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化工污水处理脱氮工艺

更新更新时间:2024-03-05   点击次数:110次

近年来,我国对环境污染治理问题加大关注力度,并针对石油化工生产的污染物排放标准进行了规划。化工污水需要应用相应的技术进行处理,去除污水中的污染物质,且排出的污水必须达到设定的排放标准。反硝化新技术经过多年的使用和创新,得到了广泛的应用,例如硝化-反硝化工艺、厌氧脱氮工艺以及大孔树脂吸附工艺等,因此对其进行研究具有现实意义。


1、传统A/O生物脱氮工艺


1.1 工艺原理


化工污水处理中A/O生物脱氮工艺应用的时间比较长,这种工艺属于传统模式的脱氮技术类型。A/O生物脱氮工艺就是利用微生物将污水中的有机氮转化成氮气,将氨态氮转化成NxO。整体的脱氮流程包括氨化反应、硝化反应和反硝化反应三个阶段,每个阶段的运行均具备独立性,需要应用沉淀池和污泥回流装置,并配备专用的反应器[1]。其中前置反硝化反应需要在缺氧池装置中实现,硝化反应要配备好氧池,当污水进入处理系统中后,会从缺氧池经过好氧池后与沉淀池的污泥进行同步回流,最后到缺氧池。然后,污泥与好氧池混合液的回流能够为缺氧池与好氧池补充微生物数量,让其能够实现硝化反应,产出硝酸盐物质。当污水与混合液进入缺氧池之后,内部的碳源有机物含量就会达到比较丰富充足的状态,推动反硝化反应的实现,反应完成之后的出水会进入好氧池,在池内完成BOD5的降解反应。


1.2 存在的问题


传统A/O生物脱氮工艺在实际应用期间,因所有反应器结构的建设材质都是钢筋和混凝土,所以在工艺运行期间传质效果比较低,单位容积状态下,污染物质的去除率也不高,处理的负荷水平处于偏低的状态。因此,通常需要加大反应器的容积,来强化污染物质去除的质量,这样就会使钢筋混凝土反应器建设的规模比较大,成本比较高。并且脱氮流程的运行时间比较久,需要配备的装置比较纷杂,附属设备种类也比较多,所以在脱氮的过程中需要长期对碱度和碳源进行补足,总体工艺应用的成本较高。


2、新型脱氮工艺设计与运行效果分析


2.1 硝化-反硝化工艺


2.1.1 工艺设计


在硝化-反硝化工艺设计期间需要对能耗、溶解氧、沉淀池的污泥以及硝化菌繁殖、酸碱消耗等内容进行综合考量。这种工艺分为短程和同步两种类型,其中短程硝化反硝化工艺是经NH4+–N→NO2-–N→N2完成,整个过程较全程硝化反硝化工艺时间大大缩短。同步硝化反硝化工艺原理如图1所示。

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针对硝化-反硝化工艺运行的能耗问题,脱氮系统需要设置两个系统,其中一个是污泥回流系统,另一个是内回流系统。两个系统中内回流系统运行的回流比基本都会超过200%,时能达到400%,应用成本与性能会因此显著提升。在进行工艺革新设计时,需要针对回流泵进行改良,增加变频控制功能,来对脱氮期间的回流比进行控制,实现降低能耗。另外,溶解氧在硝化反应环节含量比较多,它跟着回流直接进入缺氧池内部,这样会对反硝化反应造成不良的影响。在进行工艺设计时需要对硝化反应环节运行期间的溶解氧含量进行控制,不能超过4mg/L,还要将硝化反应尾部的曝气量进行降低,达到减少回流当中的溶解氧含量。在缺氧池区域,要增设水下搅拌器装置,对污水与空气的接触进行一定防控,应用搅拌器也能提升污水搅拌的充分性,以此就能够将缺氧池内部的溶解氧控制在0.5mg/L以内[2]。


2.1.2 运行效果


通过上述对硝化-反硝化工艺设计的优化改良,总氮的去除率有了显著的提升,基本都能够达到80%以上。新工艺要求脱氮装置的进水总氮质量浓度最少为30mg/L,不超过70mg/L,出水的总氮质量浓度均在9.23mg/L以下的水平,这样经过处理后的化工污水,总氮含量符合国家要求的化工污水排放标准,整体脱氮运行的质量和效率都比较优良。


2.2 厌氧脱氮工艺


2.2.1 工艺设计


厌氧脱氮工艺是将化工污水放置在厌氧的状态下,微生物能够让硝酸盐或亚硝酸盐成为电子受体,让氨氮作为电子供体,实现让氨氮产生氧化反应,最终生成氮气,硝酸盐和亚硝酸盐经过还原反应也转换成氮气。这种工艺是应用生物反应原理实现脱氮,是生物脱氮工艺的创新体现。


2.2.2 运行效果


厌氧脱氮工艺作为新型的化工污水脱氮工艺,在实际应用中使用的各项装置规模都比较小,具有良好的经济性,但在工艺装置运行时,对自动化控制系统的建设水平要求比较高。由于创新型技术的实践应用时间还相对较短,因此在实际运行时还没有达到成熟的水平,各项装置在运行期间产生波动的概率比较大,所以运行稳定性是厌氧脱氮工艺实践应用当中需要重点强化的问题。若是工艺运行期间装置出现波动的情况,需要采取修复措施帮助其恢复运行,这样会需要消耗大量的时间,因此还需对工艺技术进行进一步的研发创新,才能得以广泛的应用。


2.3 大孔树脂吸附工艺


2.3.1 工艺设计


大孔树脂吸附工艺也是现代化工污水处理厂在创新脱氮工艺期间比较常用的技术手段,其工艺设计期间会对进水与出水的水质特点进行全面分析,在建设期间需要重点对TN指标进行强化[3]。在整体工艺中,需要在反硝化深床滤池的后端部位安装大孔树脂吸附脱氮装置,运用其功能来吸附化工污水当中的硝酸根、亚硝酸根离子等物质,将大孔树脂吸附脱氮装置污水中的总氮物质进行分离和浓缩处理,最终消除总氮物质。在吸附一段时间或者吸附量达到一定水平之后,可以使用氯化钠溶液来促进树脂物质的再生,使树脂重新恢复到良好的脱氮状态,因而可以实现树脂的循环利用。

在脱氮工艺流程运行过程中,污水经过反硝化深床滤池处理后进入大树脂吸附脱氮装置,由树脂进行吸附处理之后,再流到消毒池当中,就能够直接达到排放标准。吸附达到饱和状态的树脂会进入到再生装置内,与氯化钠溶液进行混合,实现再生恢复吸附能力,然后持续的为树脂吸附脱氮装置补充树脂含量。


2.3.2 运行效果


大孔树脂吸附脱氮工艺的应用,能够明显减少污水中TN的浓度,对废水中的多种污染物质都能够实现良好的吸附和去除,让排出的水质保持良好的稳定状态。

大孔树脂吸附脱氮工艺再与生物脱氮工艺结合进行应用,能够全面提升工艺脱氮的质量,其运行期间的抗力也比较强,温度变化不会对其产生明显的作用,并且也能够很好地面对冲击负荷,保持稳定的运行状态,达到促进化工污水脱氮率的大幅度提升。