何启德
［甘肃刘化（集团）有限责任公司，甘肃 永靖731603］
［摘 要］甘肃刘化（集团）有限责任公司主产品产能为合成氨400 kt/a、尿素700 kt/a、甲醇100 kt/a，生产装置污水产生量约400 m3/h，其污水处理系统采用厌氧-好氧-缺氧生物处理工艺，实际生产中，由于污水处理系统进水氨氮含量有时会超过80 mg/L，导致出水氨氮含量时有超标，影响出水达标排放，氨氮成为最难且对排放废水水质最有影响的控制项目（指标）。为此，甘肃刘化几年来不断地摸索与实践，从源头污水氨氮工艺指标控制、污水处理系统工艺操作优化、活性污泥性能指标控制、曝气生物滤池生物膜厚度控制、微生物数量控制等方面进行优化改进与工艺把控，最终污水处理系统基本实现稳定运行，进水、排水系统各项工艺指标达到《合成氨工业水污染物排放标准》（GB 13458—2013）要求。
［关键词］污水处理系统；厌氧-好氧-缺氧工艺；氨氮超标；优化改进；工艺控制；优化效果
［中图分类号］X781.4 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2021）05-0073-04
0 引 言
甘肃刘化（集团）有限责任公司（简称甘肃刘化）主产品产能为合成氨400 kt/a、尿素700 kt/a、甲醇100 kt/a，生产装置污水产生量约400 m3/h，污水中主要污染物为氨氮（NH3-N）、硝态氮、COD、油以及悬浮物等，污水处理系统设计处理能力为500 m3/h。在污水处理系统的操作与维护中，据甘肃刘化制定的污水处理岗位操作指标，进出水的总氮、硝态氮、COD、石油类物质、硫化物、悬浮物等水质指标均已达标，最难且对排放废水水质最有影响的控制项目（指标）是氨氮。因此，如何提高污水处理系统对氨氮的降解能力，是甘肃刘化环保工作中面临的一大问题。
甘肃刘化污水处理系统采用厌氧-好氧-缺氧生物处理工艺，即活性污泥与生物膜相结合的处理技术，所有生产废水总排口出水水质执行《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）一级标准。在污水处理过程中，污水处理厂排放废水中氨氮含量（指标）≤15 mg/L，进水指标根据生产污水排放情况及微生物处理能力定为氨氮含量≤80 mg/L；实际生产中，污水处理系统进水氨氮有时会超过80 mg/L，导致微生物的新陈代谢活动受到冲击，影响出水达标排放。要保证生产污水达标排放，一方面要从源头（生产污水排放总下水）控制污水氨氮指标着手，另一方面需提高污水处理系统的氨氮降解能力，即污水处理系统工艺操作控制及微生物繁殖和控制也很关键。以下对甘肃刘化几年来为提高污水处理系统氨氮降解能力所采取的优化改进与工艺控制措施作一总结。
1 污水处理系统工艺流程及主要控制指标
甘肃刘化污水处理厂污水处理设施由预沉池、A1反硝化池（简称A1池）、格栅、曝气调节池、A2反硝化池（简称A2池）、竖流沉淀池、曝气生物滤池等组成，污泥处理设施由集泥池、加药装置、带式压滤机等组成。生产污水经过预沉池沉淀泥沙后进入清水区，通过预沉池提升泵提升至A1池，A1池通过推流机的提升、搅拌作用，使活性污泥、微生物和污水充分混合，通过反硝化菌降解废水中的硝态氮，而废水中的COD作为反硝化菌的营养源，并根据硝态氮的高低人为补充足够的碳源（投加甲醇），保证反硝化反应的充分进行，使污水总氮降低。A1池出水通过格栅去除污水中粗大的漂浮物后，自流到曝气调节池进行水量调节和水质均和，调节池池底设有微孔曝气管，一方面通过空气曝气、搅拌防止活性污泥在池中发生沉淀，另一方面为微生物供氧促进好氧硝化反应以降低氨氮和COD。曝气调节池污水经提升泵送至A2池，在A2池投加甲醇（提供碳源），进一步降低总氮。A2池出水经提升泵送至竖流沉淀池内进行泥水分离，分离出的活性污泥回流至A1池，浮渣经人工清理回收至专用垃圾池集中处理，据污泥沉降比定期将污泥排至污泥浓缩池浓缩并脱水处理后向外运输。竖流沉淀池上清液自流至曝气生物滤池，进一步降解污水中的COD、氨氮及悬浮物等污染物，达标后的废水进入清水池（作为中水回用），用作全厂生产区域、公司周边绿化山和家属区绿化浇水以及各单位厕所冲洗水，剩余部分水则排放至污水排污口。
污水处理系统主要进水指标为pH 7.5～9.0、氨氮≤80 mg/L、CODCr≤300 mg/L、悬浮物≤150 mg/L、总氮（TN）≤150 mg/L、石油类物质≤5 mg/L、硫化物≤2.0 mg/L；污水处理系统主要出水指标为pH 6～9、氨氮≤15 mg/L、CODCr≤80 mg/L、悬浮物≤50 mg/L、总氮(TN)≤35 mg/L、石油类物质≤5 mg/L、硫化物≤1.0 mg/L。值得一提的是，污水排入的黄河水域属水源地二级保护区Ⅲ类水体，执行GB 8978—1996中表4之一级标准；实际生产中，污水处理系统出水中氨氮有时会超过15 mg/L的排放（上限）标准。
2 优化改进措施
2.1 生产污水排放总下水氨氮控制
（1）甘肃刘化生产污水由各生产装置废水排入总排水渠后进入污水处理厂进行处理，当生产装置运行不正常及开停车过程中，易造成工艺指标波动，其总下水氨氮含量波动大（超标）。正常生产过程中，通过在污水处理厂入口安装的COD、氨氮、TN、流量、pH计等在线监测设备进行实时监控；甘肃刘化5 000 m3事故应急池进水与生产污水总下水在线氨氮监测仪联锁，实现自动控制，当总下水水质发生突变时，能够将生产污水排放总下水自动切入5 000 m3事故应急池，并定期对污水处理厂入口废水进行手工分析监测，确保生产污水排放总下水氨氮指标合格。当生产装置运行不正常及有计划开停车时，由排污单位按甘肃刘化规定要求办理“三废排放单”，据废水排放量及其化学性质，加大手工分析监测频次，当手工分析和在线氨氮监测仪所得数据其中之一超过80 mg/L时，将废水直接切入5 000 m3事故应急池；待生产系统运行恢复正常后，监测生产污水排放总下水氨氮含量≤80 mg/L时，再通过20 m3/h潜水泵连续或间断地以较小的流量将事故应急池污水并入生产污水排放总下水中（去污水处理系统）。
（2）从生产污水总排水渠进入预沉池的污水氨氮含量≤80 mg/L，借助预沉池的储存能力，对不同时段的污水进行混合，沉淀时间保持在1～2 h，自然沉淀水平流速度一般不大于3 mm/s，达到污水中污染物浓度相对稳定的目的，以减少污染物浓度突然升高对系统造成的冲击。污水中大颗粒泥沙自然沉淀后，污水流入清水区，预沉池液位达到规定的2.5 m且水质指标合格后，开预沉池提升泵向A1池供水。值得一提的是，冬季要保证污水处理系统运行温度在18～28 ℃之间，通过预沉池内设置的蒸汽加热盘管加热污水至适宜温度后再送A1池。
2.2 污水处理系统工艺操作优化
2.2.1 A1池碳源投加点及投加方式优化
据A1池污水中硝态氮化验分析数据，及时补充反硝化所需的碳源（有机碳源），并及时调整碳源的投加量，保证反硝化反应的充分进行，补充碳源会产生少量碱度。甘肃刘化采用合成车间生产的成品甲醇作为补充碳源，原投加方式为间断、分散在3个投加点（A1池进水口、污泥回流混合液进口、A1池出水口）投加，投加间隔时间约4 h，投加量基本稳定。但由于进水水质和水量的波动，经常造成碳源投加量偏多或偏少，碳源投加多了影响后续工段的处理负荷，投加少了会使出水水质不达标，实际生产中很难精确把控。
经徐州水处理研究所（设计单位）进行工艺调整和现场运行人员的摸索，最终找到了合理、稳定投加碳源的优化方案，即将原来的间断、分散在3个点投加改为在A1池进水口1个点连续投加，据A1池在线ORP硝态氮监测仪（数据）控制投加量。碳源投加点及投加方式优化后，污水处理系统出水水质稳定且达标，既减轻了员工的劳动强度又保障了系统的稳定运行。
2.2.2 及时调节系统进水量及水质
更多内容详见《中氮肥》2021年第5期