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摘 要：根据催化裂化、裂解催化剂低氨氮生产废水的特性，采取外加营养源使废水具备可生化性，并利用短程硝化反硝化生化处理技术，对降低催化剂废水中氨氮含量过程进行综述，探讨在实际处理工程中温度、溶解氧、PH值及污泥浓度等对生化装置运行效果的影响。
关键词：催化裂化催化剂废水 短程硝化反硝化 可生化性
在催化剂的生产过程中会产生大量的低氨氮废水，废水氯离子和氨氮浓度较高，分别为5000 mg/L～7000mg/L和250mg/L左右，PH值和COD较低，分别为3～5、100mg/L左右，水温约40～50℃，水质水量波动较大，处理难度较大。为此公司对不同的低氨氮废水处理技术进行了科研攻关，根据对比实验结果，最终确定以“短程硝化反硝化”生化法来处理低氨氮废水。此生化装置正常运行以来，各项外排污染源浓度达到设计要求，氨氮去除效果显著。本文将探讨该生化装置运行中，各运行参数的运行条件和装置运行效果。
一、低氨氮废水短程硝化反硝化生化处理装置工艺原理
短程硝化反硝化生物脱氮处理工艺的基本原理是通过控制工艺条件，创建抑制硝化细菌的生长繁殖和利于亚硝化细菌、反硝化细菌的生长繁殖环境，使后者成为活性污泥中的优势菌种，并在该菌种的新陈代谢作用下将氨态氮转化为亚硝态氮和氮气。
图1 短程硝化反硝化反应进程
二、低氨氮废水短程硝化反硝化生化处理装置工艺流程简介
图2低氨氮废水短程硝化反硝化生化处理装置工艺流程图
低氨氮水经过预处理去除悬浮物后，通过管线引至污水生化处理装置内的污水均质池。污水在均质池与外加营养源混合均匀后，由污水输送泵送入短程硝化反硝化生物反应池，混合污水通过进水槽分配到池内，在控制溶解氧、PH及污泥浓度条件下对污水中的污染物进行脱碳除氮处理。处理后污水进入监控池，达标污水通过排水管网排放，不合格污水通过输送泵输送至均质池再处理。剩余污泥经排泥泵送入污水预处理系统脱水后无害化处置。
三、控制条件的探索
1.营养平衡条件的控制
为使活性污泥反应运行正常，就必须使污水中微生物的基本元素——碳、氮、磷等达到一定的浓度并保持一定的平衡关系，一般以C：N：P的关系来表达，其比值为100：5：1。当原污水中的营养不能满足这一要求时，应向原水中投加必要的氮、磷等营养物质⑴。一般认为废水的BOD5/CODcr作为可生化指标，具体见表1⑵。
表1 可生化性评价表
由于催化剂低氨氮废水基本不含有机物，BOD含量很低，不具备生化条件。为使废水具备可生化性，需在其中投入一定比例的淀粉和磷酸二氢钾，工程实际中按COD：NH4-N（浓度比）在a：a+3左右控制。经实际操作探索，如果来水氨氮浓度和来水量有变化，观察出水氨氮、COD情况，如未有明显上升趋势，生化运行可耐负荷冲击，碳源投加量不变，如上升趋势明显，适度增加或降低淀粉投加量。在来水COD为90-100mg/L左右，氨氮为120-140mg/L左右，水量为2700m3/d的情况下，通过优化营养源加入量，使BOD5/CODcr比值保持在0.48左右，属易生化条件。
2.温度条件控制
在生化池投放污泥前，对废水温度连续测量一个月，废水平均水温48.4℃。微生物的生物活动与环境温度密切相关，最适宜微生物生长的水温范围是25-35℃。因此生产废水在进生化池前需经冷却塔做降温处理。经冷却塔冷却后平均水温为29.5℃，可以满足微生物生长条件。
3.溶解氧（DO）控制
在对DO实行有效控制的条件下，可同时在短程生物反应池的不同部位形成好氧区和缺氧区，在操作过程中，将溶解氧控制在合适范围内（根据具体情况进行调节）。由于曝气装置曝气管长期运行，会造成部分曝气软管堵塞以及死泥沉积，曝气不均问题。为此先把鼓风机风量调至4500～5200Nm3/H（所有曝气管重新鼓起来），反冲30分钟后，整个曝气区曝气相对均匀，污泥混合也更加均匀，再把曝气风量恢复到正常运行时的风量2800-3200Nm3/h在此运行过程中出水氨氮、COD并未出现较大波动。
4.PH条件控制
亚硝化菌有一个最佳生长环境的PH值要求。PH值对游离氨浓度有很大影响，当PH值偏碱性时，废水中分子态游离氨所占比例增加，而分子态游离氨对硝化菌的抑制要强于亚硝化菌，使亚硝化菌得以积累，为短程硝化反硝化创造条件⑶。实际操作中反应池出水调节PH在7.5～8.0之间。
5.污泥浓度（MLSS）的控制
装置运行正常以来，出水控制在COD在 60mg/L，NH3-N在10mg/L，SS在50mg/L的水平，效果较好，达到设计值要求即COD≦80 mg/L，NH3-N≦15mg/L，SS≦70mg/L但在运行中也出现过以下问题，在进水水量水质较平稳的情况下， COD出现波动和上升趋势，COD分别为81、88、96，最高达到140 mg/L，此时检测MLSS在15300 mg/L左右。 在经过对污泥排泥频数进行几天的调整后， MLSS逐步下降，出水COD也逐渐下降至120mg/L、88mg/L、68mg/L，并稳定在70mg/L左右。分析以上现象，开始随着污泥逐渐增多，微生物浓度增加，COD下降并保持在60 mg/L左右，但随着浓度污泥的进一步增加，微生物之间对于食物的竞争不断加剧，发生大量微生物死亡，由于微生物尸体不能及时排除，大量微生物尸体仍留与系统中，使COD上升。此外，污泥浓度过高妨碍充氧，在溶解氧极低时，容易使丝状菌成为优势菌种大量繁殖，导致浮泥出现，如不及时处理会造成污泥大量流失，微生物锐减，悬浮物超标，出水水质恶化⑴。
四、运行效果分析
图3外排废水氨氮浓度变化图
图中8-4表示当年8月至次年4月即生化装置投用后时段。
从图中可以看出生化装置投用后外排污水氨氮呈持续下降趋势，其中10月至次年4月出水氨氮稳定在10mg/L以下。
图4外排废水COD浓度变化图
从图中可以看出， 8月至10月生化装置投加污泥、营养源进入污泥驯化阶段，COD先呈上升趋势，后呈下降趋势，直至10月出水COD平均87.2mg/L， 表明污泥驯化成功。11月至12月逐渐减少淀粉加入量，COD下降至50mg/L左右，次年 1月至4月COD稳定保持在70 mg/L左右。
从图中可以看出，8月至10月生化装置污泥驯化阶段，由于营养源的投加，SS先呈上升趋势，后呈下降趋势，直至10月出水SS平均45mg/L。11月至次年4月SS稳定保持在50 mg/L左右。
从以上三图可看出，生化装置在次年1至4月运行期间，总体来说氨氮、COD、SS浓度稳定达标外排。
图5外排废水SS浓度变化图
五、结论
通过一段时间生化装置的运行，各项外排污染物均达标，装置整体运行较平稳。但在操作运行中，还需根据具体情况，通过观察出水数据和反应池表观状况（如反应池污水颜色、污泥沉降情况等）结合操作经验进行相应调节，随着进水氨氮浓度的提高，在以后的工作中还需进一步摸索控制，保证出水稳定达标。
参考文献
[1]刘 波 环境污染治理设施运营管理 北京：中国环境科学出版社，2006，106
[2]裴 青 赵英魁 东明渠污水可生化研究 河北省科学院学报 1994 2（4）：14-19
[3]沙之杰，杨勇 短程硝化反硝化脱氮技术综述 西昌学院报 2008 022（3）：61-64
关键词：催化裂化催化剂废水 短程硝化反硝化 可生化性
在催化剂的生产过程中会产生大量的低氨氮废水，废水氯离子和氨氮浓度较高，分别为5000 mg/L～7000mg/L和250mg/L左右，PH值和COD较低，分别为3～5、100mg/L左右，水温约40～50℃，水质水量波动较大，处理难度较大。为此公司对不同的低氨氮废水处理技术进行了科研攻关，根据对比实验结果，最终确定以“短程硝化反硝化”生化法来处理低氨氮废水。此生化装置正常运行以来，各项外排污染源浓度达到设计要求，氨氮去除效果显著。本文将探讨该生化装置运行中，各运行参数的运行条件和装置运行效果。
一、低氨氮废水短程硝化反硝化生化处理装置工艺原理
短程硝化反硝化生物脱氮处理工艺的基本原理是通过控制工艺条件，创建抑制硝化细菌的生长繁殖和利于亚硝化细菌、反硝化细菌的生长繁殖环境，使后者成为活性污泥中的优势菌种，并在该菌种的新陈代谢作用下将氨态氮转化为亚硝态氮和氮气。
图1 短程硝化反硝化反应进程
二、低氨氮废水短程硝化反硝化生化处理装置工艺流程简介
图2低氨氮废水短程硝化反硝化生化处理装置工艺流程图
低氨氮水经过预处理去除悬浮物后，通过管线引至污水生化处理装置内的污水均质池。污水在均质池与外加营养源混合均匀后，由污水输送泵送入短程硝化反硝化生物反应池，混合污水通过进水槽分配到池内，在控制溶解氧、PH及污泥浓度条件下对污水中的污染物进行脱碳除氮处理。处理后污水进入监控池，达标污水通过排水管网排放，不合格污水通过输送泵输送至均质池再处理。剩余污泥经排泥泵送入污水预处理系统脱水后无害化处置。
三、控制条件的探索
1.营养平衡条件的控制
为使活性污泥反应运行正常，就必须使污水中微生物的基本元素——碳、氮、磷等达到一定的浓度并保持一定的平衡关系，一般以C：N：P的关系来表达，其比值为100：5：1。当原污水中的营养不能满足这一要求时，应向原水中投加必要的氮、磷等营养物质⑴。一般认为废水的BOD5/CODcr作为可生化指标，具体见表1⑵。
表1 可生化性评价表
由于催化剂低氨氮废水基本不含有机物，BOD含量很低，不具备生化条件。为使废水具备可生化性，需在其中投入一定比例的淀粉和磷酸二氢钾，工程实际中按COD：NH4-N（浓度比）在a：a+3左右控制。经实际操作探索，如果来水氨氮浓度和来水量有变化，观察出水氨氮、COD情况，如未有明显上升趋势，生化运行可耐负荷冲击，碳源投加量不变，如上升趋势明显，适度增加或降低淀粉投加量。在来水COD为90-100mg/L左右，氨氮为120-140mg/L左右，水量为2700m3/d的情况下，通过优化营养源加入量，使BOD5/CODcr比值保持在0.48左右，属易生化条件。
2.温度条件控制
在生化池投放污泥前，对废水温度连续测量一个月，废水平均水温48.4℃。微生物的生物活动与环境温度密切相关，最适宜微生物生长的水温范围是25-35℃。因此生产废水在进生化池前需经冷却塔做降温处理。经冷却塔冷却后平均水温为29.5℃，可以满足微生物生长条件。
3.溶解氧（DO）控制
在对DO实行有效控制的条件下，可同时在短程生物反应池的不同部位形成好氧区和缺氧区，在操作过程中，将溶解氧控制在合适范围内（根据具体情况进行调节）。由于曝气装置曝气管长期运行，会造成部分曝气软管堵塞以及死泥沉积，曝气不均问题。为此先把鼓风机风量调至4500～5200Nm3/H（所有曝气管重新鼓起来），反冲30分钟后，整个曝气区曝气相对均匀，污泥混合也更加均匀，再把曝气风量恢复到正常运行时的风量2800-3200Nm3/h在此运行过程中出水氨氮、COD并未出现较大波动。
4.PH条件控制
亚硝化菌有一个最佳生长环境的PH值要求。PH值对游离氨浓度有很大影响，当PH值偏碱性时，废水中分子态游离氨所占比例增加，而分子态游离氨对硝化菌的抑制要强于亚硝化菌，使亚硝化菌得以积累，为短程硝化反硝化创造条件⑶。实际操作中反应池出水调节PH在7.5～8.0之间。
5.污泥浓度（MLSS）的控制
装置运行正常以来，出水控制在COD在 60mg/L，NH3-N在10mg/L，SS在50mg/L的水平，效果较好，达到设计值要求即COD≦80 mg/L，NH3-N≦15mg/L，SS≦70mg/L但在运行中也出现过以下问题，在进水水量水质较平稳的情况下， COD出现波动和上升趋势，COD分别为81、88、96，最高达到140 mg/L，此时检测MLSS在15300 mg/L左右。 在经过对污泥排泥频数进行几天的调整后， MLSS逐步下降，出水COD也逐渐下降至120mg/L、88mg/L、68mg/L，并稳定在70mg/L左右。分析以上现象，开始随着污泥逐渐增多，微生物浓度增加，COD下降并保持在60 mg/L左右，但随着浓度污泥的进一步增加，微生物之间对于食物的竞争不断加剧，发生大量微生物死亡，由于微生物尸体不能及时排除，大量微生物尸体仍留与系统中，使COD上升。此外，污泥浓度过高妨碍充氧，在溶解氧极低时，容易使丝状菌成为优势菌种大量繁殖，导致浮泥出现，如不及时处理会造成污泥大量流失，微生物锐减，悬浮物超标，出水水质恶化⑴。
四、运行效果分析
图3外排废水氨氮浓度变化图
图中8-4表示当年8月至次年4月即生化装置投用后时段。
从图中可以看出生化装置投用后外排污水氨氮呈持续下降趋势，其中10月至次年4月出水氨氮稳定在10mg/L以下。
图4外排废水COD浓度变化图
从图中可以看出， 8月至10月生化装置投加污泥、营养源进入污泥驯化阶段，COD先呈上升趋势，后呈下降趋势，直至10月出水COD平均87.2mg/L， 表明污泥驯化成功。11月至12月逐渐减少淀粉加入量，COD下降至50mg/L左右，次年 1月至4月COD稳定保持在70 mg/L左右。
从图中可以看出，8月至10月生化装置污泥驯化阶段，由于营养源的投加，SS先呈上升趋势，后呈下降趋势，直至10月出水SS平均45mg/L。11月至次年4月SS稳定保持在50 mg/L左右。
从以上三图可看出，生化装置在次年1至4月运行期间，总体来说氨氮、COD、SS浓度稳定达标外排。
图5外排废水SS浓度变化图
五、结论
通过一段时间生化装置的运行，各项外排污染物均达标，装置整体运行较平稳。但在操作运行中，还需根据具体情况，通过观察出水数据和反应池表观状况（如反应池污水颜色、污泥沉降情况等）结合操作经验进行相应调节，随着进水氨氮浓度的提高，在以后的工作中还需进一步摸索控制，保证出水稳定达标。
参考文献
[1]刘 波 环境污染治理设施运营管理 北京：中国环境科学出版社，2006，106
[2]裴 青 赵英魁 东明渠污水可生化研究 河北省科学院学报 1994 2（4）：14-19
[3]沙之杰，杨勇 短程硝化反硝化脱氮技术综述 西昌学院报 2008 022（3）：61-64