段付岗，李清位(陕西陕化煤化工集团有限公司化肥公司　陕西华县　714100)



合成氨污水处理站SBR池遭受连续冲击的原因及对策

段付岗，李清位
(陕西陕化煤化工集团有限公司化肥公司陕西华县714100)

摘要结合合成氨装置污水处理站的实际运行情况，分析SBR池出水氨氮含量严重超标的原因。针对工艺故障原因，即连续遭受高负荷、高氨氮污水和高尿素含量污水的3次冲击，提出相应的调整措施和防范措施。

关键词合成氨污水处理SBR工艺

Causes for Continuous Impacts on SBR Pond of Ammonia Sewage Treatment Station and Countermeasures

Duan Fugang，Li Qingwei
(Chemical Fertilizer Company，Shaanxi Shanhua Coal Chemical Group Co.，Ltd.Shaanxi Huaxian 714100)

Abstract Based on actual operation conditions of ammonia sewage treatment station in ammonia plant，the causes for higher ammonia-nitrogen content in outlet water of SBR pond，which is above the index specified in exceeding standards seriously are analyzed.In connection with causes for troubles in the process，i.e.，continuous suffer from 3 impacts，including impact of high load，impact of highammonia-nitrogen sewage and impact of sewage containing high content of urea，relevant adjustment measures and preventive measures are proposed.

Keywords ammonia sewage treatment SBR process

陕西陕化煤化工集团有限公司化肥公司(以下简称陕化化肥公司)污水处理站日常处理水量约300 m3/h，达到设计能力的93％以上，可处理2套300 kt/a合成氨装置和1套520 kt/a尿素装置的生产、生活污水，并达到《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》(DB 61/224—2011)指标要求，即氨氮≤12 mg/L和COD≤50 mg/L。其中，SBR池进水中主要污染物成分为NH3-N，含量为150～300 mg/L，经处理后出水氨氮含量为0.5～5.0 mg/L，去除率达到95.5％～99.5％ ;辅助处理的污染物成分为COD，含量为200～300 mg/L，若COD含量无法满足活性污泥生长繁殖所需，则需添加甲醇予以补充，故在正常情况下，SBR工艺处理合成氨污水时的COD含量不会超标。

1　冲击过程及影响

1.1高负荷冲击

2014年8月26日09∶00，因拆除SBR池进水流量计并临时安装1根DN150 mm短管送水，SBR池被迫停止进水4 h，即2#～5#SBR池各停止进水1 h，总计约1 200 m3。当SBR池无法进水时，只能将污水积攒在均质池，待短管安装完毕后陆续加至6个SBR池内。8月26日13∶00至24∶00，从6#SBR池开始，由均质池向每个SBR池输送污水，输送量约为414 m3/h。

2014年8月26日19∶00，6#SBR池出水氨氮含量最先超标，最高达23.6 mg/L;随后，其他5个SBR池出水氨氮含量也陆续超标，达到12.2～16.2 mg/L。而6个SBR池的COD含量均在指标范围内，约为20 mg/L。2014年8月26日SBR池进、出水氨氮含量检测情况见表1。

表1　2014年8月26日SBR池进、出水氨氮含量检测情况　(mg·L－1)

1.2高氨氮和高尿素含量污水的冲击

SBR池出水氨氮含量超标前，污水处理站按原计划处理积攒在消防池内约190 m3的污水; SBR池出水氨氮含量超标后，操作人员立即关停了消防池内输送的污水。事后检测消防池内污水，其氨氮含量达3 741 mg/L，进而导致2014年9月1日SBR池进水氨氮含量由200 mg/L以下上升至342～484 mg/L。

2014年8月28日至9月4日SBR池进、出水氨氮含量检测情况见表2。

表2　2014年8月28日至9月4日SBR池进、出水氨氮含量检测情况　(mg·L－1)

1.3高尿素含量污水的冲击

2014年8月26日08∶00至27日08∶00，污水处理站连续处理老厂270 kt/a尿素装置送来的污水。该污水被送至事故池，流量为5.5 m3/h，然后以间歇方式送至均质池，再与气化污水和混合污水一起加入SBR池。在6个SBR池出水氨氮含量超标的情况下，依然没有停止输送，最终送入均质池和SBR池的水量约90 m3。

2014年8月27日，SBR池工艺状况进一步恶化，出水氨氮含量严重超标，SBR池进、出水氨氮含量检测情况见表3。

表3中的数据为便携式氨氮含量检测仪的检测值，其最大量程为38.8 mg/L。质检中心检测情况显示: SBR池出水氨氮含量＜45.0 mg/L，即SBR池出水氨氮含量显示数据为38.8 mg/L，实际在38.8～45.0 mg/L。

表3　2014年8月27日SBR池进、出水氨氮含量检测情况　(mg·L－1)

在排查过程中，发现老厂送来的污水中尿素含量高达1 800 mg/L，而氨氮含量并不高，基本保持在80～200 mg/L。事故池污水中尿素含量达到830 mg/L，而氨氮含量达到485 mg/L，因事故池一直收集火炬的排污水，其氨氮含量最高可达2 000 mg/L以上。

进一步深查全系统污水中尿素的分布情况:气化污水中尿素含量最高达885 mg/L，混合污水中尿素含量最高达273 mg/L，均质池污水中尿素含量最高达565 mg/L，3#SBR池中尿素含量达103 mg/L。

1.4遭受连续冲击对出水水质的影响

随后几天，SBR池工艺总体运行状况不佳，出水氨氮含量一直未下降，这是2014年以来污水处理站污水超标持续时间最长的一次。

8月30日09∶00，2#SBR池在采取特殊处置措施后出水氨氮含量最低降至0.62 mg/L，但后期出现反弹，只是相对于其他SBR池受冲击影响的程度较小而已。

9月2日至9月4日，2#SBR池和3#SBR池出水氨氮含量率先达标，随后4#SBR池和5#SBR池出水相继合格，6#SBR池和1#SBR池出水最后恢复正常(表2)。

2　原因分析

2.1高负荷冲击

(1) SBR池进水流量计拆除时，积攒在均质池的污水量比正常情况下多1 200 m3。在处理此污水过程中，每个SBR池平均多进水114 m3/h，即污水处理站负荷突增38％，使活性污泥受到严重冲击，这是导致SBR池出水氨氮含量全面超标的主要原因。一般情况下，加减负荷一旦超过10％，SBR池活性污泥就会受到一定的冲击;超负荷38％时，称为“严重冲击”并不为过［1］。

(2)拆除流量计期间，2#～5#SBR池停止进水1个周期，除进水和滗水2个操作工序停止外，其他工序，如搅拌、曝气、加药、排泥等正常进行。同样，减负荷时也会对活性污泥产生一定的冲击，这是9月26日3#～5#SBR池出水氨氮含量首次超标幅度较大，即受到冲击较大的原因。

(3) 6#SBR池氨氮含量率先超标的主要原因是其增加负荷早于其他SBR池1～5 h，故污泥活性提前1～5 h变差，污水氨氮超标和遭受冲击也就相应提前1～5 h。

2.2高氨氮含量污水的冲击

(1)在消化消防池积攒的污水前，未常规检测污水中的氨氮和COD含量，这是导致高氨氮含量污水冲击的重大人为失误。消防池污水中氨氮含量高达3 741 mg/L，是正常情况下回收气化污水氨氮含量的10倍，是SBR池进水氨氮含量的15倍。

(2)尽管在8 h内加入均质池的高氨氮污水仅为190 m3，但足以使送入SBR池污水中的氨氮含量由200 mg/L升高至320 mg/L，其氨氮含量升高幅度达60％，这是导致SBR工艺持续恶化的主要原因。即使正常运行时，如此高氨氮含量的污水也会导致SBR工艺受到冲击，更何况更换流量计时运行情况发生变化，对活性污泥的冲击更加严重。

(3)由表1～表3可看出，SBR池进水氨氮含量波动较大，主要是因为在线检测仪表指示不准，与质检中心的检测数据不符，而实际波动并不大。质检中心每天检测均质池的氨氮含量基本维持在180～250 mg/L。

2.3高尿素含量污水的冲击

(1)研究表明:利用SBR工艺处理含尿素污水时，当污水中尿素含量为300～350 mg/L时，曝气3 h后的尿素去除率为98.0％，残留尿素含量不足5 mg/L;当尿素含量为450～600 mg/L时，曝气6 h后的尿素去除率为90.6％，残留尿素含量为55 mg/L［2］。陕化化肥公司最大曝气时间为4 h，故前者不会冲击SBR工艺，而后者可能造成冲击。

(2)由老厂尿素装置送入污水处理站的污水量约130 m3，使用量约90 m3，其污水中氨氮含量并不高，而尿素含量高达1 800 mg/L;且受气化污水的影响，2014年9月1日至2日均质池的尿素含量达到544～565 mg/L，故导致SBR工艺遭受第3次冲击，即高含量尿素污水的冲击。

(3)老尿素装置个别机泵泄漏尿液是引起老厂污水中尿素含量高的主要原因，而气化污水中的尿素含量高则是由解析废液送气化工序除氧器的阀门内漏所引起。

2.4其他原因的影响

(1)由表2可知，2#SBR池出水氨氮含量合格后又再次超标，其主要原因: 2014年8月28日至29日，2#SBR池停止进水1个周期并进行闷曝，收到了一定效果，使出水合格，但后又遭受第3次冲击而再次超标。

(2)污水处理站受到冲击后，在调整过程中水质迟迟不能恢复正常的主要原因是由SBR池加甲醇量不足所致。SBR池出水COD含量基本保持在20～40 mg/L，而2014年9月1日至9月2日出水COD含量下降至10～11 mg/L，故判断外来污水中COD含量普遍较低，无法满足活性污泥所需的正常营养量，导致处理能力下降，出水氨氮含量始终超标。

2014年8月29日至9月3日SBR池出水COD含量检测情况见表4。

表4　2014年8月29日至9月3日SBR池出水COD含量检测情况　(mg·L－1)

(3) 2#SBR池和3#SBR池出水氨氮含量率先合格，其主要得益于先在2#SBR池曝气阶段多加甲醇5 min，其他SBR池依次多加甲醇。

(4) 1#SBR池出水合格较晚的原因是加碱阀内漏。1#SBR池24 h连续加碱，导致较其他SBR池的pH偏高，2014年9月2日pH平均达8.3，最高达9.5。

(5) 6#SBR池出水合格较晚的原因是其强制循环搅拌泵B因轴封泄漏无备件而停运8 d，破坏了活性污泥的生存条件，最终导致出水超标而无法恢复。

3　调整措施

(1)无论污水处理站出水是否超标，按正常渠道将处理后的废水送至中水回用站，经再次处理后送回生产装置循环利用。只有中水回用站排出的浓水方可通过总排口排放，这样即使污水处理站出水超标，也能保证总排口的出水达标。当然，其前提条件是污水处理站出水不能严重超标。

(2)当6个SBR池出水中的氨氮含量陆续超标时，逐渐将每个SBR池的曝气时间延长至最大值240 min。

(3)曝气时间调整至最长且效果不明显时，依次开大每个SBR池曝气风机的出口蝶阀，使风机运行电流达到额定值190 A。

(4) SBR池出水超标后，立即停止处理消防池积攒的污水，待条件具备时再处理。

(5)当发现老厂污水中尿素含量偏高时，立即停止处理事故池储存的老厂污水，同时停止向事故池输送老厂污水。

(6)发现气化污水中尿素含量偏高时，立即停止向气化除氧器输送来自520 kt/a尿素装置的解析废液，将其送入消防池储存。

(7) 6个SBR池逐个停止进水1个周期，并实施闷曝。2014年8月31日，3#SBR池和6#SBR池先实施闷曝;9月1日，再闷曝其他4个SBR池。

(8)在出水中的COD含量较低时，立即增加SBR池的甲醇加入量，将硝化阶段添加甲醇的时间延长5 min，即硝化段加甲醇10 min，反硝化段加甲醇10 min，小计加甲醇20 min。

(9)用新的DN20 mm球阀替换1#SBR池加碱阀;每个SBR池进水时，均应按要求及时手动添加碱液，杜绝多加、少加或不加的现象。

(10)安装流量计期间，SBR池2 h内无法进水，故将污水切入消防池，待日后再处理。

4　防范措施

4.1高负荷冲击的防范

(1)根据陕化化肥公司污水处理站的运行经验，当负荷突然增加且超过10％时，便会造成SBR池出水氨氮含量超标，故应严格控制负荷的增量。而负荷突然降低10％时的影响并不大，但也不能忽视之。

(2)拆装流量计的过程中，SBR池停止进水后，应将送入均质池的污水改送消防池，待具备条件时再予以处理，以有效防止冲击活性污泥。

(3)若污水继续送入均质池而不送入SBR池，也可防范高负荷的冲击，但会造成均质池高液位运行，影响污水的均质效果。

(4) 2#～5#SBR池停止进水时，需启动搅拌和曝气2个操作工序，而加甲醇、加碱、滗水、排泥工序均可停止，以消除负荷突降所造成的冲击影响。

4.2高氨氮含量污水冲击的防范

(1)处理任何污水前，应检测其中的氨氮和COD含量，预估可能突发的异常情况，否则严禁处理。

(2)消防池容量为10 000 m3，可储存应急状态下的高氨氮含量(3 741 mg/L)污水;在液位不超过1/3的前提下可长期搁置，以便自然挥发而降低其中氨氮含量。

(3)必须处理消防池内高氨氮含量污水时，应坚持少量、均衡和配水的原则，以不影响SBR工艺运行为前提，确保均质池污水中氨氮含量≤280 mg/L。

(4)配水方案:污水先由消防池的大泵送入初期雨水池，再由初期雨水池的小泵送入均质池，以雨水池作为计量工具，逐池消化，以避免对SBR池造成冲击。

4.3高尿素含量污水冲击的防范

(1)老厂污水送污水处理站前必须先化验再输送，要求其中氨氮含量≤200 mg/L、尿素含量≤300 mg/L，合格后方可送入污水处理站。

(2)污水处理站在处理事故池的老厂污水前，同样应先检测再确定方案，然后送至均质池，并确保均质池污水中尿素含量≤200 mg/L。

(3)保持尿素装置解析废液中尿素含量≤300 mg/L，否则禁止送入气化工序灰水系统和污水处理站。

(4)无论是消防池的高氨氮含量污水，还是事故池的高尿素含量污水，处理前必须保证SBR工艺运行稳定、出水合格。

4.4其他防范措施

(1)及时检测污水中的C，N和P含量，及时调整并保持C∶N∶P =100∶50∶1，以确保活性污泥营养充足，污泥活力充沛。将甲醇添加时间延长5 min后，第2天的SBR池出水氨氮含量全面下降，直至合格。

(2)加强设备检修和管理，严格执行抢修不过夜制度，及时消除阀门内漏现象，立即修复无备机的设备。更换加碱阀和修复强制循环搅拌泵B后，第2天1#SBR池和6#SBR池出水即合格。

(3)加强在线检测仪器的维护保养，保持SBR池进、出口氨氮和COD含量检测数据准确，以利于工艺调整的时效性。

(4)在每个SBR池停止进水或实施闷曝期间，均应保持连续搅拌和曝气，但应停止加碱和加甲醇。

5　结语

SBR污水处理工艺在国内主要用于处理城市生活污水和有机工业污水，即处理低氨氮含量污水和高COD含量污水，很少用于处理合成氨工业的高氨氮含量污水。陕化化肥公司采用SBR工艺处理高氨氮含量污水以来，最大处理水量达7 680 m3/d，氨氮折标量超过1 900 kg/d，能满足2×300 kt/a合成氨和520 kt/a尿素装置工业污水处理的要求，充分验证了SBR工艺技术的成熟性和先进性，也充分肯定了活性污泥工业化生产的优越性和可操作性，为SBR工艺技术的应用和发展拓宽了道路。

目前，陕化化肥公司合成氨污水处理站正在尝试同时处理老厂的2套尿素装置(270 kt/a和130 kt/a各1套)的工业污水，并在条件成熟时，还将进一步尝试处理陕化比迪欧公司1，4-丁二醇装置排放的高COD含量污水，以充分发挥SBR工艺的优势，为陕化集团污水综合治理作出更大贡献。

参考文献

［1］段付岗，贾海燕.陕化化肥公司改善污水处理站运行状态的措施与经验［J］.煤炭加工与综合利用，2014(4) : 57-62.

［2］付文博.SBR工艺处理高浓度尿素废水的试验研究［D］.哈尔滨:哈尔滨工业大学，2007.

(收到修改稿日期2014-12-05)

作者简介:段付岗(1968—)，男，化工工艺高级工程师，国家注册安全工程师，陕化化肥公司安环部部长，长期从事磷复肥和煤化工的生产、技术、安全、环保等管理工作; duanfg2009@163.com。

中图分类号:X781.4

文献标识码:B

文章编号:1006-7779(2016) 01-0029-05