氯堿企業(yè)廢水生化處理技術(shù)改造

崔妤，澹臺姝嫻，謝明立，李反修

(河南平煤神馬東大化學(xué)有限公司，河南 開封 475003)

河南平煤神馬東大化學(xué)有限公司(以下簡稱“開封東大”)是河南省大型化工企業(yè)，主導(dǎo)產(chǎn)品為離子膜法燒堿及氯下游產(chǎn)品，現(xiàn)有15萬t/a離子膜法燒堿、5萬t/a氯乙酸、1萬t/a氯化亞砜等裝置。裝置生產(chǎn)廢水和生活廢水收集后送入污水處理站集中處理，合格后統(tǒng)一排放。

根據(jù)2015年4月16日國務(wù)院關(guān)于印發(fā)水污染防治行動計劃的通知中發(fā)布的國發(fā)〔2015〕17號《水污染防治行動計劃》、GB 15581—2016《燒堿、聚氯乙烯工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》[1]和河南省、開封市污水排放標(biāo)準(zhǔn)，開封東大廢水總排口COD質(zhì)量濃度排放指標(biāo)必須控制在25 mg/L以下。廢水不達(dá)標(biāo)，企業(yè)不僅要面臨巨額的排污費，甚至必須停產(chǎn)整改至合格方可開工。

1 現(xiàn)狀

開封東大污水處理站現(xiàn)有生化處理系統(tǒng)1套，是將來自氯乙酸裝置ρ(COD)約3 g/L的廢水，通過好氧菌進(jìn)行生物降解，使廢水中的ρ(COD)降低到150 mg/L以下，然后和公司其他裝置的清凈廢水混合使ρ(COD)降至25 mg/L以下，達(dá)標(biāo)排放。

生化處理池是開封東大處理COD的核心裝置。目前生化處理池已經(jīng)運行10多年，設(shè)備陳舊老化，生化池內(nèi)曝氣管、曝氣頭、細(xì)菌著床受損嚴(yán)重；細(xì)菌流失，存活率不足30%。

2019年上半年以來，生化處理池出水中的ρ(COD)一直大于200 mg/L，居高不下，直接影響到開封東大廢水的達(dá)標(biāo)排放，更進(jìn)一步影響到氯乙酸裝置的正常運行。受制于污水排出量，氯乙酸裝置不能滿負(fù)荷運行，影響到該裝置的正常生產(chǎn)。

為提高污水站COD處理能力，開封東大組建技術(shù)攻關(guān)小組，針對開封東大污水處理站生化處理系統(tǒng)處理效率差，生化菌存活率低，導(dǎo)致生化處理池出水指標(biāo)COD值一直居高不下的問題進(jìn)行了深入研究。

2 工藝路線

2.1 提高水中活性污泥濃度

開封東大生化處理系統(tǒng)核心裝置生化池采用曝氣氧化工藝，使用好氧微生物氧化分解污水中的有機(jī)污染物?？諝饨?jīng)羅茨風(fēng)機(jī)由管道輸送到生化池底部的曝氣管，經(jīng)曝氣頭變成氣泡排出。

通過對生化池中污水狀態(tài)、氧含量和菌群的分析[2]發(fā)現(xiàn)：原設(shè)計采用的75 kW羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量過大，導(dǎo)致池底產(chǎn)生的氣泡不僅數(shù)量多而且體積大，池內(nèi)污水呈沸騰狀態(tài)，引起填料表層的生物膜剝離，池內(nèi)懸浮的活性污泥被上升的氣泡帶上來，呈現(xiàn)出大量污泥氣泡漂浮在廢水表面，導(dǎo)致水中的活性污泥濃度越來越低，生化處理效率隨之遞減。同時，羅茨風(fēng)機(jī)風(fēng)量大也會使溶解氧長期偏高，導(dǎo)致活性污泥自身氧化，細(xì)碎污泥多，活性好的污泥含量降低[3]。

為提高活性污泥濃度，通過計算確定生化池需要的曝氣風(fēng)量，重新選型，改用30 kW羅茨風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)，降低氣量，使生化池內(nèi)含氧質(zhì)量濃度降低到2 mg/L左右。

2.2 改進(jìn)曝氣工藝技術(shù)

為了提高曝氣質(zhì)量，在生化池內(nèi)優(yōu)化曝氣管路布設(shè)方案。通過增加曝氣管網(wǎng)排列密度，減少曝氣總管管徑，增加曝氣頭數(shù)量，降低氣泡直徑，加大氣泡密度，在池內(nèi)形成細(xì)碎的小氣泡，滿足好氧菌繁殖需要[4]。

改進(jìn)曝氣系統(tǒng)上部生化填料，選用新型尼龍絲填料，提高生化菌掛膜效率。

原系統(tǒng)生化池出水經(jīng)沉降后，污泥直接送至板框壓濾機(jī)脫水外送，導(dǎo)致大量活性污泥損失。為回收好氧菌，在生化池出口二沉池增加活性污泥回流裝置，部分活性污泥返回生化池，提高生化池內(nèi)菌群數(shù)量。

2.3 優(yōu)化技術(shù)方案

通過對生化處理工藝的研究，采用更換羅茨風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)，重新布設(shè)曝氣管網(wǎng)，增設(shè)曝氣頭，選用新型尼龍絲填料，增加活性污泥回流裝置，提高COD處理效率，實現(xiàn)污水達(dá)標(biāo)排放。

2.4 工藝流程

生化工藝流程如圖1所示。

圖1 生化工藝流程簡圖

3 經(jīng)濟(jì)與環(huán)保效益分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

本技改將原75 kW風(fēng)機(jī)改為30 kW風(fēng)機(jī)，開封東大平均電費0.62元/(kW·h)，運行時間為8 000 h/a，節(jié)電金額：

8 000×(75-30)×0.62=22.32萬(元/a)。

3.2 環(huán)保效益

該次技術(shù)改造重在環(huán)保效益。污水排放不達(dá)標(biāo)，環(huán)保局一次罰款最低50萬元。在污水生化提標(biāo)工藝應(yīng)用前，開封東大5萬t/a連續(xù)法氯乙酸裝置已經(jīng)因COD高而減產(chǎn)，造成極大的經(jīng)濟(jì)損失。

該次技術(shù)改造自2019年10月在開封東大實施以來，運行效果良好。污水總排口有機(jī)物質(zhì)量濃度一直控制在20 mg/L以下，運行穩(wěn)定，排放指標(biāo)低于國家排放要求，成功地解決了制約開封東大正常運行的環(huán)保難題，為公司的生存和發(fā)展提供了條件，減少污染物的排放，達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)，滿足污水排放標(biāo)準(zhǔn)，確保開封東大各生產(chǎn)裝置正常運行，具有良好的環(huán)境效益和社會效益。

4 結(jié)語

(1)隨著科技進(jìn)步，污水處理有了更多的新工藝、新設(shè)備，各種物理、化學(xué)、生物處理方法，各有所長，經(jīng)濟(jì)性各有優(yōu)劣。

(2)污水處理是每個氯堿企業(yè)都需要面對的課題，產(chǎn)品不同，生產(chǎn)工藝不同，導(dǎo)致污水成分隨之不同，污水處理工藝也要因地制宜。

(3)隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的不斷嚴(yán)格，如何根據(jù)企業(yè)污水性質(zhì)、成分和產(chǎn)量進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性比選，選擇適合本企業(yè)的污水處理方法，進(jìn)一步提高污水處理效率、降低污水處理成本是擺在每一個技術(shù)人員面前的課題，未來需要我們氯堿人繼續(xù)對此進(jìn)行深入研究探討。