凌文華
（中石化巴陵分公司己內酞胺產品部化工一部，湖南 岳陽 414003）

　　摘要：己內酰胺生產廢水含有大量環狀有機物和低聚物，ρ（COD_cr）=2000～3000 mg/L，ρ（NH3-N）約為200 mg/L，采用 A／O活性污泥法生物脫眾工藝，在運行管理中，只要控制好pH值、溶解氫、污泥負荷、硝化負荷、混合液和污泥的回流比，可使排水的ρ（COD_cr）≤100 mg/L，ρ（BOD₅）≤30mg/L，ρ（NH₃^-N）≤15mg/L。
　　關鍵詞：A／O工藝；己內民胺；廢水處理；厭氧；好氛
　　中圖分類號：X703.1 　文獻標識碼：B 　文重編號：1009－2455（2003） 03－0050－50－03

　　中石化巴陵分公司己內酸膠產品部和簾子布產品部是目前國內規模最大，技術最先進的己內配膠和簾子布生產廠家。原設計年產己內酚胺5萬噸。1999年工廠對己內酷胺裝置進行了“六改七”工程。該工程工藝先進，生產工序復雜。所排廢水含有大量環狀有機物和低聚物，COD_cr值和BOD₅。值高NH₃^－N含量高；生物可降解性差，是當前石化行業難處理的生產廢水之一。
　　工廠于1992年建成一套A／O廢水處理裝置，又于1996年底對廢水處理裝置進行了擴容改建， 為今后己內酷胺裝置和簾子布裝置持續擴能改造創造了條件。由于工廠廢水排放位于長江與洞庭湖過渡段的黃金水域，國家要求擴容改建后的廢水處理執行《污水綜合排放標準》GB8978－1996的一級排放標準[1]。

1 廢水水量水質

　　①廢水水量水質見表1。
　　②設計水量水質。根據表1的水量水質情況進行加權平均，考慮不均勻系數之耐沖擊水量的要求。設計水量為 250 m³/h；設計水質為 ρ（COD_cr）ρ2000 mg/L，ρ（BOD₅）≤1 200 mg/L，ρ（NH_3-N）≤200mg/L。
　　③處理后的水質要求。ρ（COD_cr）≤100 mg／L，ρ（BOD₅）≤30 mg／L，ρ（NH_3－N）≤15 mg/L，ρ（SS）≤70 mg/L。

2 廢水處理工藝

2.1 處理方法的確定
　　己內酷胺生產廢水以有機物為主，主要來源于環己酮、己內酚胺、羥胺、硫鉸等車間的工藝廢液、廢堿液、沖洗、清洗廢液及油相水相排出物。空要污染物為環己酮、環己醇、環己烷、苯、甲苯、己內酷胺、石油類、硫酸鹽、氨氮等。廢水的排放具有很強的不均勻性。為了處理好己內酰胺生產廢水，設計提出了兩個處理方案。方案一是將環己烷氧化與環己酮肟化兩套裝置排出的高質量濃度有機廢水（ρ（COD_cr）≤2 400 mg／L，pH值≤4）首先進行厭氧處理，然后與其它廢水進行混合，再進行缺氧-好氧（A／O法）處理。方案二是全部廢水混合后用 A／O法處理。A／O工藝用于城市污水及某些工業廢水處理生物脫氮效果較好。 但應用于己內酰胺生產廢水處理，國內尚無實例。經試驗方案一的結果表明，高濃度有機廢水pH值較低，必須投加大量的堿進行中和，并加水稀釋后才有明顯效果，這使得厭氧池體積很大，基建投資高。方案二的結果表明，能同時達到降解水中有機物及脫氮的目的，處理效果好，運行穩定，在技術和經濟上明顯優于方案一，出水水質完全可以達到排放標準。因此，設計選用方案二。
2.2 處理工藝流程
　　廢物水處理工藝流程見圖1。

2.3 主要設計參數
　　①污泥負荷：
　　Fw=0.2-0.25kg[BOD₅]/(kg[MLSS]·d)；
　　②缺氧池的硝化負荷：
　　FNH₃=0.08-0.10kg[NH_3-N]/(kg[MLSS]·d)；
　　③缺氧池的脫硝負荷：
　　FNO_x^-1=0.12-0.14[NO_x^--N]/(kg[MLSS]·d)；
2.4 主要構筑物和設備
　　①勻質調節池：矩形鋼混結構，共2間，每間池子結構尺寸20m×20m×6.5m,有效容積5000m³。池底布有穿孔管，以利于攪拌混合。
　　②缺氧池：矩形鋼混結構，共2間。每間池子結構尺寸18m×14m×5.3m,有效容積2600m³。設潛水攪拌器4臺，控制溶解氧0.2～0.5 mg/L。
　　③預曝氣池：矩形鋼混結構，共2座。其中一座池子分2間，每間池子結構尺寸 30 m × 14 m ×5.3 m，有效容積 2 600 m³。池底設有雙螺旋曝氣器。另一座分3間，每間尺寸為21.25 m × 15 m ×5.2 m，有效容積 5 000 m³。池底布有曝氣軟管。
　　④一段曝氣池：短形鋼混結構，共6間。每間池子結構尺寸 30 m × 15 m × 4.05 m，有效容積6 000 m³。池底布有中微孔曝氣器和少量旋混曝氣器。一段曝氣池COD_cr容積負荷 1.8 kg／（m³·d），污泥質量濃度 3.5～4.5 g／L，溶解氧 2～3 mg／L，混合液回流比100％回流到缺氧池，進水CODcr質量濃度 1800 mg／L左右，COD_cr去除率 80％～86％。
　　⑤沉淀池：二沉池和終沉池各2座。中心進水，周邊出水的輻流式沉淀池，二沉池直徑φ12m，終沉池直徑φ14 m，廢水停留時間 2 h。
　　⑥二段曝氣池：矩形鋼混結構，共2座。其中一座池子分2間，每間池子結構尺寸18 m×15 m ×4 m，有效容積 2 000 m³。另一座池子分 3間，每間池子結構尺寸 20 m × 4 m × 4 m，有效容積 1000 m³。池底均布有可變微孔曝氣器。二段曝氣池CODcr容積負荷 0.7 kg/（m³·d），污泥質量濃度 l～2 g/L，溶解氧質量濃度 3～4 mg/L，混合液回流比 200％回流到缺氧池。進水ρ（COD_cr）＝250～350 mg/L，COD_cr去除率64％～74％，出水 ρ（COD_cr）＜100 mg/L。

3 A／0工藝在運行管理中的重要控制參數

　　影響A／O生物脫氮系統運行的因素可分為二大類：一類是基礎因素，如污泥負荷、回流比、泥齡等；另一類為環境因素，如 pH值、溫度、溶解氧等。通常，環境因素決定生物脫氮過程的成敗，基礎因素控制生物脫氮效率的高低。下面對影響系統運行的6個重要參數進行分析研究。
3.l pH值
　　pH值對硝化和反硝化都有一定的影響，由于在硝化過程中有H⁺產生，水的pH值將下降，要使硝化過程正常穩定運行，曝氣池混合液必須有足夠的堿度。以保證硝化作用完成以后，水中尚有30～50 mg／L剩余堿度為宜。根據運行經驗，pH值控制在8～8.4范圍內是硝化速率的高效反應區。
3.2 溶解氧
　　生物硝化脫氮處理，氨氮硝化需氧量很大，曝氣池內必須供給足夠的溶解氧，硝化反應才能正常進行。通常當曝氣池內溶解氧質量濃度在2～6mg／L時，硝化率與溶解氧質量濃度關系不大，如果在 2 mg/L以下，溶解氧濃度就成了硝化反應的抑制因素。
　　根據運行經驗，本裝置要保持NH₃－N有較好的去除效果，曝氣池內溶解氧的質量濃度應保持在 2.0－4.0 mg／L范圍內。
3.3 污泥負荷
　　生物脫氮是在COD_cr，BOD₅ 充分去除的基礎上才發生的，若污泥負荷過高，則曝氣池僅產生有機物氧化反應而不產生硝化反應，因此要保持較高的脫氮效率，污泥負荷必須控制在一定范圍內。
　　當進水的COD_cr濃度高，污泥負荷超過0.25kg ［BOD₅］／（kg［MLSS］·d）時，好氧池中的異養菌增多，使得硝化細菌的增殖受到限制，使硝化反應不完全。后來，在勻質池進口外增加 2根 DNO稀釋水管線，保證了進水濃度的相對穩定，污泥負荷穩定控制在 0.25 kg[BOD₅]／（kg[MLSS]·d）以下，脫氮效果很好，NH3－N去除率由50％上升到90％以上。COD_cr，BOD₅ 去除率分別為 95％，99％左右。
3.4 硝化負荷
　　硝化負荷將影響氨氮的轉化，負荷太大，硝化反應不完全，脫氮效果變差。當硝化負荷超過0.10 kg［NH₃-N]／（kg［MLSS］·d）時，出水 NH3-N明顯上升，去除率急劇下降，活性污泥結構松散，終沉池污泥成顆粒狀隨水帶出。當發現硝化負荷高時，可采取減少進水量，降低硝化負荷；適當提高勻質池 COD_cr的濃度，保持 m（C）：m（N）= 6：l左右，這個比例能使硝化菌較快地增長；為保持曝氣池適當污泥濃度和增加供氧，可將污泥全部回流至曝氣池。
　　根據經驗，硝化負荷控制在0.04－0.06 kg［NH₃-N」／（kg[MLSS]·d）范圍內，脫氮效果好，NH₃－N去除率在85％以上。
3.5 回流比
　　回流比（R）也是A／O系統運行中的一個重要控制參數，包括混合液回流比（R）和污泥回流比（r）。混合液回流的作用是向缺氧池提供硝態氮. 作為反硝化的電子受體；污泥回流的作用主要是保持系統的污泥平衡。
　　前置反硝化 A／O工藝要求大部分混合液回流到缺氧池，以確保反硝化的正常進行，因此回流比的大小直接影響系統的脫氮效果。回流比太小，則出水NO₃^－-N偏高，大部分硝態氮隨終沉池出水流出；無足夠的硝態氮供反硝化，勢必影響脫氮效率，且廢水中有機碳源不能充分利用。一般認為回流比越大，脫氮效率越高，其實不然，當回流比過高，則不僅多耗費動力，還會因回流量增加，導致缺氧池中m（BOD₅）／m（NO₃^--N）比值下降，若低于1.0時，脫氮速率反趨變慢。我們分別在回流比在2，3，4三種情況下進行運行比較，當回流比控制在4時，去降率可達到91.3％，脫氮效果好。
3.6 A／O容積比
　　在 A／O工藝中，好氧池的作用是使有機物碳化和使氮硝化；缺氧池的作用是反硝化脫氮，故兩池的容積大小對總氮的去除率極為重要。A／O的容積比主要與該廢水的曝氣分數有關。缺氧池的大小首先應滿足NO₃^--N利用有機碳源作為電子供體，完成脫氮反應的需要，與廢水的碳氮比，停留時間、回流比等因素相應存在一定的關系。借鑒于類似的廢水以及正交試驗，己內酷胺生產廢水的A／0容積比確定在1：6左右，較為合適。
　　而本設計的A／ 0容積比為亞：2，缺氧池過大，導致缺氧池中的m（BOD）／m（NO₃^--N）比值下降，當比值低于1.0時，脫氮速率反趨變慢。另外，缺氧池過大，廢水停留時間過長，污泥在缺氧池內沉積，造成反硝化嚴重，經常出現大塊上浮死泥，影響后續好氧處理。后將A／O容積比按1：6改造，缺氧池運行平穩。

4 結論

　　A／O活性污泥法處理己內既胺生產廢水，只要控制pH值在8-8.4，水溫15－30℃，溶解氧2.0 －4.0 mg／L，污泥負荷 0.25 kg ［BOD₅］／（kg［MLSS］·d）以下，硝化負荷 0.04－0.06kg［NH₃^--N］／（kg[MLSS]·d），回流比4左右，A／O容積比1：6左右時。對氨氮去除率平均可達85％以上，最高可達 99％，COD_cr去除率可達 95％以上，BOD₅ 去；除率為99％左右。其它指標也符合國家規定的排放標準。

參考文獻：
[1] GB8976－96，污水綜合排放標準［S」.

作者簡介：凌文華（1967－），男，湖南衡陽人，工程師，一直從事環境工程的研究和管理工作。