化纖污水處理及回用工程實例

吳 濤，強霄晶，習亞娟，薛雪玲，陳曾光

(洛陽石化工程設(shè)計有限公司，河南洛陽 471012)

中國石油化工股份有限公司洛陽分公司化纖污水處理場匯集化纖廠PTA裝置、PET裝置、長短絲裝置及部分配套工程所產(chǎn)生的連續(xù)和間斷污水、生產(chǎn)生活污水，分為化纖污水處理系統(tǒng)和回用系統(tǒng)。

化纖污水處理系統(tǒng)是和分公司化纖工程相配套的設(shè)施，化纖污水處理系統(tǒng)原料水按照其性質(zhì)遵循清污分流，污污分流的原則分三條線進入裝置，分別為:PTA裝置連續(xù)排水、PTA裝置間斷排水、生產(chǎn)生活污水。該污水處理系統(tǒng)由洛陽石化工程公司負責設(shè)計，設(shè)計處理能力為440 m3/h，其中PTA連續(xù)排水160 m3/h，PTA裝置間斷排水40 m3/h，其它生產(chǎn)生活污水240 m3/h。

化纖污水回用系統(tǒng)是由中國石油化工股份公司洛陽分公司與廣州諾衛(wèi)環(huán)境工程有限公司共同設(shè)計施工的污水回用工程，它原則上以原有的污水處理系統(tǒng)為依托，對化纖污水進行深度處理，處理后達到污水回用補充循環(huán)水目的，處理規(guī)模為200 m3/h。化纖污水處理場從投入運行至今實際處理水量為200 m3/h，實現(xiàn)了零排放。

1 污水處理工藝

1.1 PTA污水特點

PTA(精對苯二甲酸)裝置廢水主要包括工藝廢水、殘渣漿料和清洗廢水，含有對苯甲酸、苯二甲酸(TA)、PX、PTA、間苯二甲酸、對甲基苯甲酸、醋酸、醋酸甲酯等［1-2］，是較難處理的石油化工污水。廢水生物需氧量(BOD)與COD的比值只有0.1～0.2，屬于難生物降解的廢水［3］。主要特點有:①CODCr濃度高。污水中有機污染物以溶解性和膠狀物質(zhì)存在，CODCr濃度范圍在5 000～9 000 mg/L，甚至更高，TA濃度范圍在 800～2 500 mg/L，CH3COOH 濃度范圍在800 ～1 200 mg/L［4］。②PTA廢水酸堿交變頻繁，pH值范圍大，一般在2～13波動。溫度比較高，一般高于45℃，有時高達90℃。③PTA廢水的水質(zhì)、水量變化大，尤其是沖洗設(shè)備管道，裝置處于開、停車階段或出現(xiàn)異常情況時。同時工藝廢水中的Co2+、Mn2+濃度能達1 000 mg/L以上。當Co2+濃度達到200 mg/L、Mn2+濃度達到100 mg/L時，就會影響厭氧污泥的活性，甚至使厭氧微生物死亡［5］。

1.2 進水水量、水質(zhì)

化纖污水處理場設(shè)計進水水量、水質(zhì)見表1。

表1 污水水量、水質(zhì)

1.3 處理流程

污水處理流程如圖1所示。

圖1 PTA污水處理流程

2 主要處理單元

2.1 預(yù)處理

由于在PTA裝置內(nèi)設(shè)有PTA生產(chǎn)廢水換熱器，可將PTA連續(xù)排水水溫降至50℃以下，能夠滿足污水處理場的PTA污水進水水溫要求，因此污水處理場未設(shè)置污水降溫設(shè)施。

PTA污水的水質(zhì)、水量波動大，含有大量TA及其衍生物，屬難生物降解污水。雖然好氧處理對COD及TA去除率較高，但需要消耗大量的能量。為節(jié)約運行費用、節(jié)省能量，有效利用資源，處理系統(tǒng)采用對PTA污水先進性酸化沉淀，去除大部分TA等污染物，大大降低污水中的COD。處理系統(tǒng)PTA污水設(shè)pH值自動調(diào)節(jié)設(shè)施，控制酸沉前污水pH值3.5～4，并設(shè)有根據(jù)流量控制混凝劑投加量的自動加藥設(shè)施，控制混凝劑投加量2～3 mg/L，酸沉后污水的CODCr＜4 000 mg/L。

對于PTA間斷排水，由于其水量、水質(zhì)變化很大，先進入事故池調(diào)節(jié)，在池子末端可與酸沉后的部分PTA污水混合，降低其pH值，而后由泵均勻提升至水力旋流沉淀器。PTA連續(xù)排水和事故調(diào)節(jié)池出水均調(diào)整pH值為3.5～4，投加混凝劑2 mg/L，然后進水力旋流沉淀器進行酸沉。在沉淀器內(nèi)沉淀時間2 h。用TA輸送泵將沉淀分離的TA送至TA脫水間進行脫水。

2.2 調(diào)節(jié)均質(zhì)

預(yù)處理后的污水進入PTA污水調(diào)節(jié)均質(zhì)池，進行均質(zhì)調(diào)節(jié)。PTA污水調(diào)節(jié)均質(zhì)池出水及其它生產(chǎn)生活污水在調(diào)節(jié)均質(zhì)池混合，池中設(shè)有3臺潛水泵，使污水充分混合。調(diào)節(jié)均質(zhì)池設(shè)有pH值調(diào)節(jié)(加堿)、營養(yǎng)鹽投加設(shè)施，可保證生化處理系統(tǒng)穩(wěn)定進行，同時還設(shè)有處理后污水回流設(shè)施，以節(jié)省堿的消耗。

2.3 生化處理

生化處理為二級好氧處理，Ⅰ級曝氣池控制COD負荷1.5 kg/(m3·d)，溶解氧1～2 mg/L，污泥濃度4～5 g/L，污泥回流比100% ～150%。Ⅱ級曝氣池 COD負荷0.2 kg/(m3·d)，溶解氧2～4 mg/L，污泥濃度1.5～2 g/L，污泥回流比50% ～100%。二級曝氣池均設(shè)置獨立的污泥回流系統(tǒng)，保持各自的優(yōu)勢生物群落。Ⅰ級曝氣池剩余的活性污泥排入污泥池，經(jīng)馴化和增長泥齡后可補充入Ⅱ級曝氣池，提高Ⅱ級曝氣池污泥的活性和濃度。該工藝基本無污泥排放，只是為保證Ⅱ級曝氣池污泥的活性排出少量的污泥。沉淀池采用輻流式沉淀池，中心進水，周邊出水，配有中心傳動刮泥機。

2.4 污水回用系統(tǒng)

污水回用系統(tǒng)是在原有污水處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對生化系統(tǒng)一級曝氣池部分池子進行改造，形成缺氧區(qū)、好氧區(qū)及膜反應(yīng)區(qū)，成為一套包括缺氧工藝、好氧處理工藝與膜處理工藝相結(jié)合的單獨的污水處理工藝，原系統(tǒng)一級生化出水經(jīng)泵提升后，經(jīng)過缺氧區(qū)、好氧區(qū)及膜反應(yīng)區(qū)后，出水即可達到回用要求。一沉出水惡化，出水CODCr高于1 000 mL時，調(diào)整一沉出水部分進入緩沖調(diào)節(jié)池處理，部分入二曝進行處理后，進入緩沖調(diào)節(jié)池進行處理。在一沉出水水質(zhì)更差的情況下，一沉出水全部進入二曝處理后再進污水回用系統(tǒng)處理。

膜生物反應(yīng)器進水通過預(yù)過濾器(格柵間隙為0.8 mm)，去除污水中大顆粒的懸浮雜質(zhì)。污水通過預(yù)過濾器后進入缺氧池后，經(jīng)潛水攪拌器的作用與缺氧池內(nèi)的活性污泥混合液混合均勻。在缺氧條件下，大相對分子質(zhì)量長鏈有機物被厭氧微生物分解為易生化的小分子有機物。缺氧池的出水自流至好氧池，好氧池通過其底部設(shè)置的微孔曝氣裝置進行不間斷曝氣，污水中有機物在好氧微生物作用下進行生化降解，去除BOD和COD。污水從好氧池進入膜好氧區(qū)，膜好氧區(qū)底部也布有微孔曝氣裝置，可持續(xù)提供該區(qū)生化降解所需的氧氣，其產(chǎn)生的氣泡及其產(chǎn)生的紊動水流可清洗膜表面，保持膜通量穩(wěn)定。膜好氧區(qū)內(nèi)放置有18組共36套膜生物反應(yīng)器(簡稱MBR)，在真空泵和清水泵的抽提作用下，膜區(qū)內(nèi)污水通過MBR進行微濾，通過MBR集水管匯集，濾過液流入清水/反洗罐。全部細菌及懸浮物在膜的高效截留作用下均被截流在膜好氧區(qū)中。并且膜有效截留硝化菌，使硝化反應(yīng)順利進行，有效去除氨氮;同時可以截留難于降解的大分子有機物，延長其在反應(yīng)器中的停留時間，使之得到最大限度的降解。MBR安裝在池內(nèi)偏上位置，為緩解膜表面污泥累積，膜下部設(shè)置有氣吹掃裝置，對膜組進行連續(xù)吹掃。膜好氧區(qū)定期排出剩余污泥，以保證池內(nèi)的活性污泥濃度在一定范圍內(nèi)。系統(tǒng)使用膜組間歇運行、化學反洗及化學清洗程序以保證MBR膜組件良好的水通量，持續(xù)、穩(wěn)定地出水。

2.5 污泥的處理

Ⅰ、Ⅱ級沉淀池及MBR產(chǎn)生的剩余污泥進入污泥濃縮罐濃縮，經(jīng)過離心式脫水機脫水后，污泥含水80%，運出場外。

3 運行效果

化纖污水處理場各工藝單元處理效果見表2。

表2 各工藝單元處理效果

最終出水懸浮固體6 mg/L左右，氨氮4 mg/L左右。再生水用作循環(huán)冷卻水的水質(zhì)要求(HG/T 3923-2007)見表3。

從最終出水水質(zhì)和表3可看出，污水回用系統(tǒng)出水達到再生水用作循環(huán)冷卻水的水質(zhì)要求。

表3 再生水用作循環(huán)冷卻水水質(zhì)要求HG/T 3923-2007

4 結(jié)論

①經(jīng)過洛陽石化化纖污水處理場近幾年的實際運行證明，預(yù)處理—兩級好氧生化-MBR處理PTA污水，達到回用補充循環(huán)水是完全可靠的。既減少廢水的排放量，又減少了工藝用水量，對減輕環(huán)境污染、節(jié)約水資源和整個行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。②PTA裝置排出的污水采用旋流沉淀器進行酸沉，TA的去除率可達到60% ～70%。脫水后的TA殘渣可作為涂料原料等綜合利用，并為后續(xù)處理工藝創(chuàng)造了良好的條件。③采用兩級好氧的生化處理工藝，對COD及TA去除率較高，可使出水中COD降低至160 mg/L以下，TA降低至20 mg/L以下。④MBR能耗較低，系統(tǒng)處理效果高，出水可達到再生水用作循環(huán)冷卻水的水質(zhì)要求，自動化程度高，可以減少人為因素對污水處理工程運行穩(wěn)定性的影響，占地面積小。

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