一种化肥废水处理方法 【技术领域】
本发明涉及一种化肥废水处理方法，尤其涉及一种用于高浓度氨氮化肥废水的处理工艺控制方法。
背景技术
化肥废水中，氨氮浓度超高，碳源相对不足是对其处理的技术难题。对于脱氮技术，目前普遍认为生化处理是最为经济有效的技术。传统的生物脱氮技术主要有A/O法，A/A/O法等，这些工艺均可去除COD和氨氮，但是比较适合城市污水，对于高浓度化肥废水则效果不佳。究其原因为硝化菌生长条件限制、污泥龄过长、进水负荷限制等。硝化菌世代时间长，易受进水pH、COD负荷等限制，所以对实际污水厂的运行参数控制至关重要。废水处理工艺管理限制条件较多，不同水质、不同工艺参数控制相差较大，致使许多工艺不能在最佳状态下运行。
【发明内容】
为了克服上述现有技术限制，本发明提供一种污泥处理成本低，硝化反硝化同时进行，脱碳脱氮效果好，废水可达到回用水标准的化肥废水处理方法。
本发明目的通过如下技术方案实现：
优化硝化菌的生长环境，本发明采用以下技术工艺及条件控制：
本发明工艺路线为：调节池-初级曝气池-初沉池-A/O生物脱氮单元(缺氧池-好氧池1-好氧池2-二沉池)-絮凝沉淀池)-出水。在初级曝气池及A/O生物脱氮单元使用活性污泥，活性污泥通过其生命活动脱除水中的碳氮等物质。高氨氮化肥废水在完全混合调节池内停留3-5小时，通过鼓风曝气均匀水质。均匀水质之后的废水经过初级曝气装置的强曝气作用，去除进水中的有毒有害物质，并初步去除COD50％左右。曝气池溶解氧根据进水条件适当调整，COD负荷超过1200mg/L时将溶解氧控制在1.5mg/L；COD负荷较低时溶解氧控制在1mg/L左右。
运行控制包括：初级曝气池溶解氧水平、pH、温度；缺氧池溶解氧、COD；好氧池溶解氧、COD、pH；在出水依然不达标的状态下使用絮凝反应池，投加絮凝剂PAC，絮凝效果不佳时混合投加PAC与PAM。
初级曝气池运行条件控制：初级曝气池的作用是去除废水中有害物质如酚、氰等，pH控制在6.5-8.5活性污泥正常生长范围内，溶解氧控制在1-2mg/L。进水负荷变化时控制参数调整：由于生产的波动，进水COD低于500mg/L时，溶解氧控制在1-2mg/L；进水COD低于200mg/L时，溶解氧控制在0.8-1mg/L，pH控制在6.0-7.5，可在初曝池实现亚硝氮积累以节省后续反硝化碳源。污泥由初沉池回流至初级曝气池，回流比控制在1∶1，保证初曝气池污泥浓度在2000-3000mg/L；冬季活性污泥生长缓慢，为了保证COD去除效果，将污泥回流量调至1.5∶1-2∶1，适当增加活性污泥浓度，剩余污泥排至集泥井。
兼氧池运行条件控制：硝化液经好氧池回流至兼氧池进行反硝化作用，硝化液回流比控制在3∶1，可以达到较好的反硝化效果。反硝化的限制因素包括COD和溶解氧水平。控制兼氧池溶解氧水平为0.5mg/L以下，此条件较容易控制，普通搅拌牵引作用即可达到要求；COD往往是兼氧池反硝化效果的限制因素，尤其是对于高氨氮化肥废水，碳源相对缺乏。结合现场条件，有效利用可利用碳源，投加COD直接至兼氧池起端，保证池内C/N比达到3-5。
好氧池运行条件控制：好氧池主要进行硝化作用，其限制因素包括COD、pH、溶解氧、污泥回流比等。好氧池COD不超过300mg/L，否则将抑制硝化菌的生长；pH控制在7-8.5，常规的活性污泥需投加碳酸钠调节碱度，此工艺采用活性污泥，经驯化后，耐受力较强，为了节省成本可投加烧碱废液；溶解氧根据运行条件实时调整，负荷较高时控制溶解氧在3-4mg/L相对较高水平，低负荷运行时溶解氧维持在2mg/L左右；污泥回流比控制在1.5∶1-2∶1，保持污泥浓度为3000-4000mg/L，冬天温度较低时可适当提高污泥回流比，以保证污泥浓度和处理效果。
絮凝反应池运行条件控制：出水COD、SS等超标情况下投入使用，投加絮凝剂PAC及PAM，投加量按照PAC100ppm/吨废水及PAM1ppm/吨废水的比例投加，根据出水效果适当增减PAC的投加量。由于PAM是有害物质，在出水允许的情况下可只投加PAC。
本发明中，废水依次通过初级曝气系统，A/O生物脱氮单元，物化深度处理单元，通过优化控制溶解氧、pH、投药量、污泥回流比和硝化液回流比等各项参数，可使出水达到甚至优于排放标准。对于高氨氮废水COD去除率可以达到90％以上，氨氮去除率可达99％以上。
本发明相对于现有技术具有如下优点和有益效果：
(1)产生剩余污泥量少，节约污泥处理成本；
(2)选用活性污泥，更耐冲击负荷，耐有毒有害物质，有效提高生化系统的稳定性；
(3)控制好氧池溶解氧量，可使硝化反硝化同时进行，提高脱氮效果；
(4)使用烧碱废液调节好氧池pH值，有效节约成本。
(5)经物化深度处理后的废水可达到回用水标准，用于化肥厂内的循环用水，达到资源化及节能减排的目的。
【附图说明】
图1为实施例1各池COD浓度变化曲线图；
图2为实施例1各池氨氮浓度变化曲线图；
图3为实施例2各池COD浓度变化曲线图；
图4为实施例2各池氨氮浓度变化曲线图；
图5为实施例3各池COD浓度变化曲线图；
图6为实施例3各池氨氮浓度变化矩形图；
图7为实施例3中系统酚类物质浓度变化图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但是实施例并不构成对本发明要求保护范围的限制。
实施例1
经调节池内鼓风曝气混合后，化肥厂废水指标：CODcr＝1000-1200mg/L，SS＝200mg/L，NH3-N＝200-300mg/L，pH＝6～9。调节池来水包括化肥厂高氨氮化肥废水及有机生产废水，按照处理量及生产废水排水量配置调节池负荷，多余废水启用事故池暂时储存。采用连续配水方式，将氨氮废水和有机废水按照4∶1的流量配比配入调节池，处理量为120m3/h。
均质后的废水泵入鼓风曝气完全混合式初级曝气池，保持溶解氧在1.5mg/L左右，可初步去除COD，使剩余COD维持在300-500mg/L，混合液浓度2000-3000mg/L，pH维持在6.5-8.5，污泥回流比1.5∶1，水力停留时间2h，在此池内，通过强曝气作用，并通过活性污泥的生命活动去除废水中含有的酚氰类有毒有害物质。运行结果：初级曝气池出水CODcr＝300-500mg/L，NH3-N＝100-200mg/L，SS＝50-80mg/L。废水经过初曝池后进入初沉池，初沉池经沉淀部分污泥回流至初曝池以维持池内的污泥浓度，剩余污泥排至集泥井。
经过初沉池后，废水进入A/O生物脱氮单元。A/O生物脱氮单元中，缺氧池安装两台QJB型潜水搅拌机，以保证污泥处于悬浮状态，同时可维持溶解氧水平在0.5mg/L以下，活性污泥在缺氧池内进行反硝化生命活动从而脱出回流硝化液中的氮素，此池利用初沉池剩余COD，C/N摩尔比一般为3以上。活性污泥在好氧池内进行硝化作用，将氨氮转化为硝氮以供后续反硝化作用，好氧池采用ARE190型罗茨风机鼓风微孔曝气，微孔曝气布气均匀，可满足活性污泥的生命活动。其中，1号好氧池通过加烧碱废液(浓度为32％)控制pH值在7-8.5范围内，调节溶解氧至3-5mg/L；混合液浓度控制在3000-4000mg/L(通过排泥及日常控制实现)。2号好氧池溶解氧水平调至2mg/L，好氧池经硝化后的硝化液回流比3∶1，以保证出水的脱氮效果，理论上硝化液回流比越大脱氮效果越好，同时考虑经济因素采用回流比3∶1；污泥回流比采用1.5∶1，以维持好氧池的污泥浓度及硝化效果；好氧池经硝化后的硝化液由2号好氧池回流至缺氧池，污泥由二沉池回流至缺氧池及1号好氧池。二沉池采用中心进水周边出水的辐流式沉淀池，污泥部分回流至缺氧池及1号好氧池，剩余污泥排至集泥井。经过以上工艺处理后，出水COD＝30-80mg/L，NH3-N＜10mg/L，可达国家一级排放标准(GB8978-1996)。无需使用物化深度处理系统。
图1为调节池COD水平相对较高的运行状态下，处理系统中各池的处理效果图。由图可知经过初曝池后，COD基本去除50％左右，再经过脱氮单元活性污泥作用的进一步去除，出水COD稳定在100mg/L以下。
图2为处理系统中各池的氨氮去除效果图。由图可知，氨氮在初沉池基本无去除。主要经过后续的硝化反硝化作用而从水中脱除。
实施例2
经调节池内鼓风曝气混合后，化肥厂废水指标：COD＝100-300mg/L，SS＝50-100mg/L，NH3-N＝100-200mg/L。调节池来水包括化肥厂高氨氮化肥废水及有机生产废水，事故状态下有机废水浓度超低，整个系统的有机负荷降低。采用连续配水方式，将氨氮废水和有机废水分别配入调节池，处理量为150m3/h.
将化肥厂高氨氮化肥废水在调节池内通过鼓风曝气使其混合均匀，停留时间3小时。均质后的废水泵入初级曝气池，调节溶解氧至0.8mg/L，混合液浓度2000mg/L，pH维持在6.5-8.5，污泥回流比1∶1，水力停留时间2h，在此池内通过强曝气作用通过活性污泥的生命活动去除废水中含有的酚氰类有毒有害物质。运行结果：初级曝气池出水CODcr＝100-150mg/L，NH3-N＝50-100mg/L，SS＝50-80mg/L。废水经过初曝池后进入初沉池，初沉池经沉淀部分污泥回流至初曝池以维持池内的污泥浓度，剩余污泥排至集泥井。经过初沉池后，废水进入A/O生物脱氮单元。由于进水COD浓度无法达到处理要求，需人为投加碳源至缺氧池起端，保证缺氧池C/N摩尔比达到3以上，该池溶解氧水平控制在0.5mg/L以下(通过潜水搅拌机作用实现)，活性污泥在此池内进行反硝化生命活动从而脱出回流硝化液中的氮素。活性污泥在好氧池内进行硝化活动，将氨氮转化为硝氮以供后续反硝化作用，好氧池采用ARE190型罗茨风机鼓风微孔曝气，微孔曝气布气均匀，可满足活性污泥的生命活动。1号好氧池通过加烧碱废液(浓度为32％)控制pH值在7-8.5范围内，调节溶解氧至2-4mg/L；混合液浓度控制在3000mg/L(通过排泥及日常控制实现)。2号好氧池溶解氧水平调至2mg/L，硝化液回流比3∶1，以保证出水的脱氮效果，理论上硝化液回流比越大脱氮效果越好，同时考虑经济因素采用回流比3∶1；污泥回流比采用1.0∶1，以维持好氧池的污泥浓度及硝化效果；硝化液由2号好氧池回流至缺氧池，污泥由二沉池回流至缺氧池及1号好氧池。二沉池采用中心进水周边出水的辐流式沉淀池，污泥部分回流至缺氧池及1号好氧池，剩余污泥排至集泥井。经过以上工艺处理后，出水COD＜50mg/L，NH3-N＜10mg/L，可达国家一级排放标准(GB8978-1996)。无需使用物化深度处理系统。
图3为调节池COD水平相对较低的运行状态下，处理系统中各池的处理效果图。由图可知经过初曝池后，COD已处于低水平，无法满足反硝化的需要，从而在缺氧池人为投加碳源以供后续反硝化作用。低负荷处理状态下，出水COD基本为50mg/L以下。
图4为处理系统中各池的氨氮去除效果图。由图可知，氨氮在初沉池基本无去除。主要经过后续地硝化反硝化作用而从水中脱除，低负荷未对系统造成强烈的冲击。
实施例3
经调节池内鼓风曝气混合后，化肥厂废水指标：COD＝600-1000mg/L，SS＝50-100mg/L，NH3-N＝100-200mg/L，酚类＝50mg/L。调节池来水包括化肥厂高氨氮化肥废水及有机生产废水，按照处理量及生产废水排水量配置调节池负荷，多余废水启用事故池暂时储存。采用连续配水方式，将氨氮废水和有机废水分别配入调节池，处理量为120m3/h.
均质后的废水泵入初级曝气池，为了有效去除酚类物质为后续生物脱氮单元解除毒副作用，调节溶解氧至2mg/L，混合液浓度3000mg/L，pH维持在6.5-8.5，污泥回流比1.5∶1，水力停留时间2h，在此池内通过强曝气作用通过活性污泥的生命活动去除废水中含有的酚氰类有毒有害物质。运行结果：初级曝气池出水CODcr＝300-400mg/L，NH3-N＝50-100mg/L，SS＝50-80mg/L，酚类＜10mg/L。废水经过初曝池后进入初沉池，初沉池经沉淀部分污泥回流至初曝池以维持池内的污泥浓度，剩余污泥排至集泥井。经过初沉池后，废水进入A/O生物脱氮单元。缺氧池采用水下两台QJB型搅拌器，保证污泥处于悬浮状态的同时维持溶解氧水平在0.5mg/L以下，反硝化菌在此池内在有机碳源及缺氧条件下进行反硝化作用从而脱除硝化回流液中的氮素；活性污泥在此池内进行反硝化生命活动从而脱出回流硝化液中的氮素，此池利用初沉池剩余COD，C/N摩尔比基本维持在3以上。活性污泥在好氧池内进行硝化活动，将氨氮转化为硝氮以供后续反硝化作用，好氧池采用ARE190型罗茨风机鼓风微孔曝气，微孔曝气布气均匀，可满足活性污泥的生命活动。1号好氧池通过加烧碱废液(浓度为32％)控制pH值在7-8.5范围内，调节溶解氧至2-4mg/L；混合液浓度控制在3000mg/L(通过排泥及日常控制实现)。2号好氧池溶解氧水平调至2mg/L，硝化液回流比3∶1，以保证出水的脱氮效果，理论上硝化液回流比越大脱氮效果越好，同时考虑经济因素采用回流比3∶1；污泥回流比采用1.0∶1，以维持好氧池的污泥浓度及硝化效果；硝化液由2号好氧池回流至缺氧池，污泥由二沉池回流至缺氧池及1号好氧池。二沉池采用中心进水周边出水的辐流式沉淀池，污泥部分回流至缺氧池及1号好氧池，剩余污泥排至集泥井。二沉池出水进入物化深度处理系统，投加絮凝剂PAC 100ppm/吨废水的，经过网格絮凝斜板沉淀后，出水COD＜50mg/L，NH3-N＜10mg/L，SS＜10mg/L，酚类未检出，可达国家一级排放标准(GB8978-1996)。
图5为在源水中含有酚类等有害物质时系统对COD的脱除能力。由图可知，在源水水质波动较明显状态下，初级曝气池可降低负荷变化对后续生物脱氮单元的影响，将初沉池出水COD控制在合理水平。
图6为在源水中含有酚类等有害物质时系统中氨氮浓度变化曲线。由图可知，在初级曝气系统中氨氮变化较之前明显，说明强曝气作用对氨氮的去除有一定作用。
图7为源水中酚类等有害物质在系统中的浓度变化矩形图。由图可知，在经过初级曝气系统的强曝气作用后基本可去除大部分酚类物质，使其浓度降至不影响后续生物脱氮系统的水平。