末端污水处理方案.docx

1、末端污水处理方案末端污水生化处理方案“源头治理 ”是收益所在，应是治污重头戏； 而“末端处理”作为全厂 治污的把关设施，也应给予重视，两者相辅相成，缺一不可，实现源 头、末端治污联动处理。末端处理选何工艺，对投资和运行费用及应用效果关系重大，必 须慎重选择。为便于企业领导了解并利于决策，特将污水处理有关知 识及化肥污水特征作一简介及分析。3.1 含氨污水常规处理方法简介目前氨氮废水的处理方法有物理法、化学法和生物法等。物理方 法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉；化学法有离子交换法、空气吹脱、化 学沉淀法、折点氯化法、电渗析、电化学处理、催化裂解；生物方法 有多种形式。生物处理法有厌氧生物处理和好氧生物

2、处理，主要工艺 有：A/0法、氧化沟法、SBR法、接触氧化法、曝气生物滤池等。 3.1.1物理化学法（1）空气吹脱法 空气吹脱法是使水作为不连续相与空气接触，利用水中组分的实 际浓度与平衡浓度之间的差异 ,使氨氮转移至气相而去除。废水中的氨 氮通常以铵离子（nh4+）和游离氨（nh3）的状态保持平衡而存在（nh4+ + OH-t NH3+H2O）。将废水PH值调节至碱性时，离子态铵转化为分 子态氨，然后通入空气将氨吹脱出。该法适合于高氨氮废水的预处理，脱氮率高、操作灵活、占地小， 但 NH3 仅从溶解状态转化为气态，并没有彻底除去。当温度降低时， 脱氮率急剧下降，因此不适合在寒冷的冬季使用；同

3、时容易受吹脱装 置大小及长径比例、气液接触效率的影响；装置及管道时间长久易产 生CaC03沉淀。该法需不断鼓气、加碱，出水需再加酸调低PH。因此, 投资和处理费用比较高，对周围环境有一定的污染，目前该方法在实 际应用（尤其在较大处理水量的工程上）很少。（2） 折点加氯法折点加氯法是将氯气通入废水中达到某一点，在该点时水中游离 氯含量较低，而氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时，水中的 游离氯就会增多，因此，该点称为折点，该状态下的氯化称为折点氯 化。折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应生成无害的氮气，其反应 方程式为：NH4+ 1.5HCIO0.5N 2+1.5H2O+2.5H+1.5C。N2

4、逸入大气, 使反应源源不断向右进行。加氯比例： Cl2 与 NH3-N 质量之比为8:1-10:1 。当氨氮浓度小于 20mg/L 时，脱氮率大于 90%， pH 影响较大， pH高时产生NOJ，低时产生NCI3，将消耗氯，通常控制pH在6-8。此法用于废水的深度处理，脱氮率高、设备投资少、反应迅速完 全，并有消毒作用。 但液氯安全使用和贮存要求高， 对 pH 要求也很高， 产生的水需加碱中和，因此处理成本高。另外副产物氯胺和氯代有机 物会造成二次污染。（3） 化学沉淀法 化学沉淀法是通过向废水中投加某种化学药剂，使之与废水中的某些溶解性污染物质发生反应，形成难溶盐沉淀下来，从而降低水中溶解性

5、污染物浓度的方法。 整个反应 PH 值的适宜范围为 9-11。此法可去除氨氮、重金属及某些大分子有机物，常与其它处理技术组合，既 适用于反渗透、活性炭吸附等深度处理的预处理，也可用于生化处理 的须处理或深度处理。絮凝剂常用 FeCl3、Al 2(SO4)3 和阴阳非离子型聚 合物。此法对氨氮的去除率很高，可达 90%以上，但费用比吹脱法高， 产生的污泥对环境造成二次污染，但当其用于脱氮预处理时，也可采 用 PO43- 类物质，污泥可作肥料使用，故有很大的灵活性，但药剂费用 比较贵。已用该法处理垃圾渗滤液(NH4+-N浓度为1500mg/L),去除 率为 96%。( 4 )离子交换法 离子交换是

6、指在固体颗粒和液体的界面上发生的离子交换过程。离子交换法采用无机离子交换剂沸石作为交换树脂，沸石具有对非离 子氨的吸附作用和与离子氨的离子交换作用，它是一类硅质的阳离子 交换剂，成本低，对NH4+有很强的选择性。PH=4-8是沸石离子交换的 最佳范围。当PHV4时，H+与”战+发生竞争；PH8时，NH4+变为 NH3 而失去离子交换性能。离子交换法具有投资省、工艺简单、占地小、操作较为方便、温度和 毒物 对脱 氮率 影响小等优 点， 适用 于 中低浓度 的 氨氮 废水(500mg/L),对于高浓度的氨氮废水，会因树脂再生频繁而造成操作 困难。离子交换法去除率高，但再生液为高浓度氨氮废水，仍需进

7、一 步处理。常用的离子交换系统有三种类型：固定床、混合床、移动床。（5）液膜法液膜法去除氨氮的机理是：氨态氮（ NH3-N ）易溶于膜相（油相）， 它从膜相外高浓度的外侧，通过膜相的扩散迁移，到达膜相内侧与内 相界面，与膜内相中的酸发生解脱反应如下：NH3 + HJ NH4+。（6）电渗析除氨氮 电渗析是一种膜法分离技术，它利用施加在阴阳膜对之间的电压 去除水溶液中溶解的固体。在电渗析室的阴阳渗透膜之间施加直流电 压，当进水通过多对阴阳离子渗透膜时，含氨离子及其它离子在施加 电压的影响下，通过膜而进入另一侧的浓水中去，并在浓水中集聚， 因而从进水中分离出来。（7）催化湿式氧化法 催化湿式氧化法

8、是在一定温度、压力下，在催化剂作用下，经空 气氧化，使污水中的有机物和氨分别氧化分解成 C02、N2和H2O等无 害物质，达到净化的目的。具有净化效率高（废水经过净化后可达到 饮用水标准）、流程简单、占地面积少等特点。（8）土壤灌溉法土壤灌溉是把低浓度的氨氮废水（v 50mg/L作为农作物的肥料来使用，既为污灌区农业提供了稳定的水源，又避免了水体富营养化， 提高了水资源利率。 但用于土壤灌溉的废水必须经过预处理 ,去除病菌、 重金属、酚类、氰化物、油类等有害物质 ,防止对地面、地下水的污染 及病菌的传播。9）循环冷却水系统脱氨循环冷却水系统由冷却塔、循环泵和换热设备组成，它是一个特 殊的生态环

9、境，具有合适的水温、长的停留时间、巨大的填料表面积、 充足的空气等优良条件，可促使氨氮的转化。氨氮主要是在冷却塔内 得以脱除， 其中 80%为硝化作用， 10%为解吸作用， 10%为微生物同化 作用，三种作用综合影响，但以硝化作用为主。本法适宜处理低浓度 氨氮废水。循环冷却水系统兼用脱氨不需增加费用就可使废水处理达 标，具有双重效益。然而在实际运用中 ,必须要考虑系统内生物膜的形 成对热交换效率、水质稳定等造成的影响。3.1.2生物法生物法生物脱氮法可去除多种含氮化合物，总氮去除率可达 70%-95%，二次污染小且比较经济，因此在国内外运用最多。以下介 绍主要的几种生物脱氮机理和方法。（1）传

10、统硝化反硝化 传统硝化反硝化工艺脱氮处理过程包括硝化和反硝化两个阶段。 在将有机氮转化为氨氮的基础上，硝化阶段是将污水中的氨氮氧化为 亚硝酸盐氮或硝酸盐氮的过程；反硝化阶段是将硝化过程中产生的硝 酸盐或亚硝酸盐还原成氮气的过程。只有当废水中的氮以亚硝酸盐氮 和硝酸盐氮的形态存在时，仅需反硝化一个阶段。 A/O 法、 SBR 法、 氧化沟等工艺就属于传统脱氮工艺，都可实现生物硝化和反硝化。（2）短程硝化反硝化 短程硝化反硝化又称亚硝化反硝化，把硝化反应过程控制在氨氧 化产生N02-的阶段，阻止N02-进一步氧化，直接以N02-作为菌体呼吸 链氢受体进行反硝化。此过程减少了亚硝酸盐氧化成硝酸盐，然

11、后硝 酸盐再还原成亚硝酸盐两个反应的发生，降低了需氧量、反硝化过程 中有机碳的投入量，降低了能耗和运行费用。短程硝化反硝化与传统 的生物脱氮相比具有以下优点： 对于活性污泥法， 可以节省 25%的供 氧量，降低能耗；节省反硝化所需碳源40%，在C/N 定的情况下 可提高总氮（TN）的去除率；减少污泥量可达50%;减少碱耗； 提高反应速率，缩短反应时间，减少反应器容积。实现短程硝化与反 硝化的关键是抑制硝化菌的活性而使 NO2-得到累积。影响硝化菌活性 及NO累积的因素有自由氨、PH、DO、温度等。短程硝化反硝化工艺我所已经攻克，正推广中。此工艺省投资， 省处理费，节能效果好，是一种最适合处理

12、NH4-N 污水的好工艺。（ 3）厌氧氨氧化厌氧氨氧化（An aerobic ammon ia oxidatio n,简称 ANAMMOX ）是 指在厌氧条件下，以Pla nctomycetalessp为代表的微生物直接以 NH4+ 为电子供体，以NO或NO为电子受体，将NH4S NO2-或NO3-转变 成 N2 的生物氧化过程。该过程利用独特的生物机体以硝酸盐作为电子 供体把氨氮转化为N2,最大限度的实现了 N的循环厌氧硝化，这种耦 合的过程对于从厌氧硝化的废水中脱氮具有很好的前景,对于高氨氮 低 COD 的污水由于硝酸盐的部分氧化,大大节省了能源。 目前推测厌 氧氨氧化有多种途径。其中一种

13、是羟氨和亚硝酸盐生成 N2O 的反应,而 N2O 可以进一步转化为氮气,氨被氧化为羟氨。另一种是氨和羟氨 反应生成联氨，联氨被转化成氮气并生成 4个还原性H，还原性H 被传递到亚硝酸还原系统形成羟氨。第三种是：一方面亚硝酸被还原 为 NO，NO 被还原为 N2O，N2O 再被还原成 N 2；另一方面， NH 4+被氧 化为NH2OH, NH2OH经N2H4 , N2H2被转化为N2。厌氧氨氧化工艺的 优点：可以大幅度地降低硝化反应的充氧能耗；免去反硝化反应的外 源电子供体；可节省传统硝化反硝化反应过程中所需的中和试剂；产 生的污泥量极少。厌氧氨氧化的不足之处是：到目前为止，厌氧氨氧 化的反应机

14、理、参与菌种和各项操作参数不明确，仅停在试验室阶段。（4）曝气生物滤池（Gaia-BAF）生物处理工艺该工艺是固定化微生物与曝气生物滤池结合发展而成的一种新型 污水处理工艺。在 Gaia-BAF 反应器中投加占曝气池有效容积的从 10 -60%的微生物载体，微生物大量的附着并固定于其上，通过附着的微 生物来降解污水中的污染物。 各级 Gaia-BAF 反应器中， 通过培养不同 的特效菌种，来达到降解污染物的目的；载体材料表面所生长的生物 量通常为 18-25g/L 。 Gaia-BAF 的曝气器位于反应器下部，系统在曝气 运行过程中，进入载体内部的氧气逐渐减少直至氧气消耗完毕，这样 使每一个载

15、体内部生成良好的缺氧区、兼氧区和好氧区，使得载体的 内部形成无数个微型的硝化和反硝化反应器，因而可在同一个反应器 中同时发生氨氧化、硝化和反硝化联合作用（可能存在短程硝化 /反硝化和厌氧氨氧化，详尽的机理目前有关科研单位正在研究中） ，从而达 到对氨氮去除目的。该工艺有关科研单位进行过研究，由于产生污泥 冲洗困难， 此工艺一般适合处理污染浓度低的水或作二级处理工艺用。综上所述，氨氮去除方法有多种，不同方法有各自的优势与不足之处，有时需要采取多种技术的联合处理，才能取长补短达到较好的 处理效果。而且由于不同废水性质上的差异，我们必须针对不同工业 废水的性质，以及它所含的成分进行深入系统的研究，选

16、择和确定处 理技术及其工艺。与此同时，我们还要尽可能的选择高效、经济、稳 定的方法处理氨氮废水，避免二次污染。本方案选用我所新研发成功 的新工艺 短程硝化 A/SBR 组合新工艺。3.2 化肥污水特性及处理难点 虽经源头治理，外排污水量、水质大为减少，但还是有少量污染物超标外排， 化肥污水经治理后外排水中超标物一般为 COD、NH3-N、 氰化物、硫化物、SS。其中SS氰化物、硫化物经加药处理沉淀，大 多可除去，余少量进入生化池也易除去，不会成为问题。而 COD 含量 一般不大，同 NH3-N 比值 12：1为多，除 NH3-N 反应后步为反硝化 处理，需 NH3-N 含量的 46 倍 COD

17、 来满足反硝化的反应， 而进水 COD 仅是 12倍，光满足反硝化也不够，所以化肥厂除 COD 不是关键，化 肥污水中 COD 不是多了，而是少了，还需另外再补充，一般补甲醇或 其残液来满足反硝化之需。综上可见，化肥污水主要污染源是 NH4-N。 含氨污水一直是污水处理中一种极难处理的污水，也是处理成本 很大的污水，这是因为：化肥污水中COD较易处理，COD/BOD比值0.35，且处理成本 低，反应快，好氧异养菌即可完成。而 NH3-N 则不然，以生化反应式表示NH4+ N02-N03-N02-N24 : ! 硝化反应 反硝化反应在好氧条件下，好氧型亚硝酸菌和 NH4+作用，生成N02 ，再与

18、 好氧型硝化菌反应生成N03-，同时补加碱度，完成硝化除 NH4反应。 再由缺氧型异养菌和NO3-作用，发生反硝化反应，生成无害的N2,最 终完成除氨反应。除氨反应步骤多，参加菌种多，反应条件又分好氧条件和缺氧条 件；而亚硝酸、硝酸菌生长周期又长，且占总菌群数量又少（5%）,这 更是雪上加霜。硝化反应耗氧量是COD 4.54倍，还会消耗大量碱度（1mgNH4+耗 碱度7.14mg/L）,反硝化时又要补充有机碳（污水中缺），更增加处理 成本。由于反应速度慢，生长周期长，条件要求苛刻，更加大成本， 这就形成了化肥污水的处理难点。投资大，处理费高，技术要求更高， 这就是化肥企业排水中NH4-N极少有

19、企业能处理达标的原因。（虽有少 量企业可以达标，不是大量掺水，就是花费较高处理费用换来的。 ）3.3末端污水处理站设计一一短程硝化 A/SBR新工艺3.3.1工艺的确定通过对化肥厂外排污水特征分析及论证了技术难点，并介绍了污 水处理几种方法，不难得出如下看法：一是活性污泥法技术成熟、可 靠，优于生物膜法。比固化菌法投资少，处理费低，应是治污首选工 艺。二是活性污泥法中的新工艺 一一短程硝化技术，比常规除氨工艺 省0225%,省有机碳40%，少产污泥50%，节碱20%，因此少投资2030%，处理费用也会下降 1/3！无疑也是应优先采用的。此技术我 所已率先全面突破，经二年努力全线打通了流程，掌握

20、了核心技术， 已在大型企业处理含氨废水工程中应用。一套出力 15000m3/d 的污水设施采用 A/O 污泥法除氨工艺计算， 投资 3000 余万元，采用我所短程 硝化的 A/SBR 新工艺，投资不足 2000 万元，节省 1000余万元。不但 省投资 1/3，处理费用还会下降 30%。这是得益于本工程不但采用了 “短程硝化技术 ”，还采用了 “清污分 流分治技术 ”及短程硝化配套的 A/SBR 新工艺。本工程建议贵方采取这一最新污水工艺，即短程硝化的 A/SBR 新 工艺。3.3.2 设计进水量、水质及外排量或回用水质的确定（1）设计水量确定经过源头治理，末端排污已降至 33m3/h。考虑到

21、事故情况及下雨情况等，最终设计确定终端生化装置处理 1000m3/d（40m3/h）。（2）设计进水水质确定 经加权平均和厂方要求，进水水质按下设计：CODv600mg/L NH3-Nv 1200mg/L PH: 79SS 200mg/L CN v 15mg/L 硫化物 v 30mg/L石油类v 10mg/L 酚v 1mg/L经源头治理后各工段外排进入终端生化装置水质如下:1造气污水SS: 100mg/L PH: 9 S2: 0.06mg/L 氨氮: 200mg/L含油量： 213mg/L CN： 30mg/L2变换、脱硫排污水PH：69 氨氮： 70mg/L COD：200mg/L3联碱洗塔

22、水PH：69 Cl： 8000mg/L Ca2+： 20mg/L Mg2+： 96mg/L氨氮：5000mg/L (以 NH4+为主) COD: 1804mg/L4炼油 COD 出水SS： 253mg/L PH： 8.5 S2： 0.06mg/L Cl： 177mg/LCa2+： 24mg/L Mg2+： 64mg/L 氨氮： 70mg/L 含油： 7000mg/LCOD： 181mg/L5其它污水氨氮： 100mg/L COD： 300mg/L( 3)设计外排水质按 GB13458-2001 标准的一级排水设计及当地环保标准COD SSv 150mg/L石油类v 5 mg/L NH4-N 3

23、0 mg/L挥发酚： 0.1mg/LSSv 1 00mg/L CN： 1.0mg/L硫化物v 0.5 mg/LPH： 69( 4)回用水质化肥行业无回用水标准，依据循环水水质实际应用情况，可视用途自定。回用用于一般循环水水质要求高些，回用于造气可差些。要求标准太高，必然会增大投资及处理费用，能满足要求即可。还是一 句老话“有所治，有所不治 ”。如对 COD、 NH3-N、 CN 等环保标准，污 水经生化处理，不但可以满足外排要求，也能满足回用要求，回用水 不需再除 COD、NH4-N、CN。如回用水质能满足循环水水质标准即可回用，参见前文工业循环水设计规范GB50050-95。如不能满足，应加

24、设脱盐设施。3.3.3末端处理工程设计（1） 设计流程排污水一一均质池一一泵预反应器一一吹脱塔一池一一泵 加石灰二 营养剂CO2中和-1-A池一一SBR池一缓冲池一 一过滤一一排污口 一一外排碱 加药排泥池 杀菌I回用（2） 新工艺特点（短程反硝化工艺见除氨工艺简介）短程硝化先进工艺匹配新型生化组合池 A/SBR是一种强强组合工 艺，具有投资省、占地小、运行费用低、出水水质好、耐负荷冲击的 最佳组合工艺。优点是：一是短程硝化效果好，成本低。优点见前介绍。二是A/SBR组合将A池（反硝化）放前，利用进水中 COD进行 同步反硝化反应，利用进水中COD弥补了化肥厂污水中COD之不足， 反硝化好，省

25、O2还副产碱度，可将硝化除氨耗碱量下降 20%，节省费 用，节省后置反硝化时间。三是SBR工艺为序列式运行，进水、曝气、沉淀滗水、排泥、待 机多工序一池完成，省却二沉池和污泥循环，投资省，抗负荷冲击强， 因SBR对进水有几十倍的 稀释”能力，即使进水NH4-N由200mg/L升 至 1000mg/L ，一样不影响 SBR 处理，只需延长一些曝气时间即可。四是出水水质任意调整，以 NH4-N为例，如现阶段出水标准为V 70mg/L，等一段时间又升为25mg/L,只需调整一下各阶段工况，延时 曝气即会V 25mg/L，几乎不要进行设备增加或改动，这是其它工艺无 法实现的优点。第三、四条化肥厂污水最

26、常见，本工艺解决了处理难题。 五是易实现自动化操作控制。本工序因是批序法，易实现自动控制与操作自动化，节省人力、 物力，处理稳定。3.3.4主要污水处理单元（1）格栅 作用：拦截污水中杂物，保护水泵。规格：HF-300 数量：1套 功率：1.5KW （2）均质沉淀池作用：调节进水均匀性，水量和水质，沉淀固形杂质。设计参数：结构：地下，钢砼结构容积： V 400m3尺寸：iomxiom4 m停留时间： 10h数量： 1 个设备：提升泵： 2台 型号：流量： 60m3/h 扬程： 10m功率： 7.5KW加药设备：一套（3）预反应器作用：澄清水质，预除去 COD30%，沉淀CN、为下步生化作准备。

27、结构：钢制一台容积：V 140m3尺寸：6000mrH h 6500mm出力：50m3/h进水水压：0.2MPa配置设备石灰加药设备一套絮凝剂加药设备一套PH调节设备一套（4）吹脱塔作用：吹脱3050%水中NH3-N ,减轻生化负担, 费用。参数：S,提高PH值,减少处理 NH3-N结构：钢 一台出力： 40m3/hNH3脱除率：30%风机：一台 电机： 22KW（5）中和池结构：地上，钢砼结构容积：40 m3尺寸：4*5*2m数量：1个CO2分配装置：1套 升压泵 2台PH 调整测试仪： 1 套（6） A 反硝化池作用：与硝化同步除N02,降低生化池负荷，改善处理水质 参数：结构：半地下，钢

28、砼数量：2个尺寸：容积：500m3停留时间： 12h配置设备潜水搅拌机型号： 功率： 3.0 KW 加药装置： 一套-N 达标。（7）SBR 生化池 作用：生化处理污水中 COD 、NH4 参数：结构：半地下，钢砼数量：2个 尺寸： 容积： 3600m3 停留时间： 80 h 配置设备：A、高效自调微孔曝气器数量： 600 m202利用率：2530%B、潜水推流机型号：数量： 2 台功率： 5KWC、滗水器型号：功率： 3KWD、 内循环泵型号： 流量： 100 m3/h数量：2台功率： 4KWE、 污泥泵型号： 流量：10 m3/h数量：2台功率： 2.2 KWF、 风机型号： 60m3/m

29、in数量：2台功率： 110KW（8）缓冲水池 结构：地下，钢砼 尺寸： 10m*10m*3m 容积： 300m3数量：1个（9）回用水泵 型号： 流量：50 m3/h数量：2台扬程： 35m扬程： 58m扬程： 25m（10）杀菌装置作用：回用水时作杀菌用，不回则不设。型号：数量：1台功率： 3KW（11）末端过滤器作用：确保出水中SSv20mg/L,回收活性污泥不外排。参数： 2000 mm数量： 1 台压力v I.OMPa（12）配电、自控、仪表、管阀另定。（13）操作、分析、风机房面积另定。3.3.5其它（1） 自控程度高低，投资差距大，本方案暂不定。（2） 排污口应设专用规范的自控仪

30、表， 一般由当地环保部门负责， 本方案未涉及。3.3.6 末端处理成本估算（1 ）药耗絮凝剂费用估算：0.05元/m3石灰处理费用估算：0.2元/m3营养剂费用估算：0.1元/m3碱费用估算：生化每除1kgNH4-N耗纯碱4.0kg,碱价按1200元/吨(1.2 0.4)x 1.2X 4=3.84 元/m3(2)用电序号名称装机容量，KW工作容量，KW耗电1鼓风机110802搅拌机643推流机1284各种水泵1285吹脱风机22186各种加药泵647曰零星64合计1741263KW/m3 水注：功率因素按0.8计算人员、折旧未作估计。（3）药剂、电耗成本：56元/m3年直接成本：182万元/年（按8000小时计）3.3.7污泥处理污泥比A/O等常规工艺减60%,新工艺污水生化池处空气无臭味， 每周排泥12次，污泥含水量9798%。估算污泥量：COD 每 kg 产干泥按 0.4kg 计算 1000X 0.5X 0.4=200kg/d（干泥）NH3-N 每 kg 产干泥按 0.1kg 计算 1000X 0.8X 0.1=80kg/d （干泥）依据以上污泥量由厂方选，采用箱式或带式过滤机。3.3.8末端处理单元设施处理效果CODNH3-NCN油SS硫化物酚PH进水水质60012001010M50V