mg/L降至322 mg/L，平均COD去除率為23.3%，為氨氮的去除提供有利環(huán)境。通過(guò)在均質(zhì)池和接觸氧化池的進(jìn)水處投加NaOH溶液，控制生化系統(tǒng)的pH為弱堿性，出水氨氮質(zhì)量濃度可穩(wěn)定在5.0 mg/L以下，平均氨氮去除率由23.5%提高至87.5%。適當(dāng)延長(zhǎng)活性污泥泥齡，保證曝氣池中硝化菌的繁殖，有效提高了生化系統(tǒng)內(nèi)硝化菌的濃度。

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Removal and Control of Ammonia Nitrogen in Refinery Wastewater

Zhao Xin
(Shanghai Gaoqiao Branch，SINOPEC，Shanghai 200137，China)

Based on the refinery wastewater quality and the existing equipments，the treatment process was improved with focus on the control of bio-nitration conditions.The ammonia nitrogen mass concentration of the effluent is decreased and the effluent quality can meet the discharge standards.The homogenizer is used as pretreatment equipment before the aeration basin，the influent COD of the aeration basin can be decreased from 420 mg/L to 322 mg/L with 23.3%of average COD removal rate.Adding NaOH solution into the influents of the homogenizer and the contact oxidation pond can keep the system pH alkalescent，the ammonia nitrogen mass concentration of the effluent can be kept below 5.0 mg/L and the average ammonia nitrogen removal rate can be increased from 23.5%to 87.5%.

refinery wastewater;nitration;ammonia nitrogen;wastewater treatment

X703.1

A

1006－1878(2011)05－0444－03

2011－03－11;

2011－06－10。

趙新(1974—)，女，上海市人，大學(xué)，工程師，主要從事煉油廢水處理技術(shù)及運(yùn)行管理工作。電話(huà)13916660576，電郵 zhaoxin@sinogpc.com。

(編輯 王 馨)