国内氮肥行业生产废水A/O法处理工程实例简介

张守健 甘明亮 聂文超
（淄博市汇源环保设计院）

　　摘　要：介绍了国内几家化肥行业特别是合成氨、尿素生产中所排放的主要含氨氮的工业废水，采用A/O法（缺氧一好氧工艺）处理的工程实例。通过介绍可为该行业的废水处理工程的工艺选择提供参考。
　　关键词：氨氮废水 A/O法 硝化硝化 工程实例

1 前言

　　我国是人口大国，也是农业大国。农业生产离不开化肥，化肥对农业增产所起到的作用约为40％，因此，化肥在国民经济发展中始终处于十分重要的地位。我国化肥工业经过改革开放20年的迅猛发展，现已具备相当的规模，化肥产量仅次于美国，跃居世界第三，其中氮肥产量以为世界第一。氮肥工业的原料路线，采用了油、焦为主（约占64％～67％）油气并存的路线，天然气仅占19％——20％。不同的原料路线有不同的生产工艺，相同的原料路线也有不同的生产工艺，工艺不同，废水的来源亦不同。现将合成氨及氮肥主要产品的生产工艺和废水来源分述如下：
1.1 合成氨生产工艺与废水来源：
　　（1）以煤焦造气生产合成氨工艺废水主要来自三个部分：
　　①气化工序产生的脱硫废水；②脱硫工序产生的脱硫废水；③铜洗工序产生的含氨废水。
　　（2）油造气生产合成氨的废水，主要来自除炭工序产生的碳黑废水及含氰废水；脱硫工序产生的脱硫废水；以及在脱除有机硫过程中产生的低压变换冷凝液及甲烷化冷凝液，即含氨废水。
　　（3）以气制合成氨工艺废水，主要是脱硫工序产生的脱硫废水及铜洗工序产生的含氨废水，以及在脱除有机硫过程中产生的冷凝液，即合氨废水。
1.2 氮肥主要产品的生产工艺和废水来源
　　碳酸氨生产中的废水是尾气洗涤塔产生的含氟废水；尿素生产中的废水主要是蒸馏和蒸发工序产生的解吸液和真空蒸发工序产生的合成氨废水。
　　归纳起来，氮肥工业废水按其性质可分为媒造气含氧废水、油造气碳黑废水、自硫废水和含氨废水，其中以造气废水和自氨废水的水体环境的影响最大。

表1 造气污水水质及排放标准 污染物 水温℃ 悬浮物mg/l 氰化物mg/l 硫化物mg/L 挥发酚mg/l 氨氮mg/l pH CODcr
mg/L 造气废水（处理前） 45-55 50-500 10-30 0.1-10 0.01-3 40-100 6-9 30-200 工艺生产对水的要求 ＜32 ＜50 ＜5 ＜1.0 微量 - 6-9 -- 污水综合排放标准GB8978-1996 Ⅰ级 -- 70 0.5 1.0 0.5 15 6-9 100 Ⅱ级 -- 200 0.5 1.0 0.5 50 6-9 150 合成氨工业水污染物排放标准GWPB4-1999（中型） Ⅰ级 -- 100 1.0 1.0 0.20 60 6-9 150 Ⅱ级 -- 100 1.0 1.0 0.20 100 6-9 150

2 工艺原理

　　A/O法生物去除氨氮原理：污水中的氨氮，在充氧的条件下（O段），被硝化菌硝化为硝态氮，大量硝态氮回流至A段，在缺氧条件下，通过兼性厌氧反硝化菌作用，以污水中有机物作为电子供体，硝态氮作为电子受体，使硝态氮波还原为无污染的氮气，逸入大气从而达到最终脱氮的自的。
　　硝化反应：NH₄⁺＋2O₂→NO₃^－＋2H⁺+H₂O
　　反消化反应：6NO₃^-＋5CH₃OH（有机物）→5CO₂↑＋7H₂O＋6OH^-+3N₂↑

3 工程实例

3.1 吉林化学工业集团公司污水处理厂综合废水处理工程
3.1.1 工程概况
　　吉林化学工业集团公司废水处理工程设计规模为日处理水量24万m³/d。其中生活污水5.9万m³/d，含氮废水3.7万mWd，化工生产废水14.4万m³/d。现实际日处理水量为18万m³/d。该废水处理工程中进水主要污染物浓度及设计出水水质参数见表2。该废水工程的排放标准符合GB8978--1996二级标准。　

表 表2 吉林污水处理工程进、出水水质表 项目 原水浓度 出水浓度 CODcr/(mg/L) 365 120 BOD₅/(mg/L) 156 30 NH₃-NN/（mg/L) 78 25 pH值 ＞7.5 6-9 色度（稀释倍数） 83 83 SS/(mg/L) 250 70

3.1.2 工艺流程及简述
　　（1）工艺流程

（2）工艺流程简述　
　　化工废水经泵提升进入均质反应池在此加碱中和后进入沉淀地沉淀。沉淀污泥浓缩后，脱水外运。沉淀出水进入稳流池，后进入曝气沉淀地，之后再进入沉淀池与经过曝气沉淀处理的生活污水一同进入A/O（硝化反硝化）生化处理系统。最后废水经接触消毒排放。
3.1.3 主要技术经济指标
　　 吉化集团公司污水处理厂，工程总投资5.4亿元。年运行费5400万元/a，其中生产成本3600万 元/a，管理费用1300方/a，税金500万元/a。污水处理成本为1.08元/m³（按生产成本核算直接处 理成本为0.65元/m³）。
3.2 九江石化总公司化肥厂废水处理工程
3.2.1 工程概况
　　 九江大化肥工程，年生产台成氨30万吨，尿素52万吨。合成氨装置采用谢尔渣油汽化工艺 鲁奇的低温甲醇洗和凯洛格的氨合成工艺，尿素装置采用斯娜姆气提工艺。
　　废水处理装置是该工程配套的公用设施之一。包括灰沉降单元、化学处理单元和生化处理单元。
3.2.2 工艺流程及简述
　　 （l）工艺流程

　　（2）工艺流程简述
　　灰沉降单元主要处理和合成氨汽化部分约40t/h的碳黑废水，碳黑废水经灰沉降罐，除去部分碳黑后，约30t/h送入渣油汽化工段回用，约10t/h进入污水气提塔脱除NH₃、H₂S后，经化学处理单元处理，脱水除重金属V、Vi后，进人均衡池。
　　生化处理单元主要经化学单元处理后的废水、合成氨装置的CO₂洗涤水、尿素装置工艺冷凝液、 生活污水、罐区的污染雨水，这五股废水进入生化处理单元，此单元采用A/O工艺。
3.3 山东绿源化工集团氮肥分厂废水处理工程
3.3.1 项目概况
　　该厂现有2.5万吨/年合成氨生产装置，现配套的废水处理设施只对外排废水做沉淀处理，故有些污染物如氰化物、氨氮、硫化物等，还不能达到排放标准。
　　该工艺采用A/O法处理技术。设计水量为1200m³/d。
　　设计进水水质
　　CODcr≤230mg/l 　 pH：7－8 　 SS≤600mg/l　 氰化物≤12.0mg/l
　　氨氮≤460mg/l 　　 挥发酚≤0.50mg/l 　　　 硫化物≤5.58mg/l
　　处理后水质标准
　　符合国家《合成氨工业水污染物排放标准》（GWPB44-1999）执行表1二级排放标准。详见表深。
3.3.2 工艺流程及简述
　　（1）工艺流程
　　生产废水和部分生活污水（由于工艺上要求，生产废水需加入部分生活污水一同处理）混合后进入调节池调节水量均衡水质。混合污水由水泵提升，加人药剂后，进入一沉池沉淀去除部分悬浮物和大部分氰化物，以减小后续处理负荷和降低氰化物对微生物的抑制和毒害作用。一沉池出水和回流混合液进入缺氧池，进行反硝化脱氮反应，NO₃－N被还原为N₂进入空气，污水则进入好氧池。在好氧池内，进行降解和硝化反应，BOD大部分被降解，NH₃－N转化为NO₃－N。好氧池出水大部分回流，剩余部分进入二沉池，二沉池出水进入储水池后，用泵泵入厂办公生活区水景喷泉配水系统，这样既可以美化了厂区环境，又节省了水资源。二沉池污泥和一沉池污泥一同进入污泥浓缩池，经浓缩后，排人干化场进行干化脱水，上清液则回流至调节池重新处理。
3.3.3 主要技术经济指标
　　工程总投资厂135万元，吨水处理费用0.68元。本方案建议厂方将污水回用于生产或水景喷泉，处理后污水按20％回用率考虑，每方水按0.8元计，吨水回用效益：1×20％×0.8=0.16元/m³·水。

4 结束语

　　A/O法生物脱氮废水处理技术是90年代初期先后开发出来的废水处理技术，它能有效的将化工废水中的COD组分和氨氮污染物氧化降解掉，使废水中的各项污染物指标达标排放。但近十年来，这种性能良好的废水处理技术并没有得到很好地应用，A/O法生物脱氮废水处理技术只在吉化公司和九江大化肥厂等为数很少的大企业中使用，此技术有待在中小型化肥厂中特别是氮肥（合成氨、尿素）行业中推广应用。