化工污水深度處理工藝選擇及可行性分析

王丹(中海油節(jié)能環(huán)保服務有限公司，天津 300456)

工藝管理

化工污水深度處理工藝選擇及可行性分析

王丹(中海油節(jié)能環(huán)保服務有限公司，天津 300456)

本論文以海南某化工廠污水處理為例，重點論述此類化工污水在提標改造中深度處理工藝的選擇，結合其進水水質、水量及出水排放標準，剖析深度處理工藝的優(yōu)勢和作用，介紹高密度沉淀+臭氧催化氧化+曝氣生物濾池（BAF）技術對化工污水提標改造的可行性，為相關提標改造工程的設計提供參考。

深度處理工藝;高密度沉淀;臭氧催化氧化;曝氣生物濾池;化工廢水

Abstract:Taking the wastewater treatment project in Chemi?cal plant as a case study,advanced treatment design scheme in tech?nical renovation project of Chemical industrial wastewater was in?troduced.Advantage of application of advanced treatment process was raised by discussing the variation of raw water quality、sewage quantity and new emission standards.Feasibility of high-den?sity sedimentation-O3-BAF was also discussed by introducing the advantage of advanced treatment process,which can be the ref?erence in the related projects.

Keywords:advanced treatment process;high-density sedi?mentation;catalytic ozonation;biological aerated filter;chemical industrial wastewater

近年來，隨著水十條的頒布，污水排放標準逐步提高，目前國內很多污水廠面臨提標改造，對出水進一步深度處理后方可達到新排放標準。本文以海南某化學公司污水處理廠為例，論述其提標改造的工藝選擇方案，使其出水達到最新的排放標準要求。

該污水處理廠進水主要包括石化廢水、天然氣終端廢水、化工廢水及少量周邊公司污水。

目前該化學公司污水廠出水執(zhí)行《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準，提標后污水廠出水要達到《石油化學工業(yè)污染物排放標準》（GB31571-2015）、《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》（GB31570-2015）和《合成氨工業(yè)水污染物排放標準》（GB13458-2013）三者中較嚴格的標準要求。

1 污水處理要求及規(guī)模

目前污水廠處理能力為500m3∕h，主要污水來源見圖1，其中石化廢水主要是大型烯烴化工項目產生的廢水，一期項目廢水含油較高，經過預處理除油后匯入化學公司污水處理系統。正在建設的20萬噸∕年丙烯腈裝置、7萬噸∕年MMA裝置及配套公用工程設施，預計2018年底投產。該二期項目產生污水的COD、氨氮含量高，可生化性差，針對這部分污水需要進行預處理后達到化學公司的接收指標，再進入化學公司污水處理廠進行處理。

天然氣終端負責處理的天然氣量為1200萬m3∕d，產生的廢水經過預處理達到接收標準后匯入化學公司污水處理系統。

化學公司廢水主要來自化學公司的化肥、甲醇、甲醛、三聚氰胺、可降解塑料以及其他精細化工項目產生的廢水，此部分污水與石化廢水、天然氣終端處理廠廢水共同進入化學公司污水處理系統。

目前污水處理廠出水中的CODCr、氨氮、總氮均不能達到新排放標準的要求。據此，對該污水處理廠進行全面深度調研，根據現場實際運營情況，采用成熟、可靠的處理工藝，對原污水處理系統提出合理的升級改造方案。

圖1 污水處理廠目前污水來源指示圖

1.1 污水水質、水量分析

根據相關專業(yè)部門提供的項目數據，改造后污水廠各污水來源的水質及水量見表1。按照新標準的要求，原循環(huán)水的排污水、旁濾池的反洗水和大檢修化學清洗預膜水等污水不能直接外排，同時包括周邊一些企業(yè)污水需要送至化學公司污水處理廠統一處理后排放。

表1 污水來源及水質水量表

通過對以上匯總數據分析，總污水量為842m3∕hr，設計最終處理規(guī)模為 1000m3∕hr。

污水處理廠需處理的污水，其主要污染物為CODCr、BOD5、SS、氨氮、總氮、總磷、揮發(fā)酚等指標。根據調研數據實際進水指標與原設計指標對比如表2：

表2 污水實際進水指標與原設計進水指標

由表2可知，實際進水指標與原設計進水指標有較大差距，因此確定本項目污水設計進水指標見表3。

表3 污水處理場新設計進水指標

1.2 出水指標

根據海南環(huán)保部門的要求，提標后污水廠出水要達到《石油化學工業(yè)污染物排放標準》（GB31571-2015）、《石油煉制工業(yè)污染物排放標準》（GB31570-2015）和《合成氨工業(yè)水污染物排放標準》（GB13458-2013）三者中較嚴格的標準要求。提標改造前后污水出水指標對比見表4

表4 污水處理場新、舊設計出水指標 單位mg/L

表5 污水處理場目前出水指標 單位mg/L

圖2 原污水場處理工藝流程圖

目前污水廠排放水質數據見表5，對比提標后的出水水質及水量的要求，可以發(fā)現，本項目的改造重點為以下幾個方面：

(1）增大污水處理場設計規(guī)模，滿足水量增加要求。

(2）設置應急緩沖池，避免高氨氮、高COD污水對生化系統的直接沖擊；

(3）增大生化池容積，增強生化單元的反硝化脫氮能力；將原生化池設計為可多列組合運行，以滿足前期污水量較少時的正常運行。

(4）維修更換原系統已損壞的相關設備；

(5）采取合理工藝降低BAF進水中的懸浮物含量，提高BAF的處理效率；BAF出水增設過濾器，進一步去除曝氣生物濾池出水中的懸浮物含量，確保出水水質達標。

(6）在BAF前端增加高級氧化裝置，提高丙烯腈等難降解污水的可生化性，增強BAF的處理效率；

2 深度處理工藝的選擇

本次改造考慮污水處理廠提標的要求并結合污水處理場的現狀，重點考慮COD、氨氮及總氮的處理，在充分利用現有化學公司污水處理廠基礎上進行改造，原污水處理廠采用A∕O+BAF工藝（見圖2），目前該工藝出水無法達到提標后出水指標，尤其是未來進水會增加難生化處理的石化二期丙烯腈項目廢水。針對難降解污染物常用的高級氧化工藝包括臭氧催化氧化、芬頓試劑氧化等[1-2]。

2.1 芬頓（Fenton）試劑氧化

Fenton法是一種深度氧化技術，即利用Fe和H2O2之間的鏈反應催化生成·OH自由基，而·OH自由基具有強氧化性，能氧化各種有毒和難降解的有機化合物，以達到去除污染物的目的，特別適用于生物難降解或一般化學氧化難以奏效的有機廢水如垃圾滲濾液的氧化處理[3]。Fenton法處理難降解有機物的影響因素主要為pH、H2O2的投加量和鐵鹽的投加量。缺點是（1）雙氧水操作難度大，硫酸亞鐵投加必須是含鐵20%的固體，相對于聚鐵的11%含鐵，大大增加了污泥處理強度。（2）雙氧水藥劑成本高。（3）芬頓處理容易反色。（4）受反應pH值、反應時間長短、攪拌混合程度的影響，雙氧水與硫酸亞鐵的最佳比例很難控制[4]。

2.2 臭氧催化氧化

臭氧是自然界最強的氧化劑之一（氧化還原電位為2.07V，僅次于氟），臭氧氧化作為污水深度處理技術或作為生化處理的預處理技術一直受到關注[5]。臭氧催化氧化技術是在催化劑的作用下活化臭氧，提高臭氧氧化降解能力，在處理難降解有機廢水有廣泛的應用[6-8]。一般而言，有機物經過二級處理后，BOD∕COD非常低，出水COD大部分屬于溶解性但不可生物降解，需要通過如臭氧、Fenton等氧化技術來礦化有機物，使其中一部分被直接氧化成水和二氧化碳等小分子無機物，另一部分被分解為能再次被微生物氧化分解的中間產物[9]。鑒于此，將臭氧氧化與曝氣生物濾池進行組合，利用臭氧氧化提高難生物降解廢水的可生化性，結合曝氣生物濾池的優(yōu)勢，可提高難生物降解廢水的處理效率，同時實現了對原污水處理系統的充分利用。

2.3 改造后工藝流程

通過對原污水處理系統構筑物的核算，其二沉池和污泥處理系統滿足提標后水量增加的要求。結合原處理工藝及進出水水質標準的要求，深度氧化工藝選擇臭氧催化氧化，同時在二沉池之后設置高密度沉淀池，不但進一步去除SS，也為后續(xù)的臭氧催化氧化提供了良好的運行環(huán)境，大大減少臭氧的投加量[10]，同時在BAF后增加纖維轉盤濾池作為SS的保障措施。最終確定深度處理工藝為：高密度沉淀池+臭氧催化氧化+BAF+纖維轉盤濾池，改造后污水處理工藝流程圖見圖3。

綜上所述，改造方案既能保證出水達到提標后標準要求，又充分結合原系統的工藝設備，實現了工藝路線合理，節(jié)省投資的目的。因此深度處理采用高密度沉淀池+臭氧催化氧化+BAF+纖維轉盤濾池聯合處理工藝，預計改造后污水廠出水的達標率能實現100%全面達標。

圖3 提標改造后污水處理工藝流程圖

3 結語

在化工污水的深度處理技術的選擇上，本項目為類似污水處理廠提標改造提供了設計參考。同時，在工藝方案的比選過程中，得出以下結論：

（1）在常規(guī)生化處理工藝的基礎上增加臭氧催化氧化，進一步提高污水的可生化性，與后續(xù)的生化工藝BAF相結合，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢,達到互補的作用，使出水中的COD、SS及總氮進一步降低。

（2）選擇高密度沉淀池+臭氧催化氧化+BAF+纖維轉盤濾池作為污水深度處理工藝，能夠保證改造后出水水質的全面達標。

（3）實施污水處理廠提標改造工程，是改善受納水體水質環(huán)境的必要措施。為保障出水穩(wěn)定達標，建議在項目后續(xù)的施工圖設計、施工、竣工驗收及運行階段進一步細化改造方案，深入分析現狀進水水質、出水水質和提標后水質標準之間的關系，通過模型計算等輔助手段，不斷優(yōu)化設計參數，在保證項目實施經濟可行性的基礎上，降低污水廠的投資及運行費用；在優(yōu)化設計參數的同時，加強進水水質監(jiān)測，減少突發(fā)事故對污水處理系統的沖擊；項目完成后繼續(xù)總結運行經驗，調整運行參數并不斷優(yōu)化，為其他相似項目提供更具參考價值的設計經驗和運行經驗。

[1]莊漢平.水處理過程中深度氧化技術[J].中山大學學報論叢,1997,5:183-188.

[2]張志宏.廢水處理中常用高級氧化技術[J].安徽化工，2012,38（3）：1-4.

[3]馮素敏.芬頓氧化-混凝深度處理二級出水試驗研究[J].河北科技大學學報，2017,38（1）：94-100.

[4]周亞粱，黃東月.芬頓反應技術的類型及研究進展[J].廣東化工，2013,1:74-78.

[1]魏琳.水廠升級改造工程中深度處理工藝的設計方案和可行性分析[J].凈水技術，2016,35（2）：93-97

[2]徐軍，涂勇.臭氧、臭氧∕雙氧水催化氧化深度處理化工廢水[J].工業(yè)水處理，2017，37（4）,62-65

[3]Zhao Lei,Ma Jun,Zhai Xuedong.Enhanced mechanism of catalytic ozznation by ultrasound with orthogonal dual frequencies for the degradation of nitrobenzene in aqueous solution[J].Ultrason?ics Sonochemistry,2010,17(1):84-91

[4]Yang Li,Hu Chun,Nie Yulun,et al.Catalytic ozonation of se?lected pharmaceutical over mesoporous alumina-supported manga?nese oxide[J].Environmental Science&Technology,2009,43(7):2525-2529

[5]陳建發(fā)，林誠.臭氧預處理+絮凝沉淀+BAF組合工藝在二級生化處理出水深度處理的應用[J].化工進展，2014,33(6):1601-1606

[6]何才昌.混凝+A∕O+臭氧-曝氣生物濾池深度處理印染廢水工程[J].水處理技術，2017,3:136-138

Feasibility Analysis and Process Selection of Chemical industrial wastewater

Wang Dan（CNOOC Energy Conservation and Environmental Protection Service Co．，Ltd．，Tianjin 300456，China）