社区：
Pilot s tudy on fertilizer plant indus trial was tewater treatment
by upflow and downflow biological aerated filter
Wan Xiaofang1, Wang Xiaojun1, Guo Jingyu2, Xu Xiaoping2, Lin Huifang2, He Chunmei2
( 1. Paper and Environmental Engineering College of South China University of Technology, Guangzhou 510640,
China; 2. Research Institute of Wulumuqi Petrochemical Company,CNPC, Wulumuqi 830019, China)
Abs tract: To treat the fertilizer industrial wastewater, two sets of 60 L/h biological aerated filter are running
simultaneously in the pilot-plant. The data show that the up-flow BAF has better COD and ammonia - nitrogen
removals than down-flowBAF.When the CODloading of influent comes to 3.49 kg/(m3·d) , the CODof up-floweffluent
is 45mg/L, and its removal rate is 89.5%; when the ammonia- nitrogen loading is 0.4 kg/(m3·d) , the ammonia- nitrogen
of up-floweffluent is 8 mg/L. Thus, the effluent meets the requirements of recycled cooling water standard. However,
the effluent COD and ammonia- nitrogen of the down-flowBAF are 123 mg/L and 15 mg/L respectively.
Key words : fertilizer industrial wastewater; biological aerated filter; biological treatment
西北地区某石化公司化肥厂有两套54 万t /h
的合成氨装置, 排放废水10 000 m3 /d。经调查表明,
化肥厂外排废水含尿素、甲醇、装置泄漏的氨气和少
量氰化物等污染物质, COD 在100 ~ 250 mg/L, 氨氮
10 ~ 100 mg/L、悬浮物< 50 mg/L, 能满足GB 8978—
1988 的二级排放标准, 但远远达不到回用作循环水
补水的指标。
近年来, 由于企业发展对工业水的需求量逐年增
加, 意识到污水回用作循环冷却水补水将带来可观的
经济效益和环境效益。因此, 选用占地面积少、生物量
大、处理能力强的曝气生物滤池(BAF) 工艺〔1～4〕对外排
废水进行可生化性研究, 使废水达到回用指标。
1 实验方法
1.1 实验装置及流程
上向流工艺流程见图1, 下向流工艺流程见图2。试验用水取自某石化公司化肥厂一二化总排污
水口, 用潜水泵抽入罐车, 然后运到中试场地水槽
中。计量泵将污水泵入到反应柱, 装置设计处理能力
60 L/h, 气源是工艺压缩空气。柱高为4 000 mm, 直
径300 mm, 厌氧区高度2 000 mm, 石块垫层高度
200 mm, 填料高度2 500 mm, 保护高度1 000 mm,
填料直径2 ~ 4 mm, 密度1.012 g/mL, 积密度0.545
g/mL。包括挂膜在内实验时间3 个月。
1.2 分析方法
( 1)COD: 重铬酸盐法, HATCH 公司COD 快速
测定仪; ( 2) 氨氮: 纳氏试剂分光光度法, 751 分光光
度计; ( 3) 浊度: HATCH 公司2100P 浊度计; ( 4)
NO2
-、NO3
- : 分光光度法。
1.3 实验运行参数
实验运行参数见表1。
表1 实验运行参数
pH 水温/℃ 气水比 反冲洗气强度/ (m3·m-2·h-1) 反冲水强度/ (m3·m-2·h-1) 水力停留时间/h
8.0 ~ 9.0 15 ~ 50 3∶1~ 8∶1 14 7 4.5
2 实验结果与讨论
2.1 挂膜处理
实验期间上下向流工艺同时运行, 以比较其出
水水质来评价效果的好坏。上向流工艺采用气水同
向流, 下向流工艺采用气水逆向流, 反冲洗采用此装
置的工艺出水, 气水均自下而上流经陶粒层。由于要
处理的废水为不易生物降解的低浓度废水, 所以采
用接种强化挂膜, 以加强挂膜效果, 减少挂膜时间。
将废水处理厂污泥回流池剩余活性污泥直接加入反
应柱中, 同时加入一定量的有机及无机营养物〔营养
物的投加按m(C) ∶m(N) ∶m( P) = 100 ∶5 ∶1〕以保证
微生物生长的需要, 然后闷曝3 d。3 d 后小流量间断
进待处理废水, 使微生物逐渐适应进水水质, 待出水
变清澈后, 逐渐增加废水流量, 直至达到设计要求为
止。经过20 d 的连续运转, CODCr 去除率稳定在
70%, 确认挂膜完成。
2.2 两种工艺对氨氮的去除效果比较
从图3 知, 上向流具有更好的脱除氨氮的能
力, 出水的氨氮低于下向流出水。当氨氮负荷为
0.4 kg/(m3·d) 时, 上向流出水氨氮8 mg/L, 下向流
出水氨氮15 mg/L, 表现出优异的硝化反硝化功能。
结合硝酸根和亚硝酸根的数据表明: 在离BAF 柱底部2 m 处存在一个氨氮脱除的突变点。关于上向流
工艺较佳的去除氨氮的机理还在进一步探索中〔5〕。2.3 两种工艺对COD 的去除效果比较
由图4 知, 在正常运行初期下向流工艺表现
出比上向流工艺更好的处理能力, 在COD 负荷
1.2 kg/(m3·d) 下, 下向流出水COD< 50 mg/L, 去除
率70%。随着运行周期的延长, 上向流的出水水
质变好, 对COD 的去除率增加, 在COD 负荷为
3.49 kg/(m3·d) 时, 出水COD45 mg/L, 去除率为
89.5%, 下向流出水COD 为123 mg/L
2.4 两种工艺对出水浊度的去除情况
由图5 知, 两种工艺能够显著降低浊度, 平均去
除率达99%, 尤其是上向流出水, 在较低曝气比时,
出水浊度和悬浮物都较低, 这说明陶粒表面的生物
膜发挥了生物氧化和截留作用, 使废水中的悬浮物
在较短水力停留时间内得到去除。2.5 上下向流工艺出水pH 的变化情况
由图6 知, 化肥废水氨氮含量高, 偏碱性, 通过
曝气生物滤池后, 由于氨氧化细菌和硝化细菌的作
用, 将废水中的氨氮和有机胺转化为亚硝酸根和硝
酸根, 从而使出水碱度下降。尤其是上向流工艺, 出
水pH 平均下降1 个单位, 最高降低2 个单位。若回
用到循环水系统, 将减少工艺加酸量, 减少换热器的
结垢和垢下腐蚀。2.6 上下向流工艺反冲洗效果比较
实验期间还发现下向流工艺易于堵塞, 反冲洗
频率高; 而上向流工艺具有反冲洗次数少, 反冲洗周
期长的优点, 且下向流工艺抗有机负荷和氨氮负荷
冲击的能力弱于上向流。因此综合考虑工程应用上
优选上向流工艺。
3 结论
同时运行上下向流BAF 装置处理化肥工业废
水, 使出水水质达标回用。实验表明上向流工艺比下
向流工艺有如下的优势:
( 1) 在降解有机物去除COD 方面, 上向流表现
出逐渐增加的能力, 在COD 负荷为3.49 kg/(m3·d)时, 出水COD45 mg/L, 去除率为89.5%。
( 2) 在整个实验期间, 上向流工艺的脱氨氮能力
非常出色, 当氨氮负荷为0.4 kg/(m3·d) 时, 上向流
出水的氨氮为8 mg/L, 脱除率为82%。
( 3) 在实验初期, 上向流出水的浊度高于下向
流出水, 但随着装置的运行, 上向流陶粒的微生物
膜的浓度增加, 对进水悬浮物的捕集作用明显, 上
向流出水越来越清澈, 对浊度的去除率为99%。
( 4) 上向流工艺出水碱度明显降低, 当回用于循
环水补水时, 将降低系统的加酸量, 减轻设备的腐
蚀, 维持装置的长周期运行。
[ 参考文献]
[ 1]Mann A T, Tepenson T S. Modelling biological aerated for waste
treatment[ J] . Wat. Res., 1997, 31( 10) : 2 443 - 2 448.
[ 2]Gilmore K R, Husovitz K J. Influence of organic and ammonia loading
of nitrifier activity and nitrification performance for a two- stage
biological aerated filter system[ J] . Wat. Sci. Tech., 1999, 39 ( 7) :
227 - 234.
[ 3]Westerman P W, Bicudo J R, Kantardjieff A. Upflow biological
aerated filters for the treatment of flushed swine manure[ J] . Bioresource
Technology, 2000, 74( 3) : 181 - 190.
[ 4]Moore R, Quarmby J, Stephenson T. The effects of media size on
the performance of biological aerated filter[ J] . Wat. Res., 2001, 35
( 10) : 2 514 - 2 522.
[ 5] 马军, 邱立平. 曝气生物滤池中的亚硝酸盐积累及其影响因子[ J] .
环境科学, 2003, 24( 1) : 84 - 90.
[ 作者简介] 万小芳(1970— ) , 1992 年毕业于四川大学, 现于华南理
工大学资源科学与造纸工程学院攻读博士学位, 工程师。
电话: 020- 80595570, E-mail: kelain@126.com
