合成氨污水處理站SBR池遭受連續(xù)沖擊的原因及對策

段付崗，李清位(陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司化肥公司　陜西華縣　714100)

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合成氨污水處理站SBR池遭受連續(xù)沖擊的原因及對策

段付崗，李清位
(陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司化肥公司陜西華縣714100)

摘要結(jié)合合成氨裝置污水處理站的實(shí)際運(yùn)行情況，分析SBR池出水氨氮含量嚴(yán)重超標(biāo)的原因。針對工藝故障原因，即連續(xù)遭受高負(fù)荷、高氨氮污水和高尿素含量污水的3次沖擊，提出相應(yīng)的調(diào)整措施和防范措施。

關(guān)鍵詞合成氨污水處理SBR工藝

Causes for Continuous Impacts on SBR Pond of Ammonia Sewage Treatment Station and Countermeasures

Duan Fugang，Li Qingwei
(Chemical Fertilizer Company，Shaanxi Shanhua Coal Chemical Group Co.，Ltd.Shaanxi Huaxian 714100)

Abstract Based on actual operation conditions of ammonia sewage treatment station in ammonia plant，the causes for higher ammonia-nitrogen content in outlet water of SBR pond，which is above the index specified in exceeding standards seriously are analyzed.In connection with causes for troubles in the process，i.e.，continuous suffer from 3 impacts，including impact of high load，impact of highammonia-nitrogen sewage and impact of sewage containing high content of urea，relevant adjustment measures and preventive measures are proposed.

Keywords ammonia sewage treatment SBR process

陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司化肥公司(以下簡稱陜化化肥公司)污水處理站日常處理水量約300 m3/h，達(dá)到設(shè)計能力的93％以上，可處理2套300 kt/a合成氨裝置和1套520 kt/a尿素裝置的生產(chǎn)、生活污水，并達(dá)到《黃河流域(陜西段)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 61/224—2011)指標(biāo)要求，即氨氮≤12 mg/L和COD≤50 mg/L。其中，SBR池進(jìn)水中主要污染物成分為NH3-N，含量為150～300 mg/L，經(jīng)處理后出水氨氮含量為0.5～5.0 mg/L，去除率達(dá)到95.5％～99.5％ ;輔助處理的污染物成分為COD，含量為200～300 mg/L，若COD含量無法滿足活性污泥生長繁殖所需，則需添加甲醇予以補(bǔ)充，故在正常情況下，SBR工藝處理合成氨污水時的COD含量不會超標(biāo)。

1　沖擊過程及影響

1.1高負(fù)荷沖擊

2014年8月26日09∶00，因拆除SBR池進(jìn)水流量計并臨時安裝1根DN150 mm短管送水，SBR池被迫停止進(jìn)水4 h，即2#～5#SBR池各停止進(jìn)水1 h，總計約1 200 m3。當(dāng)SBR池?zé)o法進(jìn)水時，只能將污水積攢在均質(zhì)池，待短管安裝完畢后陸續(xù)加至6個SBR池內(nèi)。8月26日13∶00至24∶00，從6#SBR池開始，由均質(zhì)池向每個SBR池輸送污水，輸送量約為414 m3/h。

2014年8月26日19∶00，6#SBR池出水氨氮含量最先超標(biāo)，最高達(dá)23.6 mg/L;隨后，其他5個SBR池出水氨氮含量也陸續(xù)超標(biāo)，達(dá)到12.2～16.2 mg/L。而6個SBR池的COD含量均在指標(biāo)范圍內(nèi)，約為20 mg/L。2014年8月26日SBR池進(jìn)、出水氨氮含量檢測情況見表1。

表1　2014年8月26日SBR池進(jìn)、出水氨氮含量檢測情況　(mg·L－1)

1.2高氨氮和高尿素含量污水的沖擊

SBR池出水氨氮含量超標(biāo)前，污水處理站按原計劃處理積攢在消防池內(nèi)約190 m3的污水; SBR池出水氨氮含量超標(biāo)后，操作人員立即關(guān)停了消防池內(nèi)輸送的污水。事后檢測消防池內(nèi)污水，其氨氮含量達(dá)3 741 mg/L，進(jìn)而導(dǎo)致2014年9月1日SBR池進(jìn)水氨氮含量由200 mg/L以下上升至342～484 mg/L。

2014年8月28日至9月4日SBR池進(jìn)、出水氨氮含量檢測情況見表2。

表2　2014年8月28日至9月4日SBR池進(jìn)、出水氨氮含量檢測情況　(mg·L－1)

1.3高尿素含量污水的沖擊

2014年8月26日08∶00至27日08∶00，污水處理站連續(xù)處理老廠270 kt/a尿素裝置送來的污水。該污水被送至事故池，流量為5.5 m3/h，然后以間歇方式送至均質(zhì)池，再與氣化污水和混合污水一起加入SBR池。在6個SBR池出水氨氮含量超標(biāo)的情況下，依然沒有停止輸送，最終送入均質(zhì)池和SBR池的水量約90 m3。

2014年8月27日，SBR池工藝狀況進(jìn)一步惡化，出水氨氮含量嚴(yán)重超標(biāo)，SBR池進(jìn)、出水氨氮含量檢測情況見表3。

表3中的數(shù)據(jù)為便攜式氨氮含量檢測儀的檢測值，其最大量程為38.8 mg/L。質(zhì)檢中心檢測情況顯示: SBR池出水氨氮含量＜45.0 mg/L，即SBR池出水氨氮含量顯示數(shù)據(jù)為38.8 mg/L，實(shí)際在38.8～45.0 mg/L。

表3　2014年8月27日SBR池進(jìn)、出水氨氮含量檢測情況　(mg·L－1)

在排查過程中，發(fā)現(xiàn)老廠送來的污水中尿素含量高達(dá)1 800 mg/L，而氨氮含量并不高，基本保持在80～200 mg/L。事故池污水中尿素含量達(dá)到830 mg/L，而氨氮含量達(dá)到485 mg/L，因事故池一直收集火炬的排污水，其氨氮含量最高可達(dá)2 000 mg/L以上。

進(jìn)一步深查全系統(tǒng)污水中尿素的分布情況:氣化污水中尿素含量最高達(dá)885 mg/L，混合污水中尿素含量最高達(dá)273 mg/L，均質(zhì)池污水中尿素含量最高達(dá)565 mg/L，3#SBR池中尿素含量達(dá)103 mg/L。

1.4遭受連續(xù)沖擊對出水水質(zhì)的影響

隨后幾天，SBR池工藝總體運(yùn)行狀況不佳，出水氨氮含量一直未下降，這是2014年以來污水處理站污水超標(biāo)持續(xù)時間最長的一次。

8月30日09∶00，2#SBR池在采取特殊處置措施后出水氨氮含量最低降至0.62 mg/L，但后期出現(xiàn)反彈，只是相對于其他SBR池受沖擊影響的程度較小而已。

9月2日至9月4日，2#SBR池和3#SBR池出水氨氮含量率先達(dá)標(biāo)，隨后4#SBR池和5#SBR池出水相繼合格，6#SBR池和1#SBR池出水最后恢復(fù)正常(表2)。

2　原因分析

2.1高負(fù)荷沖擊

(1) SBR池進(jìn)水流量計拆除時，積攢在均質(zhì)池的污水量比正常情況下多1 200 m3。在處理此污水過程中，每個SBR池平均多進(jìn)水114 m3/h，即污水處理站負(fù)荷突增38％，使活性污泥受到嚴(yán)重沖擊，這是導(dǎo)致SBR池出水氨氮含量全面超標(biāo)的主要原因。一般情況下，加減負(fù)荷一旦超過10％，SBR池活性污泥就會受到一定的沖擊;超負(fù)荷38％時，稱為“嚴(yán)重沖擊”并不為過［1］。

(2)拆除流量計期間，2#～5#SBR池停止進(jìn)水1個周期，除進(jìn)水和潷水2個操作工序停止外，其他工序，如攪拌、曝氣、加藥、排泥等正常進(jìn)行。同樣，減負(fù)荷時也會對活性污泥產(chǎn)生一定的沖擊，這是9月26日3#～5#SBR池出水氨氮含量首次超標(biāo)幅度較大，即受到?jīng)_擊較大的原因。

(3) 6#SBR池氨氮含量率先超標(biāo)的主要原因是其增加負(fù)荷早于其他SBR池1～5 h，故污泥活性提前1～5 h變差，污水氨氮超標(biāo)和遭受沖擊也就相應(yīng)提前1～5 h。

2.2高氨氮含量污水的沖擊

(1)在消化消防池積攢的污水前，未常規(guī)檢測污水中的氨氮和COD含量，這是導(dǎo)致高氨氮含量污水沖擊的重大人為失誤。消防池污水中氨氮含量高達(dá)3 741 mg/L，是正常情況下回收氣化污水氨氮含量的10倍，是SBR池進(jìn)水氨氮含量的15倍。

(2)盡管在8 h內(nèi)加入均質(zhì)池的高氨氮污水僅為190 m3，但足以使送入SBR池污水中的氨氮含量由200 mg/L升高至320 mg/L，其氨氮含量升高幅度達(dá)60％，這是導(dǎo)致SBR工藝持續(xù)惡化的主要原因。即使正常運(yùn)行時，如此高氨氮含量的污水也會導(dǎo)致SBR工藝受到?jīng)_擊，更何況更換流量計時運(yùn)行情況發(fā)生變化，對活性污泥的沖擊更加嚴(yán)重。

(3)由表1～表3可看出，SBR池進(jìn)水氨氮含量波動較大，主要是因?yàn)樵诰€檢測儀表指示不準(zhǔn)，與質(zhì)檢中心的檢測數(shù)據(jù)不符，而實(shí)際波動并不大。質(zhì)檢中心每天檢測均質(zhì)池的氨氮含量基本維持在180～250 mg/L。

2.3高尿素含量污水的沖擊

(1)研究表明:利用SBR工藝處理含尿素污水時，當(dāng)污水中尿素含量為300～350 mg/L時，曝氣3 h后的尿素去除率為98.0％，殘留尿素含量不足5 mg/L;當(dāng)尿素含量為450～600 mg/L時，曝氣6 h后的尿素去除率為90.6％，殘留尿素含量為55 mg/L［2］。陜化化肥公司最大曝氣時間為4 h，故前者不會沖擊SBR工藝，而后者可能造成沖擊。

(2)由老廠尿素裝置送入污水處理站的污水量約130 m3，使用量約90 m3，其污水中氨氮含量并不高，而尿素含量高達(dá)1 800 mg/L;且受氣化污水的影響，2014年9月1日至2日均質(zhì)池的尿素含量達(dá)到544～565 mg/L，故導(dǎo)致SBR工藝遭受第3次沖擊，即高含量尿素污水的沖擊。

(3)老尿素裝置個別機(jī)泵泄漏尿液是引起老廠污水中尿素含量高的主要原因，而氣化污水中的尿素含量高則是由解析廢液送氣化工序除氧器的閥門內(nèi)漏所引起。

2.4其他原因的影響

(1)由表2可知，2#SBR池出水氨氮含量合格后又再次超標(biāo)，其主要原因: 2014年8月28日至29日，2#SBR池停止進(jìn)水1個周期并進(jìn)行悶曝，收到了一定效果，使出水合格，但后又遭受第3次沖擊而再次超標(biāo)。

(2)污水處理站受到?jīng)_擊后，在調(diào)整過程中水質(zhì)遲遲不能恢復(fù)正常的主要原因是由SBR池加甲醇量不足所致。SBR池出水COD含量基本保持在20～40 mg/L，而2014年9月1日至9月2日出水COD含量下降至10～11 mg/L，故判斷外來污水中COD含量普遍較低，無法滿足活性污泥所需的正常營養(yǎng)量，導(dǎo)致處理能力下降，出水氨氮含量始終超標(biāo)。

2014年8月29日至9月3日SBR池出水COD含量檢測情況見表4。

表4　2014年8月29日至9月3日SBR池出水COD含量檢測情況　(mg·L－1)

(3) 2#SBR池和3#SBR池出水氨氮含量率先合格，其主要得益于先在2#SBR池曝氣階段多加甲醇5 min，其他SBR池依次多加甲醇。

(4) 1#SBR池出水合格較晚的原因是加堿閥內(nèi)漏。1#SBR池24 h連續(xù)加堿，導(dǎo)致較其他SBR池的pH偏高，2014年9月2日pH平均達(dá)8.3，最高達(dá)9.5。

(5) 6#SBR池出水合格較晚的原因是其強(qiáng)制循環(huán)攪拌泵B因軸封泄漏無備件而停運(yùn)8 d，破壞了活性污泥的生存條件，最終導(dǎo)致出水超標(biāo)而無法恢復(fù)。

3　調(diào)整措施

(1)無論污水處理站出水是否超標(biāo)，按正常渠道將處理后的廢水送至中水回用站，經(jīng)再次處理后送回生產(chǎn)裝置循環(huán)利用。只有中水回用站排出的濃水方可通過總排口排放，這樣即使污水處理站出水超標(biāo)，也能保證總排口的出水達(dá)標(biāo)。當(dāng)然，其前提條件是污水處理站出水不能嚴(yán)重超標(biāo)。

(2)當(dāng)6個SBR池出水中的氨氮含量陸續(xù)超標(biāo)時，逐漸將每個SBR池的曝氣時間延長至最大值240 min。

(3)曝氣時間調(diào)整至最長且效果不明顯時，依次開大每個SBR池曝氣風(fēng)機(jī)的出口蝶閥，使風(fēng)機(jī)運(yùn)行電流達(dá)到額定值190 A。

(4) SBR池出水超標(biāo)后，立即停止處理消防池積攢的污水，待條件具備時再處理。

(5)當(dāng)發(fā)現(xiàn)老廠污水中尿素含量偏高時，立即停止處理事故池儲存的老廠污水，同時停止向事故池輸送老廠污水。

(6)發(fā)現(xiàn)氣化污水中尿素含量偏高時，立即停止向氣化除氧器輸送來自520 kt/a尿素裝置的解析廢液，將其送入消防池儲存。

(7) 6個SBR池逐個停止進(jìn)水1個周期，并實(shí)施悶曝。2014年8月31日，3#SBR池和6#SBR池先實(shí)施悶曝;9月1日，再悶曝其他4個SBR池。

(8)在出水中的COD含量較低時，立即增加SBR池的甲醇加入量，將硝化階段添加甲醇的時間延長5 min，即硝化段加甲醇10 min，反硝化段加甲醇10 min，小計加甲醇20 min。

(9)用新的DN20 mm球閥替換1#SBR池加堿閥;每個SBR池進(jìn)水時，均應(yīng)按要求及時手動添加堿液，杜絕多加、少加或不加的現(xiàn)象。

(10)安裝流量計期間，SBR池2 h內(nèi)無法進(jìn)水，故將污水切入消防池，待日后再處理。

4　防范措施

4.1高負(fù)荷沖擊的防范

(1)根據(jù)陜化化肥公司污水處理站的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)負(fù)荷突然增加且超過10％時，便會造成SBR池出水氨氮含量超標(biāo)，故應(yīng)嚴(yán)格控制負(fù)荷的增量。而負(fù)荷突然降低10％時的影響并不大，但也不能忽視之。

(2)拆裝流量計的過程中，SBR池停止進(jìn)水后，應(yīng)將送入均質(zhì)池的污水改送消防池，待具備條件時再予以處理，以有效防止沖擊活性污泥。

(3)若污水繼續(xù)送入均質(zhì)池而不送入SBR池，也可防范高負(fù)荷的沖擊，但會造成均質(zhì)池高液位運(yùn)行，影響污水的均質(zhì)效果。

(4) 2#～5#SBR池停止進(jìn)水時，需啟動攪拌和曝氣2個操作工序，而加甲醇、加堿、潷水、排泥工序均可停止，以消除負(fù)荷突降所造成的沖擊影響。

4.2高氨氮含量污水沖擊的防范

(1)處理任何污水前，應(yīng)檢測其中的氨氮和COD含量，預(yù)估可能突發(fā)的異常情況，否則嚴(yán)禁處理。

(2)消防池容量為10 000 m3，可儲存應(yīng)急狀態(tài)下的高氨氮含量(3 741 mg/L)污水;在液位不超過1/3的前提下可長期擱置，以便自然揮發(fā)而降低其中氨氮含量。

(3)必須處理消防池內(nèi)高氨氮含量污水時，應(yīng)堅持少量、均衡和配水的原則，以不影響SBR工藝運(yùn)行為前提，確保均質(zhì)池污水中氨氮含量≤280 mg/L。

(4)配水方案:污水先由消防池的大泵送入初期雨水池，再由初期雨水池的小泵送入均質(zhì)池，以雨水池作為計量工具，逐池消化，以避免對SBR池造成沖擊。

4.3高尿素含量污水沖擊的防范

(1)老廠污水送污水處理站前必須先化驗(yàn)再輸送，要求其中氨氮含量≤200 mg/L、尿素含量≤300 mg/L，合格后方可送入污水處理站。

(2)污水處理站在處理事故池的老廠污水前，同樣應(yīng)先檢測再確定方案，然后送至均質(zhì)池，并確保均質(zhì)池污水中尿素含量≤200 mg/L。

(3)保持尿素裝置解析廢液中尿素含量≤300 mg/L，否則禁止送入氣化工序灰水系統(tǒng)和污水處理站。

(4)無論是消防池的高氨氮含量污水，還是事故池的高尿素含量污水，處理前必須保證SBR工藝運(yùn)行穩(wěn)定、出水合格。

4.4其他防范措施

(1)及時檢測污水中的C，N和P含量，及時調(diào)整并保持C∶N∶P =100∶50∶1，以確?；钚晕勰酄I養(yǎng)充足，污泥活力充沛。將甲醇添加時間延長5 min后，第2天的SBR池出水氨氮含量全面下降，直至合格。

(2)加強(qiáng)設(shè)備檢修和管理，嚴(yán)格執(zhí)行搶修不過夜制度，及時消除閥門內(nèi)漏現(xiàn)象，立即修復(fù)無備機(jī)的設(shè)備。更換加堿閥和修復(fù)強(qiáng)制循環(huán)攪拌泵B后，第2天1#SBR池和6#SBR池出水即合格。

(3)加強(qiáng)在線檢測儀器的維護(hù)保養(yǎng)，保持SBR池進(jìn)、出口氨氮和COD含量檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，以利于工藝調(diào)整的時效性。

(4)在每個SBR池停止進(jìn)水或?qū)嵤炂仄陂g，均應(yīng)保持連續(xù)攪拌和曝氣，但應(yīng)停止加堿和加甲醇。

5　結(jié)語

SBR污水處理工藝在國內(nèi)主要用于處理城市生活污水和有機(jī)工業(yè)污水，即處理低氨氮含量污水和高COD含量污水，很少用于處理合成氨工業(yè)的高氨氮含量污水。陜化化肥公司采用SBR工藝處理高氨氮含量污水以來，最大處理水量達(dá)7 680 m3/d，氨氮折標(biāo)量超過1 900 kg/d，能滿足2×300 kt/a合成氨和520 kt/a尿素裝置工業(yè)污水處理的要求，充分驗(yàn)證了SBR工藝技術(shù)的成熟性和先進(jìn)性，也充分肯定了活性污泥工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)越性和可操作性，為SBR工藝技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展拓寬了道路。

目前，陜化化肥公司合成氨污水處理站正在嘗試同時處理老廠的2套尿素裝置(270 kt/a和130 kt/a各1套)的工業(yè)污水，并在條件成熟時，還將進(jìn)一步嘗試處理陜化比迪歐公司1，4-丁二醇裝置排放的高COD含量污水，以充分發(fā)揮SBR工藝的優(yōu)勢，為陜化集團(tuán)污水綜合治理作出更大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

［1］段付崗，賈海燕.陜化化肥公司改善污水處理站運(yùn)行狀態(tài)的措施與經(jīng)驗(yàn)［J］.煤炭加工與綜合利用，2014(4) : 57-62.

［2］付文博.SBR工藝處理高濃度尿素廢水的試驗(yàn)研究［D］.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2007.

(收到修改稿日期2014-12-05)

作者簡介:段付崗(1968—)，男，化工工藝高級工程師，國家注冊安全工程師，陜化化肥公司安環(huán)部部長，長期從事磷復(fù)肥和煤化工的生產(chǎn)、技術(shù)、安全、環(huán)保等管理工作; duanfg2009@163.com。

中圖分類號:X781.4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

文章編號:1006-7779(2016) 01-0029-05