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高濃度氨氮廢水處理改造擴容與運行效果分析

文檔作者：張東曙文檔來源：上海世淵環保科技有限公司		更新日期： 2026年05月30日	點擊數：
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上一篇：高濃度氨氮廢水處理項目工藝設計與應用

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觀察研究
141
《資源節約與環保》　 2025 年第 5 期
高濃度氨氮廢水處理改造擴容與運行效果分析
張東曙
（上海世淵環保科技有限公司，上海 200000）
摘要：某企業因生產調整，導致高濃度氨
氮廢水水量水質變化很大，原有高濃度氨氮廢
水處理設施無法滿足當前需求，需要進行改造
擴容，并且要求設施改造期間不能影響企業正
常的廢水處理。改造中取消原有UASB 單元，
設計采用傳統硝化反硝化工藝，經過6 個月的
不停產改造和調試，系統成功全線貫通，并按照
處理水量200 m3/d、生化進水COD 5200 mg/L、
生化進水氨氮800 mg/L 的企業要求對系統進行
了滿負荷運行測試。測試結果顯示，在進入系
統污染物總量達到甚至超過約定的情況下，生
化系統運行穩定，出水各項指標穩定達標，生化
出水COD、氨氮、TN 分別為66～164 mg/L、
0.9～4 mg/L、7.1～20 mg/L，充分表明了系統
具有很強的脫氮能力及抗沖擊能力。
關鍵詞：高濃度氨氮廢水；MBR；改造；
硝化反硝化
高濃度氨氮廢水主要來源于化工、制藥、
食品加工、養殖、垃圾填埋場等領域[1]，其成
分復雜，處理難度大，不僅對環境構成威脅，
還給企業的可持續發展帶來很大壓力，是環保
領域面臨的一大挑戰。因此，探索和實施有效
的高濃度氨氮廢水處理技術顯得尤為重要[2]。
目前，關于高濃度氨氮廢水處理的研究很
多[3-5]，主要分為物化法和生物法。物化法有
吹脫法、離子交換法、折點氯化法、化學沉淀
法、膜分離法、高級氧化法、電解法等；生物
法包括傳統硝化反硝化、同步硝化反硝化、短
程硝化反硝化、厭氧氨氧化等。其中，傳統的
硝化反硝化工藝被認為是當前最為經濟穩定有
效的處理方法，但該工藝有其局限性，一般只
適用于進水氨氮濃度＜ 200 mg/L 的廢水[4]。
本文以某企業的高濃度氨氮廢水處理站改
造工程為例，探討如何利用傳統的硝化反硝化
工藝處理進水氨氮濃度＞ 1000 mg/L 的有機廢
水，以期為同類項目提供參考。
1　項目背景
某企業主要從事鋰電池化學品和電容器化
學品的生產銷售，原有高濃度氨氮廢水處理設
施的處理對象是其廠區產生的工藝廢水、公輔
排水和生活污水。該企業由于生產調整，導致
廢水水質發生很大變化，原有設施無法滿足達
標處理需求，因此需對設施進行改造，以提高
廢水處理能力，降低出水TN 及其他污染物濃
度，提升系統抗風險能力。
2　原有設施基本情況
2.1　處理水量及水質
某企業高濃度氨氮廢水處理站處理水量
＜200 m3/d，厭氧池進水COD 平均約2800 mg/L、
氨氮平均約280 mg/L、TN 平均約300 mg/L；
要求出水滿足《電子工業水污染物排放標準》
（GB 39731-2020）表1 中的電子專用材料排
放標準、《污水排入城鎮下水道水質標準》（GB/
T 31962-2015）表1 中的B 級標準；總排口氟
化物指標需達到《無機化學工業污染物排放標
觀察研究
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《資源節約與環保》　 2025 年第 5 期
準》（GB 31573-2015）的標準。該企業廢水
站進出水水質及排放限值如表1 所示。
2.2　工藝流程
某企業高濃度氨氮廢水處理站原廢水處理
工藝流程如圖1 所示。
2.3　構筑物情況
某企業高濃度氨氮廢水處理站現有廢水
處理構筑物除了調節池為地下混凝土池外，
其余各池均為地下5 m、地上2 m 的鋼砼結構，
其構筑物有效容積如表2 所示。
3　改造方案
3.1　處理目標
某企業高濃度氨氮廢水處理站要求改造后
生化系統滿足200～300 m3/d 處理規模，進水
及出水水質要求如表3 所示。在此基礎上，當
水量提升時，相應污染物濃度會有所降低，基
本維持污染物總量不變。
3.2　改造思路
某企業高濃度氨氮廢水處理站的廢水水質
特點是可生化性好、氨氮高，因此改造后仍以
生化處理為主體工藝，并提升系統的生物脫氮
能力。改造中要盡可能利用現有構筑物，滿足
生物脫氮缺氧池和好氧池的池容需求。
改造時，保留一沉池調節pH、加藥沉淀
（正常運行時無需投加）的功能，以穩定后續
生化系統的進水水質；由業主負責含氟廢水的
單獨收集預處理，提高除氟效果，預處理后再
排入調節池；由于厭氧池對污染物的去除效果
不佳，COD 去除率＜ 15%，因此考慮將其中
的1 座厭氧池改造為缺氧池、1 座改造為好氧
池，以滿足改造后高濃度氨氮廢水的處理需要；
由于現有MBR 膜直接放置在好氧池內，當進
行膜清洗時，好氧池內會出現大量泡沫，因此
考慮在原缺氧罐處單獨修建MBR 池，與好氧
池分開，以保證洗膜時不會影響好氧池污泥；
由于生化處理只能去除部分TP，而生化出水
中的TP 需在現有二沉池中進行加藥去除，因
此保留二沉池現有設備及功能不變。
改造后，缺氧池、缺氧罐可由業主方改作
表1　高濃度氨氮廢水處理站進出水水質及排放限值
指標進水出水
企業內控
標準
排放限值
pH/ 無量綱7.5～8.5 7.8 6～9　6～9　
COD/（mg/L） 約2800 92 ≤ 200 ≤ 500
BOD5/（mg/L） — — ≤ 150 ≤ 300
SS/（mg/L） — — ≤ 40 ≤ 400
氨氮/（mg/L） 約280 4.5 ≤ 15 ≤ 45
TN/（mg/L） 約300 50 ≤ 35 ≤ 70
TP/（mg/L） 約15 2 ≤ 3 ≤ 8
氟化物/（mg/L） — — ≤ 6 ≤ 20
全鹽量/（mg/L） — 1200 ≤ 2000 ≤ 2000
表2　構筑物有效容積
構筑物有效容積/m3 構筑物有效容積/m3
調節池243 缺氧罐90
一沉池84 好氧池490
中間水池41 二沉池75
厭氧池495×2 清水池81
缺氧池52 污泥池52
表3　改造后生化處理系統進出水質要求
指標
生化池（缺氧池→ MBR 池）
進水出水
pH/ 無量綱6～9 6～9
COD/（mg/L） 4800～5200（200 m3/d） ≤ 200
SS/（mg/L） — ≤ 40
氨氮/（mg/L） 800～1200（200 m3/d） ≤ 15
TN/（mg/L） 1200～1400（200 m3/d） ≤ 35
TP（mg/L） ＜ 8 ＜ 8
氟化物/（mg/L） ＜ 6 ＜ 6
全鹽量/（mg/L） ＜ 1200 ＜ 1200
圖1　原高濃度氨氮廢水處理工藝流程
廢水
收集
生活
廢水
外排
調節池
污泥烘干機
污泥外運
剩余污泥
壓縮空氣羅茨風機
絮凝
沉淀池
污泥
濃縮
池
污泥
疊螺
機
UASB 池
（2 座）
MBR 池
（2 組膜）
反應池
中間水池
反
應
池
缺
氧
池
缺氧罐
泵
地平面
二 地平面
沉
池
清
水
池
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他用，缺氧罐所在位置可騰出；生活廢水不進
入好氧池，而是送到調節池；廢水處理流程順
暢，無需多級提升，方便運行管理；從調節池
至清水池的設備儀表供電及控制整合在新的電
氣系統中，更便于系統的運行管理；含氟廢水
預處理設備和污泥處理設備的電氣系統由業主
方另行考慮。
3.3　改造后工藝流程
某企業高濃度氨氮廢水處理站改造后的廢
水處理流程如圖2 所示。
3.4　主要新增設備
3.4.1　設備及參數
缺氧池設旋切混流曝氣器18 套；電動閥
6 個；碳源投加系統1 套。好氧池設射流曝氣
系統1 套；旋切混流曝氣器76 套；羅茨風機2
臺，流量21.69 m3/min，風壓70 kPa，功率37
kW；利舊羅茨風機1 臺，流量14.75 m3/min，
風壓60 kPa，功率30 kW；利舊污泥泵4 臺，
流量10 m3/h，揚程20 m，功率2.2 kW；回流泵
3 臺，流量200 m3/h，揚程15 m，功率15 kW。
MBR 池尺寸3.5 m×2.5 m×5.5 m，碳鋼材質；
內置MBR 組件1 套，形式為簾式中空纖維膜；
產水泵2 臺，流量16 m3/h，揚程15 m，功率1.5
kW；污泥泵2 臺，流量20 m3/h，揚程15 m，
功率1.5 kW；羅茨風機1 臺，流量5.8 m3/min，
風壓60 kPa，功率11 kW；膜清洗系統1 套。
3.4.2　旋切混流曝氣器
旋切混流曝氣器是上海世淵環保科技有限
公司專利曝氣產品，完全區別于常規的微孔曝
氣產品，其工作原理與射流器相似，卻又有所
差異。相似之處在于兩者同樣是經歷噴射、切
割混合、導流的過程，而差異在于旋切混流曝
氣器噴射的是空氣，因密度差而實現氣提作用，
且氣流可順水流之勢，大大降低能耗，射流器
噴射的則是液體，依靠液體的高速流動形成負
壓，從而將空氣吸入并實現切割混合，曝氣能
耗高。
旋切混流曝氣器工作過程中，先是大流量
空氣經布氣器直接送入曝氣器，并利用氣提原
理將周圍水流從曝氣器底部帶入，氣水混合液
在上升過程中經混流切割器充分切割混合；再
是含有大量微小氣泡的混合液從曝氣器上部出
口旋流噴射而出，流經導流切割器，通過其
錐形結構及表面分布的切割構件對氣水混流進
行二次導流、切割，有效擴大上升水流的分散
度，并再次形成大量微氣泡，有效提高氣液混
合效果。
旋切混流曝氣器，采用頂部固定的安裝方
式，豎直安放、間隔排布，每根曝氣管上部連
接單獨的空氣支管，可獨立拆卸維修，不影響
整體運行；維護和更換時無需放空池體，可直
接在池體頂部取出，工作量少，更換周期短，
能夠最大程度降低工程對水處理系統運行效果
的影響；底部設有可調節式螺桿支架，當出現
池底凹凸不平的狀況時，可通過調節螺桿長度
來確保曝氣器與池底垂直安裝，且在同一水平
高度，保證了曝氣效果均勻。
旋切混流曝氣器不僅能夠完成高效曝氣充
圖2　改造后的高濃度氨氮廢水處理工藝流程
生產廢水
生產污水
排泥
藥劑
濾出水
排泥
排泥
回流
泵
回流
含氟廢水預處理
調節池
一沉池
中間水池
缺氧池
#1好氧池
#2好氧池
MBR膜池
二沉池
外排集水池
達標外排污泥外運
脫水+烘干
污泥濃縮池
泵
泵
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氧，還有強勁的攪拌功能，其可作為空氣攪拌
設備應用于調節池、缺氧池、水解酸化池，同
時可設計間歇攪拌，利用較少氣量就能完成泥
水的充分混合，避免池底污泥淤積。
某企業高濃度氨氮廢水處理站改造后缺氧
池安裝了18 套旋切混流曝氣器，6 個電動閥，
且3 個曝氣器為1 組，依次輪換間歇曝氣。該
工藝過程用氣量少，只需從好氧池引1 個曝氣
支路即可替代常規的機械攪拌設備，既降低了
能耗，又省卻了常規水下設備的維護檢修工作。
4　運行效果
某企業高濃度氨氮廢水處理站在保證不影
響企業正常廢水處理的前提下，歷經6 個月改
造和調試，期間未出現出水超標、進水來不及
處理等異常情況。
在不停產改造的初始階段，好氧池池容
僅為設計值的1/2（500 m3），生化進水COD
＜ 6800 mg/L，生化進水氨氮＜ 500 mg/L，生化
出水COD、氨氮、TN 遠低于設計預期，分別
為50～170 mg/L、0.8～6.3 mg/L、1.6～38 mg/L。
即使是部分時間段，在有高COD、高氨氮廢
水進入的情況下，生化系統也沒有出現異常，
且出水水質穩定達標排放，實現了滿負荷運行，
體現出了強大地系統處理能力。
當好氧池全部改造完成后，好氧池池容
增至1000 m3，生化系統進入全面測試階段。
在此階段，氨氮處理目標為800 mg/L，水量
200 m3/d， 總量160 kg/d；COD 處理目標為
5200 mg/L，水量200 m3/d，總量1040 kg/d。
結果顯示，在污染物總量達到甚至超過約定的
情況下，系統運行穩定，出水穩定達標，生化
出水COD、氨氮、TN 分別為66～164 mg/L、
0.9～4 mg/L、7.1～20 mg/L。
試運行期間，因有不明成分的有毒物質進
入生化系統，導致活性污泥受到沖擊，大量污
泥解體，生化池內產生大量泡沫。對此，通過
投加優質碳源、調整進水及各運行參數等多種
手段，使系統在7 d 內即得以快速恢復，并且
在此期間出水仍然穩定達標，表明系統具有很
強的抗沖擊負荷能力。
5　結論
綜上所述，傳統硝化反硝化工藝在某企業
高濃度氨氮廢水處理站的成功貫通運行，證實
了其對于高濃度氨氮廢水處理的適用性，可在
同類項目中進行推廣。但實際應用中還需注意，
為了確保生化系統的穩定運行，應當重視對進
水中有毒有害物質的鑒別，切忌將不明成分的
廢水/ 廢液排入生化系統。
參考文獻
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研究[D].鄭州:鄭州大學,2023.
作者簡介
張東曙（1974—），男，山西大同人，
高級工程師，博士，研究方向為工業污染治理
技術的開發與應用。
加工編輯：王玥

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