BDO行業(yè)廢水處理工藝的優(yōu)化和改造

孔繁榮 來(lái)繼云 繆樹輝(新疆藍(lán)山屯河能源有限公司，新疆 奇臺(tái) 831500)

0 引言

新疆藍(lán)山屯河能源有限公司1,4丁二醇項(xiàng)目污水處理工藝采用采用物化預(yù)處理(包括氣浮處理)+厭氧處理+好氧處理的工藝用來(lái)處理，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)COD:≤60mg/L，BOD:≤20mg/L。污水主要由1,4丁二醇BDO裝置、甲醇甲醛裝置、乙炔裝置以及電石裝置生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各種污水。由于原設(shè)計(jì)提供的污水的水質(zhì)水量與實(shí)際生產(chǎn)排放的污水水質(zhì)差異較大，原設(shè)計(jì)不能滿足實(shí)際污水處理要求，污水處理不達(dá)標(biāo)，必須進(jìn)行優(yōu)化和改造才能現(xiàn)有污水處理要求。針對(duì)此情況，藍(lán)山屯河能源有限公司的專業(yè)技術(shù)人員經(jīng)過(guò)實(shí)地試驗(yàn)和研究對(duì)原有設(shè)計(jì)工藝進(jìn)行優(yōu)化和改造，在不改變?cè)瓨?gòu)筑物功能的基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)備工藝管線進(jìn)行改造，選擇最佳的投藥加藥方法，解決了污水排放難達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，COD的去處率可達(dá)到95%以上，將出COD合格率100%，達(dá)到超過(guò)原一級(jí)設(shè)計(jì)目標(biāo)，并保證后續(xù)回用水工藝正常穩(wěn)定運(yùn)行，其優(yōu)化和改造達(dá)到了降低污水處理成本和降低改造成本的目的。

1 原設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題

上游化工裝置排放的污水種類多混合在一起成分復(fù)雜，未經(jīng)過(guò)物化預(yù)處理，1，4丁二醇DDO裝置含催化劑廢水和真空凝液混合在一起，未經(jīng)物化預(yù)處理，直接進(jìn)入生化系統(tǒng)導(dǎo)致后續(xù)生化系統(tǒng)工藝無(wú)法正常運(yùn)行，導(dǎo)致污水處理不達(dá)標(biāo)處。

由于原設(shè)計(jì)提供的水質(zhì)條件與實(shí)際出入較大，設(shè)計(jì)人員經(jīng)驗(yàn)不足，將高壓加氫含催化劑廢水甲醇、真空冷凝液混合并接到一條管線進(jìn)入高濃度均質(zhì)水池，然后直接進(jìn)入?yún)捬跛馑峄到y(tǒng)，由于廢水中的甲醛、催化劑、B3D(丁炔醇)未經(jīng)物化處理去除。因甲醛、重金屬催化劑為微生物抑制的毒物、B3D(丁炔醇)為微生物抑制劑，而造成污水生化厭氧、水解酸化和好氧生化系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，造成生化污泥大量死亡生化系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，導(dǎo)致污水處理不達(dá)標(biāo)。

上游化工裝置的催化劑廢水與真空凝液廢水污水混合在同一管線中，都集中進(jìn)入高濃度污水均質(zhì)池到高濃度均質(zhì)水池，污水排放量大，水質(zhì)不穩(wěn)定，然后進(jìn)入?yún)捬跎到y(tǒng)和水解酸化進(jìn)水池進(jìn)行處理，由于厭氧水池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安裝有誤，導(dǎo)致反應(yīng)填料層塌陷，經(jīng)常出現(xiàn)進(jìn)入系統(tǒng)中污水無(wú)法及時(shí)進(jìn)行厭氧生化處理，而造成后續(xù)工藝的水解酸化進(jìn)水池和好氧生化水池溢水的現(xiàn)象，同時(shí)經(jīng)過(guò)二級(jí)氣浮處理的污水設(shè)計(jì)出力有限，而無(wú)法進(jìn)行沉降分離。

生化反應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，沒(méi)有設(shè)計(jì)內(nèi)回流系統(tǒng)，同時(shí)污泥壓濾系統(tǒng)與物化處理壓濾系統(tǒng)共用1套壓濾系統(tǒng)，壓濾后的污水再次進(jìn)入好氧生化系統(tǒng)，導(dǎo)致好氧污水系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，污水處理量受限制，最終造成處理污水無(wú)法達(dá)標(biāo)排放。經(jīng)過(guò)生化處理后的污水進(jìn)入微氣浮分離，因安裝缺陷，導(dǎo)致沉降效果差，造成污泥分離效果差，處理后的污水濁度和色度及COD均超標(biāo)。

設(shè)備選型和選材存在問(wèn)題，現(xiàn)有設(shè)備無(wú)法滿足工藝要求。

從上游排放至污水處理廠的管線沒(méi)有考慮介質(zhì)腐蝕問(wèn)題，均采用有縫碳鋼材質(zhì)，運(yùn)行一段時(shí)間經(jīng)常出現(xiàn)管線腐蝕泄漏情況，脫離子單元的廢水和化工有機(jī)廢水pH值波動(dòng)性較大，使進(jìn)入裝置的管線和設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，微電解反應(yīng)器為碳鋼材質(zhì)，防腐措施不合理(用環(huán)氧樹脂做防腐層)，與THF會(huì)產(chǎn)生互溶，將防腐層溶解，微電解需要在酸性條件下進(jìn)行，會(huì)造成設(shè)備的腐蝕。容器氣浮設(shè)備采用傳統(tǒng)氣浮行車刮泥機(jī)設(shè)備，運(yùn)行工況不穩(wěn)定，分離效果差。

2 廢水處理處理工藝的優(yōu)化和改造

此次改造的原則采用原有的構(gòu)筑物，盡量不破壞原有設(shè)計(jì)工藝，采用與原有工藝相結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)和工藝，改造原有的廢水處理裝置。

改造前的污水處理工藝流程如下：

高濃度有機(jī)污水處理系統(tǒng)：(壓力流)采用物化預(yù)處理(包括氣浮處理)+厭氧處理+好氧處理；制氫裝置、1,4-丁二醇裝置、焚燒單元，電石裝置廢水等的高濃度有機(jī)污水，合計(jì)約為25m3/h，進(jìn)水COD: 8200mg/L，BOD: 3350mg/L。高濃度調(diào)節(jié)池接收高濃度有機(jī)廢水和預(yù)處理后的高濃度甲醛廢水進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后的高濃度水進(jìn)行破乳，絮凝，除油處理，處理過(guò)程產(chǎn)生的污油進(jìn)行外運(yùn)，設(shè)置1座氣浮池，處理流量40m3/h。氣浮池前設(shè)置破乳和混凝加藥池，投加混凝劑FeSO4，設(shè)計(jì)加藥量100～200mg/L，及助凝劑PAM，設(shè)計(jì)加藥量5～10mg/L。完成一級(jí)預(yù)處理，經(jīng)過(guò)一級(jí)預(yù)處理的高濃度有機(jī)廢水水進(jìn)行二級(jí)生化處理。

高濃度甲醛廢水處理系統(tǒng)：(壓力流)采用氧化預(yù)處理+厭氧處理+好氧處理；高濃度甲醛廢水約為15m3/h，直接進(jìn)入加熱混合池通過(guò)蒸汽將甲醛廢水升至65℃,送至氧化反應(yīng)池進(jìn)行氧化處理，投加石灰Ca(OH)2將廢水pH調(diào)至11，再投加高錳酸鉀(KMnO4)進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，將污泥排放至污泥池，再將污水加酸調(diào)節(jié)pH至7.5～8.5，經(jīng)過(guò)氧化處理的高濃度甲醛廢水基本達(dá)到生化處理要求，達(dá)到預(yù)處理要求的高濃度甲醛廢水送至高濃度調(diào)節(jié)池。

混合有機(jī)污水(重力流)系統(tǒng)：采用物化預(yù)處理(包括氣浮處理)+好氧處理；經(jīng)過(guò)機(jī)械格柵濾去水中懸浮物的有機(jī)廢水，在混合廢水集水井中提升泵將混合廢水集水井的水提升至均質(zhì)調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)后的混合有機(jī)廢水進(jìn)入破乳池，絮凝池，除油氣浮池處理，除油氣浮池除去浮油，完成預(yù)處理過(guò)程，達(dá)到處理要求的混合廢水送至水解酸化池。

為此我們結(jié)合實(shí)際情況對(duì)原有的設(shè)計(jì)工藝進(jìn)行了優(yōu)化改造。具體方案如下：

(1)將重金屬催化劑廢水、真空冷凝液混合并的管線分開，并將催化劑重金屬催化劑廢水管線改造引至一級(jí)氧化反應(yīng)池，并增加蒸汽加熱管線至一級(jí)氧化反應(yīng)池進(jìn)行預(yù)加熱處理至75℃，投加石灰Ca(OH)2將廢水pH調(diào)至11,再投加高錳酸鉀(KMnO4)進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，再進(jìn)入氧化反應(yīng)池2再次投加投加FeSO4和陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺進(jìn)行絮凝沉降，經(jīng)過(guò)氧化處理的高濃度重金屬催化劑廢水中的甲醛、重金屬催化劑、丁炔醇等有害物質(zhì)基本去除，達(dá)到生化處理進(jìn)水要求。

(2)將原設(shè)計(jì)的氧化反應(yīng)池進(jìn)行20min沉降后，將加藥反應(yīng)絮凝沉降后的重金屬催化劑分離沉降池，通過(guò)底部排污閥可有效的去除重金屬催化劑，將分離的上清液進(jìn)入原系統(tǒng)中的除油溶氣氣浮系統(tǒng)，單獨(dú)投加聚合硫酸鐵和陰離子聚丙烯酰胺(PAM)，再次進(jìn)行二次固液分離后進(jìn)入高濃度均質(zhì)水池，進(jìn)行曝氣均質(zhì)混合后進(jìn)入HAF厭氧系統(tǒng)進(jìn)行生化處理處理。同時(shí)將沉降的沉淀物排往污泥濃縮池，經(jīng)帶式壓濾機(jī)壓濾后處理。

(3)增加好氧內(nèi)回流管線，將原來(lái)碳鋼材質(zhì)管線更換為304不銹鋼管線，經(jīng)過(guò)設(shè)備改造后，將管線腐蝕問(wèn)題解決，同時(shí)利用現(xiàn)有的加藥系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行工藝的優(yōu)化和改造，并利用原來(lái)的尿素藥劑投加系統(tǒng)投加專用的有機(jī)型生化污泥絮凝劑3108，提高生化系統(tǒng)污泥絮凝和污泥的濃度，延長(zhǎng)好氧生化停留時(shí)間，將原來(lái)設(shè)計(jì)的停留時(shí)間延長(zhǎng)，有效的提高好氧微生物的活性，使整個(gè)FSBBR好氧系統(tǒng)微生物COD脫除率得到較大提升。

(4)因?qū)⒃O(shè)計(jì)中化工混合有機(jī)廢水不含油類物資，無(wú)需進(jìn)行除油處理，將除油溶氣氣浮系統(tǒng)管線進(jìn)行改造作為重金屬催化劑廢水的溶氣氣浮系統(tǒng)再次優(yōu)化改造利用。將真空冷凝液無(wú)毒有機(jī)廢液直接進(jìn)入高濃度均質(zhì)水池，進(jìn)行曝氣均質(zhì)混合后進(jìn)入HAF厭氧系統(tǒng)進(jìn)行處理。

改造后的工藝流程如圖1所示。

圖1 改造后的工藝流程圖

3 改造后運(yùn)行過(guò)程及處理效果

催化劑廢水經(jīng)一二級(jí)氧化反應(yīng)處理后，有效的去除污水中的甲醛、重金屬催化劑、丁炔醇等有害物質(zhì)去除率達(dá)95%，COD降解達(dá)25%，進(jìn)入高濃度均質(zhì)水池均質(zhì)調(diào)節(jié)進(jìn)入?yún)捬跛馑峄到y(tǒng)和FSBBR好氧生化系統(tǒng)處理，生化系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，進(jìn)水水質(zhì)達(dá)到原設(shè)計(jì)要求。

好氧生化系統(tǒng)增加內(nèi)回流工藝后，生化停留時(shí)間由原來(lái)40h延長(zhǎng)至52h，二級(jí)溶氣氣浮效果有效提高，最終生化處理后污水處理效果明顯得到改善，污水處理合格達(dá)標(biāo)，并超過(guò)原設(shè)計(jì)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)合以上改造經(jīng)驗(yàn)和應(yīng)用，我們?cè)诤笃诙谖鬯?xiàng)目建設(shè)中，借鑒以上改造經(jīng)驗(yàn)在我們?cè)谇捌谠O(shè)計(jì)中，結(jié)合原改造工藝，對(duì)污水前期預(yù)處理系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，將原來(lái)的傳統(tǒng)帶溶氣氣浮罐和刮泥機(jī)的溶氣氣浮改為蝸凹溶氣氣浮系統(tǒng)使整個(gè)系統(tǒng)溶氣氣浮效果大為改善，并將原來(lái)的帶式壓濾機(jī)改為疊螺式壓濾機(jī)，后期污泥脫水效果大大提高改善，將節(jié)約了大量的人力物力。

4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)分析

改造后的藥劑成本下降30%，電耗降低15%,將達(dá)標(biāo)排放合格污水全部回收利用補(bǔ)充至原水系統(tǒng)中，減少外排水80t/h，按照目前原水價(jià)格5.2元/t，外排污水排污費(fèi)4.2元計(jì)算，每年污水運(yùn)行時(shí)間8000h計(jì)算，合計(jì)節(jié)約成本60.1萬(wàn)元/a。

5 結(jié)語(yǔ)

利用原有的設(shè)備采用的厭氧、水解酸化+厭氧/好氧生化工藝，在不改變?cè)瓨?gòu)筑物和設(shè)備的基礎(chǔ)上，對(duì)進(jìn)水的混合污水進(jìn)行局部的分離改造，合理的利用一二級(jí)氧化反應(yīng)池、加藥系統(tǒng)設(shè)備、溶氣氣浮裝置等設(shè)備，優(yōu)化組合改造，同時(shí)增加好氧內(nèi)回流工藝延長(zhǎng)生化停留時(shí)間，改造后的污水處理工藝更加合理，各局部工藝和設(shè)備得到有效綜合利用，生化系統(tǒng)運(yùn)行狀況得到改善，生化處理能力增加，處理效果明顯提高，處理效果穩(wěn)定。

經(jīng)過(guò)改造后運(yùn)行結(jié)果表明，廢水處理裝置優(yōu)化后用于處理化工BDO廢水和化工混合高濃度廢水，生化進(jìn)水COD控制在7500～8600mg/L,進(jìn)水流量控制在25～30t/h,COD 去處率可達(dá)到75%以上，增加好氧內(nèi)回流工藝延長(zhǎng)生化停留時(shí)間，將FBSSR好氧生化系統(tǒng)進(jìn)水COD控950+1100mg/L,進(jìn)水流量控制在35～40t/h，COD 的去處率可達(dá)到85%～90%，將出COD超過(guò)原一級(jí)設(shè)計(jì)目標(biāo)，目前運(yùn)行出水COD保持在40mg/L，BOD降低至5mg/L以下，其出水水質(zhì)超出原設(shè)計(jì)和國(guó)家/省市環(huán)保核定的環(huán)保達(dá)標(biāo)排放的水質(zhì)要求。

同時(shí)為下游回用水裝置進(jìn)水創(chuàng)造良好的條件，減低了回用水裝置預(yù)處理的成本，降低了回用水超濾反滲透系統(tǒng)膜的污堵風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)了回用水運(yùn)行周期，同時(shí)提高了整個(gè)回用水系統(tǒng)的回收率，目前回收率有原來(lái)的55%提高至82%，膜的化學(xué)清洗頻次由原來(lái)的1周/次延長(zhǎng)至2個(gè)月/次。

改造后的尿素、磷酸二氫鉀、高錳酸鉀、硫酸亞鐵、聚丙烯酰胺和3108等藥劑消耗比原設(shè)計(jì)下降30%，用電量減少15%。外排水量有原來(lái)的140t/h降低至目前35～40t/h，有效減少企業(yè)外排水量為企業(yè)節(jié)約大量的成本消耗費(fèi)用。