甲醇醋酸系列廢水處理工藝

許 靜

（博天環(huán)境集團(tuán)股份有限公司，北京100000）

1 化工廢水處理常用方法

1.1 物理法

主要有過(guò)濾、重力沉淀和氣浮等技術(shù)。物理法一般只用作廢水處理的初步預(yù)處理，可溶性成分不能被去除。

1.2 化學(xué)法

化學(xué)法是利用化學(xué)反應(yīng)的原理除去水中污染物的技術(shù)，包括化學(xué)沉淀法、氧化還原法和電化學(xué)氧化法等。另外，樹脂吸附法在特定水質(zhì)的化工廢水處理中不僅能使出水達(dá)標(biāo)排放，還能回收化工原料，實(shí)現(xiàn)減量化和資源化［1］。

1.3 生物法

利用微生物的新陳代謝作用降解轉(zhuǎn)化有機(jī)物的過(guò)程。生物法分為好氧技術(shù)和厭氧技術(shù)。有的化工廢水成分復(fù)雜，不易生物降解，且?guī)Ф拘?，?duì)于這樣的廢水，尋找新的微生物是成功處理這類廢水的一個(gè)新途徑［2-4］?？捎糜谔幚砘U水的生物方法還有生物膜法、酶生物處理技術(shù)和生物吸附降解技術(shù)等。

2 項(xiàng)目處理工藝

2.1 工藝流程的確定

廢水處理工藝的選擇主要取決于廢水的性質(zhì)。本項(xiàng)目為水煤漿加壓制備粗合成氣，經(jīng)變換、凈化得到滿足甲醇合成要求的精制合成氣，再經(jīng)合成得到粗甲醇。本工程排放的廢水主要為變換、氣化、凈化等過(guò)程的生產(chǎn)廢水及廠區(qū)生活廢水。主要污染物為酚、氨氮、有機(jī)物等。廢水的B/C約為0.3，可生化性較好。設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求達(dá)到GB18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A的標(biāo)準(zhǔn)［5］，因此本項(xiàng)目需采取深度處理措施方可滿足排放要求。

綜合進(jìn)水水質(zhì)及排水要求，初步擬定本工程采用如下工藝，如圖1。

圖1 工藝流程

各處理單元效果預(yù)測(cè)如表1。

表1 各處理單元效果預(yù)測(cè)

續(xù)表1

2.2 主要處理單元設(shè)計(jì)

2.2.1 調(diào)節(jié)池和緩沖池

廠區(qū)生活廢水經(jīng)格柵去除大塊雜質(zhì)后，由一級(jí)提升泵提升至調(diào)節(jié)池。同時(shí)各車間生產(chǎn)廢水由壓力管網(wǎng)直接送入調(diào)節(jié)池，池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)5臺(tái)，廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)均衡水質(zhì)、水量，池內(nèi)水溫51 ℃。池內(nèi)設(shè)置COD、BOD、NH3-N、SS、pH/T等在線監(jiān)測(cè)儀，用于觀察來(lái)水水質(zhì)，但水質(zhì)異常時(shí)，廢水超越至緩沖池，設(shè)手動(dòng)閥門人工切換。調(diào)節(jié)池內(nèi)的廢水由設(shè)置在提升泵房的泵送至后續(xù)涼水裝置。調(diào)節(jié)池尺寸30.4m×13.0m×6.5m，水力停留時(shí)間12h。

2.2.2 冷卻塔

根據(jù)原水水質(zhì)，水溫高達(dá)51 ℃。在該溫度下，微生物的活動(dòng)會(huì)受到極大抑制，導(dǎo)致生物處理效率大大降低。故本方案考慮設(shè)置冷卻塔以降低廢水溫度。采用方形逆流鋼結(jié)構(gòu)中空冷卻塔，若廢水進(jìn)塔溫度小于37 ℃時(shí)，可超越冷卻塔，直接進(jìn)入后續(xù)處理單元。冷卻塔采用2臺(tái)，并聯(lián)運(yùn)行。

2.2.3 混凝沉淀池

在混凝反應(yīng)池中投加PAC，混凝池水力停留時(shí)間為25min，使形成絮體，形成絮體的廢水進(jìn)入后續(xù)斜板沉淀池，進(jìn)行泥水分離，有效降低廢水中的COD?；炷恋沓爻叽纾?6.0m×7.5m×4.0m。

2.2.4 水解酸化池

為了改善進(jìn)入后續(xù)接觸氧化池進(jìn)水水質(zhì)，提高廢水的可生化性，在廢水進(jìn)入接觸氧化池前，首先進(jìn)入水解酸化池。廢水中的大分子有機(jī)物等不易生物降解的物質(zhì)，在缺氧的條件下，由兼性微生物進(jìn)行水解反應(yīng)，形成易于生物降解的小分子有機(jī)物。為保證水解的有效進(jìn)行，將二沉池排出的部分剩余污泥回流至水解池，提高水解池的污泥濃度，對(duì)進(jìn)入后續(xù)接觸氧化池的微生物進(jìn)行選擇，防止污泥膨脹的發(fā)生。水解酸化池尺寸：49.0m×4.7m×7.0m，2座，水力停留時(shí)間12h。

2.2.5 生物接觸氧化池

水解酸化后的污水進(jìn)入接觸氧化池，污水中的有機(jī)物、氨氮等在接觸氧化池時(shí)被去除。①接觸氧化池中的填料比表面積大，池內(nèi)充氧條件良好，池內(nèi)單位容積的生物固體量較高，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷；②生物接觸氧化池內(nèi)生物固體量多，水流完全混合，故對(duì)水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；③剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問(wèn)題，運(yùn)行管理簡(jiǎn)便。

生物接觸氧化法具有生物膜法的基本特點(diǎn)，但又與一般生物膜法不完全相同。首先供微生物棲附的填料全部浸在廢水中，所以生物接觸氧化池又稱淹沒式濾池。其次采用鼓風(fēng)設(shè)備向廢水中充氧，與一般生物濾池靠自然通風(fēng)供氧不同，相當(dāng)于在曝氣池中添加供微生物棲附的填料，因此也可稱為曝氣循環(huán)型濾池或接觸曝氣池。再次除填料上的生物膜外，池內(nèi)廢水中還存在2%～5%的懸浮狀態(tài)活性污泥，對(duì)廢水也起凈化作用。因此生物接觸氧化法是一種具有活性污泥法特點(diǎn)的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)。接觸氧化池尺寸：49.0m×10.8m×7.0m，2座。

2.2.6 BAF

為保證最終排放水滿足一級(jí)A的標(biāo)準(zhǔn)，廢水在經(jīng)過(guò)一級(jí)生物處理后，需要采用曝氣生物濾池進(jìn)一步處理。曝氣生物濾池集吸附、氧化及過(guò)濾于一體，通過(guò)周期性反沖洗，使生物膜得以更新；氧的傳輸效率高，供氧動(dòng)力消耗小，處理效果好，污泥量少，出水懸浮物低。填料容積負(fù)荷2.0kgCOD/m3·d，6kgBOD/m3·d，水反洗強(qiáng)度15m3/h·m2，氣反沖洗強(qiáng)度50m3/h·m2，曝氣氣水比5∶1。BAF池尺寸：5.0m×5.0m×6.5m，4座。

2.2.7 砂濾池

為保證最終排放污水滿足一級(jí)A的標(biāo)準(zhǔn)，末端設(shè)置砂濾池，進(jìn)一步去除SS及COD。砂濾池尺寸：5.0 m×4.0m×3.5m，2座。

3 項(xiàng)目調(diào)試運(yùn)行

項(xiàng)目以生化法為主進(jìn)行廢水處理，因此生化部分的調(diào)試是整個(gè)項(xiàng)目調(diào)試的重心。在單機(jī)試轉(zhuǎn)和聯(lián)動(dòng)試轉(zhuǎn)后，進(jìn)入投料調(diào)試階段。

3.1 接觸氧化池的調(diào)試

取其他化工廠污水系統(tǒng)脫水后的污泥作接種污泥，將污泥投入接觸氧化池進(jìn)行培養(yǎng)，加適量水搗碎，將調(diào)節(jié)池內(nèi)儲(chǔ)存的試生產(chǎn)廢水打入接觸氧化池。由于試生產(chǎn)廢水成分簡(jiǎn)單，COD、BOD含量低，為了加快生物膜的形成，避免廢水的營(yíng)養(yǎng)單一，每天加入1次BOD∶N∶P=100∶5∶1的營(yíng)養(yǎng)物，即25～30kg/d尿素，10～15kg/d磷肥，100～200kg/d面粉。首次接種污泥后靜置20h，不曝氣，使微生物接種到填料上，然后悶曝2d，靜置1h后排掉接觸氧化池的上清液。再進(jìn)水重復(fù)操作，6d后填料表面已全部掛上生物膜，從第7d開始根據(jù)廠區(qū)污水的量連續(xù)小水量進(jìn)水。

換水時(shí)放掉或用泵排掉上層清液，一般為總體積的1/5或1/4，再加入新的污水、曝氣。面粉、尿素和磷肥等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)同時(shí)投加。可根據(jù)池內(nèi)水質(zhì)的情況逐漸增加換水的次數(shù)，逐步增大有機(jī)負(fù)荷。池內(nèi)的溶解氧控制在2～4mg/L。14d后，通過(guò)鏡檢填料上的污泥，可以觀察到變形蟲、漫游蟲等微生物。再經(jīng)過(guò)20d，觀察生物相可看到鞭毛蟲、鐘蟲等原生動(dòng)物。繼續(xù)調(diào)試運(yùn)行，污泥中可觀察到的生物相有輪蟲、線蟲、累枝蟲等微生物，生物膜基本上已經(jīng)培養(yǎng)長(zhǎng)成。根據(jù)廠區(qū)來(lái)水情況，可連續(xù)小水量進(jìn)水運(yùn)行。

污泥培養(yǎng)成后進(jìn)行污泥的馴化，每天進(jìn)入系統(tǒng)處理的生產(chǎn)廢水量的百分比視出水情況逐漸增加，直至系統(tǒng)全部進(jìn)入生產(chǎn)廢水。每天測(cè)定接觸氧化池的出水水質(zhì)指標(biāo)，多觀察污泥的生物相和生長(zhǎng)狀況，直至馴化結(jié)束。

3.2 BAF調(diào)試

曝氣生物濾池調(diào)試運(yùn)行主要指掛膜、BAF各設(shè)備及其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整到最佳運(yùn)行參數(shù)，使處理出水達(dá)標(biāo)。

調(diào)試采用接種掛膜法。接種其他有機(jī)化工廠水處理系統(tǒng)壓濾后的污泥，投入量約為有效池容的1%，經(jīng)過(guò)間歇進(jìn)水、悶曝、逐漸過(guò)度到滿負(fù)荷運(yùn)行等一系列措施后，池中培養(yǎng)了活性良好的成熟的生物膜。在調(diào)試過(guò)程中，定期監(jiān)測(cè)池內(nèi)溶解氧，使池內(nèi)溶解氧DO控制在4～6mg/L，濾池出水的溶解氧控制在2～3mg/L。

現(xiàn)場(chǎng)首先根據(jù)調(diào)試指導(dǎo)手冊(cè)進(jìn)行運(yùn)行，在運(yùn)行中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，將各個(gè)程序、設(shè)備、運(yùn)行參數(shù)等控制到一個(gè)最佳的狀況。

由于廠區(qū)生產(chǎn)廢水污染物含量一直未達(dá)到設(shè)計(jì)值，廢水經(jīng)工藝前段的混凝沉淀、水解酸化和接觸氧化處理后，再加上后段的BAF和砂濾消毒處理，水質(zhì)很容易達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

4 調(diào)試階段穩(wěn)定運(yùn)行出水水質(zhì)數(shù)據(jù)分析

該項(xiàng)目從2013年1月份開始調(diào)試，到5月中旬運(yùn)行基本穩(wěn)定，接觸氧化池生物膜微生物組成多樣，可觀察到輪蟲、線蟲和累枝蟲等原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，表明填料上的生物膜已經(jīng)培養(yǎng)成熟。圖2和圖3是統(tǒng)計(jì)的調(diào)試穩(wěn)定階段進(jìn)出水COD和各階段COD去除率。

圖2 進(jìn)出水COD濃度

圖3 前后兩階段COD去除率

從各階段的COD出水濃度和去除率來(lái)看，就目前廠區(qū)的生產(chǎn)廢水水質(zhì)和水量，此工藝已經(jīng)基本可以保證出水合格。

5 調(diào)試運(yùn)行注意事項(xiàng)

（1）運(yùn)行前的清理工作和構(gòu)筑物充水試驗(yàn)非常重要。由于在管道連接設(shè)備安裝過(guò)程中遺留下來(lái)的雜物非常多，如果不清理干凈，將可能發(fā)生管道堵塞、設(shè)備破壞等情況，給調(diào)試運(yùn)行工作造成很大困難。

（2）調(diào)試運(yùn)行中，應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)測(cè)生物接觸氧化池內(nèi)DO、溫度、COD、pH值變化、微生物生長(zhǎng)狀態(tài)及種類，尤其是pH值，超過(guò)要求時(shí)應(yīng)立即采取相應(yīng)措施，否則會(huì)使培菌工作前功盡棄。

（3）好氧接觸氧化池應(yīng)預(yù)留一條束狀彈性立體填料，鋼繩上端可以系在池子的走道板的護(hù)欄上，填料部分自然落入水中，下端不固定，在調(diào)試和日常運(yùn)行過(guò)程中，可以拉出水面查看生物膜的生長(zhǎng)狀況。

（4）接觸氧化池開始調(diào)試時(shí)，由于池中是部分廠區(qū)生產(chǎn)水和自來(lái)水混合，曝氣量小，隨著生產(chǎn)廢水量進(jìn)入池子的比例增大，可逐步增大曝氣量直至設(shè)計(jì)曝氣量，保證池中的溶解氧在2～4mg/L。

（5）現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)找到原因，并采取相應(yīng)解決措施，不影響項(xiàng)目的整體進(jìn)度。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于甲醇醋酸系列廢水，可生化性相對(duì)較好，采用預(yù)處理+水解酸化+接觸氧化+BAF+砂濾工藝，完全可以達(dá)到GB18918—2002 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。生化處理部分的調(diào)試是整個(gè)項(xiàng)目工藝調(diào)試的關(guān)鍵，控制好參數(shù)，多觀察池內(nèi)污泥的活性及生物相，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)作出相應(yīng)對(duì)策。給類似化工廢水項(xiàng)目做參考。

［1］張全興.有機(jī)化工廢水治理及資源化技術(shù)新進(jìn)展［J］.中國(guó)農(nóng)藥，2007 （4）：28-30.

［2］丁春生，李達(dá)錢.化工廢水處理技術(shù)與發(fā)展［J］.浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，33（6）：647-651.

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［5］GB18918—2002，城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.