己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)設(shè)計探究

安會

摘? 要：現(xiàn)有項目需要進行己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水處理系統(tǒng)設(shè)計工作，通過設(shè)計成功處理這種組成復(fù)雜的廢水，在實際的廢水處理系統(tǒng)中，重點針對雙氧水廢水、肟化廢水和離交廢水進行預(yù)處理，分別運用了氣浮分離技術(shù)與酸解還原技術(shù)，處理綜合水時運用兩級生化工藝技術(shù)，進行深層處理，最終出水水質(zhì)達到預(yù)設(shè)標準，設(shè)計方案具有可用性，成功地完成了處理己內(nèi)酰胺廢水的任務(wù)。

關(guān)鍵詞：己內(nèi)酰胺;化工廢水;處理系統(tǒng);設(shè)計要點

中圖分類號： TQ31? ? ? ? 文獻標志碼：A

1 工程概況

現(xiàn)有山東華魯恒生化工股份有限公司30萬噸/年酰胺及尼龍新材料項目，該項目投資資金超過億元，主要原料為氫氣與苯，主體建設(shè)部分包括已內(nèi)酰胺、環(huán)己酮與環(huán)己醇裝置，同時還需進行配套建設(shè)，包括硫酸、甲酸、雙氧水裝置。污水處理站也是配套裝置，服務(wù)費用與乙供設(shè)備造價共計2 700萬，處理量可達到8 600 m3/d，需結(jié)合該項目的主要技術(shù)難點來進行己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水的處理系統(tǒng)的設(shè)計工作。

2 廢水成分分析

該廢水具有復(fù)雜水質(zhì)，包括四股廢水，分別為綜合廢水、肟化廢水、雙氧水廢水和離交廢水，所有的水都經(jīng)過了極為復(fù)雜的化工反應(yīng)，水質(zhì)各不相同，水質(zhì)水量均有較大的波動，己內(nèi)酰胺廢水中還含有不少磷酸鹽、硝酸鹽、氨氮、氧化物以及苯環(huán)等，包括無機物與有機物，考慮到廢水中的總磷、總氮以及大量的COD等，需合理設(shè)置治理標準。廢水水質(zhì)內(nèi)各種污染指標濃度均相對偏高。

3 標準確立

出水需要符合山東梅河的二級排放標準，整體設(shè)計則運用化工標準。廢水中關(guān)鍵的污染物質(zhì)濃度偏高，COD處于3 000 mg/L～6 000 mg/L，氨氮范圍300 mg/L～500 mg/L，總氨范圍為500 mg/L～1 000 mg/L，有機氮為100 mg/L～200 mg/L，總磷多處于雙氧水廢水中，不同的裝置的數(shù)據(jù)差偏大，具體范圍為200 mg/L～500 mg/L。標準中，COD要求達到60 mg/L，處理程度應(yīng)滿足98.5%，總氮處理需達到20 mg/L，處理程度應(yīng)當滿足96.5%，總磷要求達到0.5 mg/L，處理程度應(yīng)滿足97.5%[1]。

4 工藝應(yīng)用

4.1 A/0工藝

該項目處理己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水時，采用A/O工藝去除總氮，并A/O工藝的厭氧段具有脫氮功能，開展己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水處理工作期間，考慮進水氨氮為550 mg/L，廢水中碳氮占有率不高的特點，采用二段A/O+一段A/O的生化設(shè)計方式，以達到該項目要求的去除總氮效果，采用缺氧好氧工藝法，將A段設(shè)計為厭氧段，去除己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水中的磷和氮，達到脫磷脫氮的目的，缺氧段介于好氧段與厭氧段之間，在缺氧條件下，利用異氧菌的反硝化作用能夠有效處于去除好氧回流中的NO3-，將其還原成為分子態(tài)氮N2，達到有效去除生態(tài)中總氮的目的。另外，該項目設(shè)置缺氧池的目的主要降低好氧池的荷載，避免好氧池投入使用后出現(xiàn)污泥膨脹情況;運用易氧菌的反硝化作用去除己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水中的總氮，設(shè)計人員綜合考慮后，選擇在好氧處理工藝采用缺氧處理工藝，以提升兩級生化處理效果[2]。

4.2 臭氧氧化

該項目廢水經(jīng)由一級A/O工藝之后，可以進行生化處理的有機物質(zhì)得到降低，COD顯示廢水中的有機物分子大部分都具有難生化講解的特點，廢水進行二級A/O進水時可生化性大幅度降低，二級A/O處理單元的COD降解效果沒有達到預(yù)期，該項目設(shè)計人員在二級A/O進水前端加設(shè)一套臭氧氧化裝置，經(jīng)由一級A/O生化處理之后，廢水中會殘留很多難以生化降解處理的有機大分子，臭氧氧化裝置能夠?qū)τ袡C大分子進行開環(huán)斷鏈處理，以達到提升二級A/O進水生化性的目的，提高二級A/O進水的可降解效率，降低出水的COD。同時，臭氧氧化裝置還能降低后續(xù)己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水處理單元的壓力[3]。

5 污水處理系統(tǒng)設(shè)計

5.1 工藝流程設(shè)計

通過多個預(yù)處理系統(tǒng)對一些廢水存在可生化性差的問題進行解決，結(jié)合廢水具體特點來進行預(yù)處理，使難降解的有機物被解決。主體生化工藝應(yīng)用中，最大程度地將總氮與COD消減，精準控制生化處理出水指標，強化整體運行穩(wěn)定程度。廢水被輸送到深度處理系統(tǒng)中，其中有機物都屬于難以降解的物質(zhì)，通過深度生化路線與改性路線來完成處理，在進行改性處理的同時，發(fā)揮出微污染生化設(shè)備的作用，對深度處理加以協(xié)調(diào)，達到最終處理目標。

在該項目中，已內(nèi)酰胺廢水的不少成分的可生化偏差，B/C范圍為0.1～0.2，屬于難生化類廢水;四股水在調(diào)節(jié)池與事故池中停留時間應(yīng)超過24 h，以此對運行狀態(tài)進行保持，依照具體水的水質(zhì)，來對預(yù)處理系統(tǒng)進行設(shè)置。首先對肟化廢水與離交廢水實施酸解還原，將B/C比值提升，通過運用雙氧水對廢水的原有pH值實施調(diào)節(jié)，通過氣浮系統(tǒng)之后，廢水進入到綜合調(diào)節(jié)池中，借助工藝技術(shù)將B/C提升，同時實施生化技術(shù)，提升去除率。

四股水混合后的綜合廢水處理工藝流程為：初沉+水解酸化+升流式厭氧+一級兩段AO+二沉+混凝沉淀+臭氧催化氧化+二級AO+三沉+混凝沉淀。

5.2 預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計

針對肟化廢水，其含有較多的雜環(huán)以及偶氮等難以降解生化的有機物，因此生化性偏差，需要實施預(yù)處理，提升B/C比值，將部分COD去除，使之后生化處理均可以正常實施。目前國內(nèi)常見的己內(nèi)酰胺行業(yè)肟化廢水預(yù)處理技術(shù)為酸解還原技術(shù)，將肟化廢水輸送到調(diào)酸反應(yīng)罐，加入偶氮類與多環(huán)類有機物，同時還要運用濃硫酸，形成酸解反應(yīng)，降解廢水的大分子類物質(zhì)，COD的實際去除率降低至35%，酸解可以將偶氮類與多環(huán)類別的有機物去除，其均難以降解，提升B/C的效果也是非常明顯的，雖然去除COD的效果比較差，但是優(yōu)勢體現(xiàn)在B/C的提升上。B/C超過0.3，生化出水的整體COD量為100 mg/L～130 mg/L。運用鐵碳芬頓技術(shù)時，生化出水量范圍是90 mg/L～120 mg/L，運用純粹加酸還原技術(shù)時，總體生化出水量范圍是100 mg/L～130 mg/L。該項目選擇預(yù)處理系統(tǒng)技術(shù)時，考慮到運行費用、投資、最終處理效果后，最終選擇酸還原作為己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水的預(yù)處理工藝。

針對雙氧水廢水實施預(yù)處理，雙氧水設(shè)備形成廢水具有獨特的特點，污染物濃度存在變動，廢水偏酸性，石油類物質(zhì)濃度、CODCr值均比較高，廢水之中還存在一定的過氧化氫。裝置區(qū)域安裝了多級分離隔油裝置，對其進行隔油處理之后進行外送。氣浮池通過排水與給水工藝技術(shù)，去除油脂，同時也能夠?qū)⑽⑿⌒蛻腋∥锞珳嗜コ?，主要運用氣浮分離技術(shù)，組合氣浮不需占據(jù)過多的使用空間，可節(jié)省電能消耗，操作比較簡單[4]。

針對綜合廢水使用生化技術(shù)，這種技術(shù)在水處理的過程中具有較高的使用頻率，其需要的實際運行成本也不多，針對氨氮量與COD比較多的工業(yè)廢水，需將多個生化工藝結(jié)合應(yīng)用。在生化處理系統(tǒng)，重點關(guān)注水解厭氧環(huán)節(jié)，預(yù)處理環(huán)節(jié)雖然已經(jīng)對肟化廢水實施了處理，但是綜合廢水的B/C比值偏低，必須提升AO系統(tǒng)的反應(yīng)效率，在此水質(zhì)條件中，進行水解可以對B/C進行提升，應(yīng)用雙重厭氧技術(shù)，啟動內(nèi)循環(huán)式升流型厭氧污泥池，同時運用水解酸化技術(shù)，強化系統(tǒng)具備的耐沖擊性，對生化風險實施控制，對A/O生化系統(tǒng)的原有負荷進行縮減，對高濃度的COD造成的短時沖擊加以規(guī)避。

在處理綜合廢水時，不能忽視總氮的處理需要，通過A/O技術(shù)對總氮加以去除，厭氧系統(tǒng)本身也具備脫氧的作用，進水氨氮量統(tǒng)計是550 mg/L，碳素比偏低，選擇的生化模式為二段A/O加一段A/O，A/O工藝法是好氧缺氧工藝技術(shù)，A為厭氧段，可除磷脫氮，好氧池能夠?qū)Π钡cCOD進行降解，運用反應(yīng)器中的好氧微生物消減氨氮與COD，同時還有硝化的作用，氨氮經(jīng)過氧化可以轉(zhuǎn)變?yōu)橄鯌B(tài)氮與亞硝酸氮，硝酸菌與亞硝酸菌共同發(fā)揮了作用。氧化氨氮完成后，硝化液通過回流的方式回到缺氧池中，去除總氮。

5.3 深度處理綜合水

完成一級的生化處理后，可以被生化處理的有機物量縮減，但是還需關(guān)注到難以生化降解的有機物分子，其會使二級A/O進水的可生化性產(chǎn)生負面轉(zhuǎn)變，影響到最終降解COD的效果，因此選擇在二級A/O進水系統(tǒng)的前端部位安裝臭氧氧化設(shè)備，對有機物性大分子物質(zhì)實施斷鏈開環(huán)處理，提升進水的實際可生化性，二級A/O處理即可形成更高的降解COD效率，將出水COD減少，避免后續(xù)處理單元中形成過高的運行壓力。將A/O技術(shù)當作生化處理環(huán)節(jié)中的主體技術(shù)進行應(yīng)用，二級A/O存在難以培養(yǎng)污泥、缺少碳源，B/C比值偏低。因此選擇從外部投加碳源，同時廢水中存在的水解BOD也能夠發(fā)揮出碳源的作用，將總氮與COD去除。在好氧裝置形成的回流污泥之中添加生物載體，含炭型污泥內(nèi)部的生物載體具有吸附作用，活性污泥內(nèi)部的微生物同樣具備附著作用，均能夠在去除污染物時發(fā)揮效用。生物載體的使用難度低，價格不高，但能夠切實地強化最終的生化結(jié)果，將二級A/O技術(shù)所具備的生化性增強。

在末端處理環(huán)節(jié)中主要應(yīng)用沉淀混凝技術(shù)，將混凝劑添加到廢水中，混凝劑發(fā)揮出電解質(zhì)的效用，在廢水中呈現(xiàn)膠團狀態(tài)，膠體物質(zhì)與其接觸之后，將形成電中和現(xiàn)象，產(chǎn)生絨粒沉降的結(jié)果。通過混凝沉淀技術(shù)將細小粒徑的懸浮顆粒去除，解決有機物、微生物、油分以及出色度方面的問題，出水即可達到預(yù)設(shè)指標。

5.4 保溫系統(tǒng)設(shè)計

針對項目所處的位置，需要進行保溫工作，設(shè)置保溫系統(tǒng)。水解酸化池應(yīng)當建設(shè)到均質(zhì)池上，其要求污水形成比較高的溫度，約為30℃，需要將裝置建設(shè)到室內(nèi)環(huán)境中，設(shè)置采暖裝置，強化門窗密封性，應(yīng)用透氣裝置。針對接觸氧化處理裝置，需要將壓縮空氣輸入到污水中，熱空氣可以調(diào)節(jié)水溫，需對池體實施保溫工作，池口保持通透，對池底進行保溫，連接氧化池體進行密封，內(nèi)襯使用保溫材料，應(yīng)用采暖設(shè)施。

6 系統(tǒng)調(diào)試與運行效果分析

該項目系統(tǒng)調(diào)試階段，針對系統(tǒng)運行效果進行了90 d的連續(xù)監(jiān)測。

6.1 對COD的去除效果

系統(tǒng)運行過程中進、出水COD的變化及去除率如圖1所示。由圖1可以看出，15 d以后出水COD濃度在210 mg/L～495 mg/L，平均值為321 mg/L，COD去除率穩(wěn)定在89%～95%。

6.2 對NH3-N的去除效果

系統(tǒng)運行過程中進、出水氨氮濃度變化及去除率如圖2所示。

由圖2可知，隨著進水COD濃度提高，增加了系統(tǒng)的C/N比值，促進了硝化反硝化的效果，保證了出水達標排放。系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，出水NH3-N濃度穩(wěn)定在6.6 mg/L～9.8 mg/L，去除率為84%～89%。

6.3 對SS的去除效果

運行過程中進、出水SS濃度變化及去除率如圖3所示。

由圖3可知，在原料泄漏后出水SS濃度及去除率并未發(fā)生較大波動，出水SS濃度穩(wěn)定在62 mg/L～86 mg/L，去除率為80%～87%。

7 結(jié)語

該文主要結(jié)合某廢水處理項目，對處理己內(nèi)酰胺廢水的處理系統(tǒng)設(shè)計進行研究，確定廢水處理問題以及處理系統(tǒng)的基本設(shè)計要點，針對成分復(fù)雜的水質(zhì)，分別針對肟化廢水、雙氧水廢水實施預(yù)處理，通過生化工藝來處理綜合廢水，同時也考慮了系統(tǒng)保溫的需求，成功地完成了己內(nèi)酰胺廢水處理任務(wù)，使出水達到相應(yīng)標準，由此可以確定該廢水處理系統(tǒng)設(shè)計方案的可行性。

參考文獻

[1] 商歡濤，葉露陽，鄧麗軍，等.己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水處理研究[J].化工設(shè)計通訊，2019，45（9）：153-154.

[2] 付林忠.氨肟化法己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水處理技術(shù)研究及應(yīng)用現(xiàn)狀[J].信息記錄材料， 2018， 19（11）：247-248.

[3]肖銘.我國己內(nèi)酰胺廢水和廢液處理技術(shù)研究進展[J]. 精細與專用化學(xué)品， 2019（7）：40-42.

[4]李寧.己內(nèi)酰胺化工廢水處理工程處理實例[J].建材與裝飾， 2019（17）：123-125.