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【摘 要】 采用新型悬浮填料A/O工艺处理高氨氮废水，通过实验观察反应体系中C/N比、HRT及悬浮填料的投加率等条件变化对废水氨氮的去除率的影响，确定最佳的反应条件。实验结果表明，当填料投加率为50%，HRT为18h，C/N比为10时，氨氮的去除效率可达到95%以上，出水达到国家一级排放标准。
【关键词】 悬浮填料；A/O；氨氮；乳化炸药废水
乳化炸药的生产过程中需排放的高浓氨氮废水，其主要的成分主要为硝酸铵、乳化剂、石油类物质（主要是石蜡等高级烃类物质），是典型的“低碳高氮”型废水，使用传统生化处理难度大。目前主要的脱氮技术有：吹脱法[1]、化学沉淀法[2]、离子交换法[3]、膜法[4]，折点加氯法[5]、湿式氧化法[6]、电化学法[7]、生物脱氮法[8-10]等，在上述处理方法中，物化处理方法存在着操作工序繁琐，易造成二次污染或成本较高，对设备和技术的要求较高等诸多限制因素，而传统生物处理工艺则无法直接处理高浓度氨氮废水，且处理效率不高，耐冲击负荷能力差。
悬浮填料生物反应器是目前污水处理领域研究的热点之一，具有运行稳定、抗冲击负荷能力强、脱氮除磷效果好等优点，其主要的原理是通过向反应器中投加一定量的悬浮填料，提高池中的微生物数量增加生物处理效率。填料比表面积大且密度接近于水，在曝气时，填料随水流自由流动而呈完全混合态，增强微生物和外界环境的传质过程，提高废水的处理效率。基于悬浮填料生物反应器的优点，我們决定采用新型悬浮填料结合传统脱氮工艺A/O法处理高氨氮乳化炸药生产废水，强化生物脱氮效率，使出水达标排放。
1. 研究内容及预期目标
浙江某乳化炸药厂生产规模为12000t/a乳化硝酸铵炸药，生废水平均排放量为20m3/d。通过工艺物料平衡及检测分析确定废水的主要成分有：硝酸铵、石蜡等高级烃、乳化剂等。具体水质情况如下表所示：
研究内容：基于对乳化炸药废水水质水量情况的了解结合以往的工程经验，将实验主要分为两个阶段，一是物化阶段，通过隔油池和气浮法除去溶解性较小的乳化剂和石蜡等高级烃物质；二是生化阶段，通过悬浮填料生物膜法结合A/O工艺进行生物脱氮最后废水达标排放。
（1） 物化阶段-隔油池+气浮；根据实验观察及现场水样的采集分析结果表明，生产废水经隔油池隔油后能除去大部分的石油类物质，在后续工序中加上气浮能保证完全除去石油类物质，从而避免对后续生化产生不利影响。故在本实验中，该阶段不作重点的研究。
（2） 生物脱氮阶段：废水经隔油池隔油和气浮等物化处理后，能除去绝大部分的石油类物质，从而使COD大幅度下降，物化出水清澈透明，其主要污染物仅为残留的硝酸铵，根据氨氮厌氧氧化机理及氨氮反硝化机理确定前置反硝化工艺（即A/O法）适合处理这个硝酸铵废水，投过向A/O池投加一定量的悬浮填料，似的悬浮填料生物膜法与传统活性污泥法相结合，强化系统的对氨氮的硝化反硝化作用，增加微生物的浓度，提高处理效率，增强系统那冲击负荷能力。在实验过程中，我们对悬浮填料的投配率、废水停留时间、碳氮比等因数对生物脱氮效率的影响进行了研究，从而确定最佳的工艺调节。
项目预期目标：确定适用于某乳化炸药厂生产废水的处理工艺，具有处理工序简单、运行成本低，脱氮效率高，出水达到国家一级排放标准。
2. 实验结果
根据实际的水样采样分析结果，分析该生产废水的水质水量特点，废水中的石油类物质可经隔油池+气浮处理除去，所以本工艺的主要任务是处理废水中的硝酸铵物质。本着废水处理站低运行成本，操作简便，性能稳定的特点，我们悬着生化脱氮处理方法。为了使处理出水达到项目预期要求，我们针对该乳化炸药生产废水进行了悬浮填料生物膜法结合A/O工艺的实验研究，结果如下所述。
该乳化炸药生产废水经物化处理出水后是典型的高氮低碳型水，可生化性差，直接进生化处理系统，无法现实生物脱氮的要求，故须引入生活污水提高废水的B/C比，提高可生化性。
生物脱氮实验：选用的悬浮填料为Φ25mm×12mm，比表面积为500㎡/m3，比重小于1。填料投加率为50%，A/O停留时间为18h，A段6h，O段12h，进水PH为7.5-8.0之间，好氧段溶解氧为4.5mg/m3，C/N比为10，引入生活污水作为补充碳源，内回流比为100%，系统对氨氮的除去率达到95.5%，TN的去除率达到90.4%，出水达到国家一级排放标准。因此采用悬浮调料生物膜法结合A/O法工艺可有效除去废水中硝酸铵，使废水达标排放。
3.乳化炸药生产废水处理工艺选择
通过现场采样分析检测，该乳化炸药生产废水主要的污染物为氨氮、硝态氮、石油类物质、SS。其中石油类物质和SS可通过隔油池、气浮除去。故废水处理工艺的重点是硝酸铵的去除，根据硝酸铵物质的特性及生物脱氮的要求，废水的处理工艺选择悬浮填料A/O工艺，利用微生物菌群附着在悬浮填料巨大的表面积上，提高微生物的数量，同时实现固体停留时间和水利停留时间的分离，有利于世代周期长的硝化菌及反硝化菌的生长，使得系统的生物脱氮能力提高。具体工艺如下图所示：
上述工艺流程说明：生产废水先进入隔油池，经隔油处理去除大部分的石油类物质，再经泵提升进入气浮处理系统，进一步去除油类物质和SS，废水自流进入生化调节池与生活污水混合，再经提升泵提升进入悬浮填料的A/O池，通过硝化菌和反硝化菌的硝化和反硝化作用去除废水中的氨氮、硝酸根和亚硝酸根离子，使废水达标排放或综合回用。
某乳化炸药厂生产废水经上述处理工艺处理出水水质见下表：
4.结论
悬浮填料具有比表面积大、易挂膜、附着微生物量大，耐冲击负荷高，处理效率高等特点。在处理高氨氮废水启动阶段时无须引进接种污泥，可直接挂膜培养，操作方便、易于管理。悬浮填料结合传统A/O脱氮工艺处理乳化炸药生产废水，当填料投加率50%，C/N为10，HRT18h时，氨氮的去除率达到95%以上，总氮的去除率达到90%以上，出水达到国家一级排放标准，且废水站的运行成本较低，操作程序简便，出水水质稳定。
参考文献：
[1]蔡秀珍，李吉生.吹脱法处理高浓度氨氮废水实验[J].环境科学动态.1998，21-23
[2]文艳芬，唐建军，周康根.MAP化学沉淀法处理氨氮废水的工艺研究[J].工业用水与废水.2008，39（6）：33-36.
[3]杨朗，李志丰.低浓度氨氮废水的离子交换法脱氮[J].环境工程学报.2012，6（8）：2715-2719.
[4]杨晓奕，蒋展鹏，潘咸峰.膜法处理高浓度氨氮废水的研究[J].水处理技术，2003，9（2）：85-88.
[5]宋卫峰，骆定法，王孝武，等.折点氯化法处理高NH3-N含钴废水试验与工程实践[J].环境工程，2006，（5）：12-13.
[6]付迎春，钱仁渊，金鸣林.催化湿式氧化法处理氨氮废水的研究[J].煤炭转化.2004，27（2）：72-75.
[7]鲁剑，张勇等.电化学氧化法处理高氨氮废水的试验研究[J].安全与环境工程.2010，17（2）：51-53.
[8]宋增忠，邓彪，刘东方，等.悬浮填料复合A/O工艺脱氮性能研究[J].市政公用建设.2008（1）：50-52
[9]王学江，夏四清，张全兴，等.悬浮填料生物莫A/O法处理石化废水试验研究[J].2001，21（6）：26-31.
[10]饶应福，夏四清，陈轶波，等.悬浮填料生物反应器处理低浓度氨氮的动力学特性分析[J].环境工程.2005，23（5）：7-9.
【关键词】 悬浮填料；A/O；氨氮；乳化炸药废水
乳化炸药的生产过程中需排放的高浓氨氮废水，其主要的成分主要为硝酸铵、乳化剂、石油类物质（主要是石蜡等高级烃类物质），是典型的“低碳高氮”型废水，使用传统生化处理难度大。目前主要的脱氮技术有：吹脱法[1]、化学沉淀法[2]、离子交换法[3]、膜法[4]，折点加氯法[5]、湿式氧化法[6]、电化学法[7]、生物脱氮法[8-10]等，在上述处理方法中，物化处理方法存在着操作工序繁琐，易造成二次污染或成本较高，对设备和技术的要求较高等诸多限制因素，而传统生物处理工艺则无法直接处理高浓度氨氮废水，且处理效率不高，耐冲击负荷能力差。
悬浮填料生物反应器是目前污水处理领域研究的热点之一，具有运行稳定、抗冲击负荷能力强、脱氮除磷效果好等优点，其主要的原理是通过向反应器中投加一定量的悬浮填料，提高池中的微生物数量增加生物处理效率。填料比表面积大且密度接近于水，在曝气时，填料随水流自由流动而呈完全混合态，增强微生物和外界环境的传质过程，提高废水的处理效率。基于悬浮填料生物反应器的优点，我們决定采用新型悬浮填料结合传统脱氮工艺A/O法处理高氨氮乳化炸药生产废水，强化生物脱氮效率，使出水达标排放。
1. 研究内容及预期目标
浙江某乳化炸药厂生产规模为12000t/a乳化硝酸铵炸药，生废水平均排放量为20m3/d。通过工艺物料平衡及检测分析确定废水的主要成分有：硝酸铵、石蜡等高级烃、乳化剂等。具体水质情况如下表所示：
研究内容：基于对乳化炸药废水水质水量情况的了解结合以往的工程经验，将实验主要分为两个阶段，一是物化阶段，通过隔油池和气浮法除去溶解性较小的乳化剂和石蜡等高级烃物质；二是生化阶段，通过悬浮填料生物膜法结合A/O工艺进行生物脱氮最后废水达标排放。
（1） 物化阶段-隔油池+气浮；根据实验观察及现场水样的采集分析结果表明，生产废水经隔油池隔油后能除去大部分的石油类物质，在后续工序中加上气浮能保证完全除去石油类物质，从而避免对后续生化产生不利影响。故在本实验中，该阶段不作重点的研究。
（2） 生物脱氮阶段：废水经隔油池隔油和气浮等物化处理后，能除去绝大部分的石油类物质，从而使COD大幅度下降，物化出水清澈透明，其主要污染物仅为残留的硝酸铵，根据氨氮厌氧氧化机理及氨氮反硝化机理确定前置反硝化工艺（即A/O法）适合处理这个硝酸铵废水，投过向A/O池投加一定量的悬浮填料，似的悬浮填料生物膜法与传统活性污泥法相结合，强化系统的对氨氮的硝化反硝化作用，增加微生物的浓度，提高处理效率，增强系统那冲击负荷能力。在实验过程中，我们对悬浮填料的投配率、废水停留时间、碳氮比等因数对生物脱氮效率的影响进行了研究，从而确定最佳的工艺调节。
项目预期目标：确定适用于某乳化炸药厂生产废水的处理工艺，具有处理工序简单、运行成本低，脱氮效率高，出水达到国家一级排放标准。
2. 实验结果
根据实际的水样采样分析结果，分析该生产废水的水质水量特点，废水中的石油类物质可经隔油池+气浮处理除去，所以本工艺的主要任务是处理废水中的硝酸铵物质。本着废水处理站低运行成本，操作简便，性能稳定的特点，我们悬着生化脱氮处理方法。为了使处理出水达到项目预期要求，我们针对该乳化炸药生产废水进行了悬浮填料生物膜法结合A/O工艺的实验研究，结果如下所述。
该乳化炸药生产废水经物化处理出水后是典型的高氮低碳型水，可生化性差，直接进生化处理系统，无法现实生物脱氮的要求，故须引入生活污水提高废水的B/C比，提高可生化性。
生物脱氮实验：选用的悬浮填料为Φ25mm×12mm，比表面积为500㎡/m3，比重小于1。填料投加率为50%，A/O停留时间为18h，A段6h，O段12h，进水PH为7.5-8.0之间，好氧段溶解氧为4.5mg/m3，C/N比为10，引入生活污水作为补充碳源，内回流比为100%，系统对氨氮的除去率达到95.5%，TN的去除率达到90.4%，出水达到国家一级排放标准。因此采用悬浮调料生物膜法结合A/O法工艺可有效除去废水中硝酸铵，使废水达标排放。
3.乳化炸药生产废水处理工艺选择
通过现场采样分析检测，该乳化炸药生产废水主要的污染物为氨氮、硝态氮、石油类物质、SS。其中石油类物质和SS可通过隔油池、气浮除去。故废水处理工艺的重点是硝酸铵的去除，根据硝酸铵物质的特性及生物脱氮的要求，废水的处理工艺选择悬浮填料A/O工艺，利用微生物菌群附着在悬浮填料巨大的表面积上，提高微生物的数量，同时实现固体停留时间和水利停留时间的分离，有利于世代周期长的硝化菌及反硝化菌的生长，使得系统的生物脱氮能力提高。具体工艺如下图所示：
上述工艺流程说明：生产废水先进入隔油池，经隔油处理去除大部分的石油类物质，再经泵提升进入气浮处理系统，进一步去除油类物质和SS，废水自流进入生化调节池与生活污水混合，再经提升泵提升进入悬浮填料的A/O池，通过硝化菌和反硝化菌的硝化和反硝化作用去除废水中的氨氮、硝酸根和亚硝酸根离子，使废水达标排放或综合回用。
某乳化炸药厂生产废水经上述处理工艺处理出水水质见下表：
4.结论
悬浮填料具有比表面积大、易挂膜、附着微生物量大，耐冲击负荷高，处理效率高等特点。在处理高氨氮废水启动阶段时无须引进接种污泥，可直接挂膜培养，操作方便、易于管理。悬浮填料结合传统A/O脱氮工艺处理乳化炸药生产废水，当填料投加率50%，C/N为10，HRT18h时，氨氮的去除率达到95%以上，总氮的去除率达到90%以上，出水达到国家一级排放标准，且废水站的运行成本较低，操作程序简便，出水水质稳定。
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