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        煤化工制乙二醇污水處理裝置運行探討

        2018-08-21 07:10:12張廣洋吳寶宏
        氮肥與合成氣 2018年6期
        關(guān)鍵詞:酸化硝化臭氧

        龔 立,張廣洋,秦 偉,吳寶宏

        (1.徐州水處理研究所,江蘇徐州 221006; 2.陽煤集團深州化工有限公司,河北深州 053800)

        隨著我國工業(yè)化進程的加快,化工產(chǎn)品的發(fā)展對水資源的使用量越來越大,造成全國大多數(shù)地區(qū)出現(xiàn)水資源緊張甚至短缺[1]。國家對水資源的節(jié)約也越來越重視,從前幾年對化工生產(chǎn)的限量用水,到“水十條”的發(fā)布,再到今天的節(jié)能減排,甚至達到零排放要求,都是為了保護我們賴以生存的水資源,所以在當(dāng)今經(jīng)濟和環(huán)保形勢十分嚴峻的情況下,要想企業(yè)穩(wěn)步發(fā)展就必須貫徹國家號召,節(jié)能減排,合格處理水、氣和固廢等污染物,必須達標(biāo)排放或回收利用。

        1 工藝選擇

        陽煤集團深州化工有限公司(以下簡稱深州化工)是一家大型煤化工企業(yè),年產(chǎn)220 kt乙二醇,配套1臺Ф 3 200 mm航天爐。根據(jù)生產(chǎn)需要和環(huán)境保護政策,必須要有配套的污水處理裝置和氣味處理設(shè)施,選擇何種處理工藝對運行效果影響重大,所以必須慎重選擇。經(jīng)全國招標(biāo)最終選擇徐州水處理研究所開發(fā)的短程硝化A/SBR+EM菌+BAF+臭氧氧化污水處理新工藝。該污水處理裝置于2014年10月安裝結(jié)束即開始運行,至今運行穩(wěn)定,處理效果良好。

        在生產(chǎn)過程中雖經(jīng)源頭治理,外排污水量減少、水質(zhì)大為改善,但還是有少量污染物超標(biāo)污水需要處理合格后達標(biāo)外排[2]。化工污水中超標(biāo)物一般為COD、氨氮、氰化物、硫化物、固體懸浮物等。其中固體懸浮物、氰化物、硫化物經(jīng)加藥絮凝沉淀處理后,大部分可除去,余下的少量進入生化系統(tǒng)也易除去,不會成為處理難題[3];而COD、氨氮含量一般嚴重超標(biāo),影響很大而不容易去除。一般化工污水中COD與氨氮的比值多為1~3,若COD與氨氮的比值很高,則污水處理難度較大。綜上可知,污水主要污染源和處理難點是COD和氨氮。

        含氨氮污水的處理一直是污水處理中的難題,同時處理成本也很大。這是因為污水中的COD較易處理,當(dāng)COD與BOD的比值>0.35時,在厭氧或好氧條件下極易生化,反應(yīng)速率快,好氧異養(yǎng)菌或厭氧菌即可完成分解[4-5];而氨氮則不容易處理,由于氨氮對微生物菌有抑制作用,所以高氨氮廢水不易生化。

        1.1 硝化的主要生化反應(yīng)

        硝化與氧化反應(yīng)主要由好氧菌和兼氧菌在SBR池(有氧狀態(tài))完成,其反應(yīng)式為:

        (1)

        (2)

        1.2 反硝化的主要生化反應(yīng)

        反硝化反應(yīng)主要由厭氧菌和兼氧菌在缺氧狀態(tài)下完成,其反應(yīng)式為:

        (3)

        (4)

        (5)

        除氨反應(yīng)步驟多,參加菌種多,反應(yīng)條件又分為好氧條件和缺氧條件;而亞硝酸、硝酸菌生長周期又長,且占總菌群數(shù)量又少(5%),所以除氨過程困難。

        1.3 工藝的確定

        污水處理站采用水解酸化+短程硝化A/SBR+EM菌+BAF+臭氧氧化,利用現(xiàn)代設(shè)備和傳統(tǒng)方法相結(jié)合的新工藝。

        通過對化工污水特征分析并論證其技術(shù)難點,得出以下結(jié)論:①活性污泥法技術(shù)成熟、可靠,優(yōu)于生物膜法。比固化菌法投資少,處理費用低,應(yīng)是治污首選工藝。②活性污泥法中的新工藝——短程硝化技術(shù),比常規(guī)除氨工藝省氧25%,省有機碳40%,少產(chǎn)污泥50%,節(jié)堿20%,因此,可降低投資20%~30%,處理費用也會相應(yīng)下降1/3,無疑應(yīng)優(yōu)先采用。

        2 設(shè)計參數(shù)

        處理水量為340 m3/h,即8 160 t/d。污水處理進、出水水質(zhì)對比見表1。

        表1 污水處理進、出水水質(zhì)對比

        3 工藝流程

        污水處理工藝流程如圖1所示。來自乙二醇生產(chǎn)工段的廢水經(jīng)管道進入格柵池后溢流至水解酸化池,高濃度污水流入事故池。污水在水解酸化池中進行水解酸化,通過水解酸化菌將大分子不易生化的COD分解成小分子易生化的COD,并去除部分COD,通過內(nèi)設(shè)的潛水推流器進行攪拌以均勻水質(zhì)。水解酸化池廢水經(jīng)分析達到生化系統(tǒng)進水水質(zhì)要求后,由提升泵提升進入調(diào)節(jié)池,在調(diào)節(jié)池內(nèi)調(diào)節(jié)水量均衡、水質(zhì)均勻,池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C進行攪拌,使污水均勻混合。

        調(diào)節(jié)池污水首先進入預(yù)處理器,除去調(diào)節(jié)池內(nèi)生成的碳酸鈣、固體懸浮物及其他雜質(zhì),并通過臭氧破氰,然后自流到冷卻塔降溫后,通過流量計控制各池中流量并均勻分配到反硝化池(A池)進行推流反硝化,再進入SBR池進行序批式的反硝化、硝化反應(yīng),使污水在活性污泥的作用下去除廢水中的氨氮、COD及其他微量氰化物、硫化物等污染物質(zhì)[6]。污水在經(jīng)過上述步驟后靜沉1 h,通過潷水器將上清液(處理合格水)排入緩沖池,通過緩沖池提升泵提升至生物過濾器,濾除污水中剩余的活性污泥、雜質(zhì),再經(jīng)曝氣生物濾池(簡稱BAF裝置)過濾,進一步凈化污水中的污染物。過濾后的污水進入清水池,若不可生化的COD超標(biāo),可在此池內(nèi)通過臭氧進一步氧化達標(biāo)后外排。

        在水解酸化池和調(diào)節(jié)池附近設(shè)除味裝置,由于高COD污水在酸化過程中會產(chǎn)生少量硫化氫氣體及其他異味氣,利用引風(fēng)機集中收集,經(jīng)除味裝置處理后排至鍋爐燃燒。整個過程中污水達標(biāo)排放,氣味集中收集處理,廢渣外運處理。

        圖1 污水處理工藝流程

        4 主要設(shè)備參數(shù)及作用

        主要設(shè)備參數(shù)見表2。

        事故池作用:開車期及發(fā)生事故時儲存高濃度廢水。

        水解酸化池作用:通過水解酸化菌將大分子不易生化的COD分解成小分子易生化的COD,并去除部分COD。

        調(diào)節(jié)池作用:調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量,不同時段的進水質(zhì)量不同,甚至差別很大。為了防止進水污染物突然增多對系統(tǒng)造成沖擊,設(shè)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)、儲存污水,使水量均衡、水質(zhì)均勻。池內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C進行攪拌,使污水均勻混合

        預(yù)處理器作用:除去調(diào)節(jié)池內(nèi)生成的碳酸鈣、固體懸浮物及其他雜質(zhì),并通過臭氧破氰。

        表2 主要設(shè)備及其參數(shù)

        冷卻塔作用:循環(huán)冷卻,以降低水溫。

        SBR池作用:曝氣除去水中COD、氨氮等污染物,合格后沉淀、排水。

        緩沖池作用:調(diào)節(jié)均衡污水排放量,控制在短時間內(nèi)不讓大量污水外排而使地溝溢水。

        生物過濾器作用:過濾生物黏泥、固體懸浮物及細小微生物。

        BAF裝置作用:進一步凈化處理污水中各項污染物,提高外排指標(biāo)。

        清水池作用:若不可生化的COD超標(biāo),可在此池內(nèi)通過臭氧強制氧化達標(biāo)后再排。

        污泥濃縮池作用:有效地進行泥水分離,為污泥脫水提高效率。

        除味氧化塔作用:通過引風(fēng)機將異味氣體引入吸收氧化塔,并利用吸收氧化液進行氧化處理,從而除去臭味,凈化空氣。

        5 工藝特點

        短程硝化工藝匹配新型生化組合池A/SBR是一種強強組合工藝,具有投資省、占地小、運行費用低、出水水質(zhì)好、耐負荷沖擊等優(yōu)點。

        (1)短程硝化效果好,成本低。比常規(guī)除氨工藝省O225%,省有機碳40%,少產(chǎn)污泥50%,節(jié)省純堿20%,減少投資20%~30%,處理費用下降1/3。

        (2)A/SBR組合將A池(反硝化)前置,利用進水中COD進行同步反硝化反應(yīng),并彌補污水中COD的不足,反硝化效果好,可節(jié)省供氧量,同時副產(chǎn)堿度,硝化除氨耗堿量下降20%,減少運行費用和SBR池內(nèi)反硝化時間。

        (3)SBR工藝為序批式運行,靜置、排水、推流、曝氣多工序在同一池內(nèi)完成,省去了二沉池和污泥外循環(huán),投資少,抗負荷沖擊強。因SBR對進水有幾十倍的“稀釋”能力,即使進水氨氮濃度短時間內(nèi)突然升高,一般不會影響SBR池的處理效果,只需適當(dāng)調(diào)整運行時間。

        (4)出水水質(zhì)調(diào)整空間較大,只要改變各工序的運行時間,出水水質(zhì)就會發(fā)生相應(yīng)的變化。

        (5)該工藝為序批式運行方式,易于實現(xiàn)自動控制和操作自動化,節(jié)省人力、物力,處理效果穩(wěn)定。

        (6)采用臭氧氧化分解大分子難生化COD變?yōu)橐咨男》肿覥OD。若處理后不可生化的COD偏高、生化出水超標(biāo),可通過臭氧氧化后達標(biāo)排放,保證出水合格。

        6 經(jīng)驗總結(jié)

        (1)對比國內(nèi)同行污水處理裝置,深州化工率先采用改良型臭氧+A/SBR+EM+BAF工藝,將A/O工藝與SBR工藝和新型設(shè)備進行有機結(jié)合,利用前置反硝化,減少純堿投加量,降低出水總氮含量,同時又發(fā)揮了SBR工藝減少污泥產(chǎn)生量和縮小池容、出水水質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)勢,值得推廣。

        (2)該工藝在開車調(diào)試時,采用投加EM(有效菌群)的方式來縮短污泥培養(yǎng)馴化時間,調(diào)試周期比普通生化調(diào)試時間縮短了近一半,節(jié)省了人力、物力和財力。

        (3)該系統(tǒng)應(yīng)嚴格控制污水氨氮質(zhì)量濃度不超過400 mg/L,氨氮含量偏高將影響生化系統(tǒng)的營養(yǎng)平衡和污泥活性,進水短時間出現(xiàn)超標(biāo)則不影響出水水質(zhì),耐負荷沖擊。

        (4)該生產(chǎn)污水COD偏高,一般工藝很難達到去除率95%以上。該工藝利用臭氧氧化和傳統(tǒng)生化+BAF相結(jié)合,COD去除率達96%~97%,出水水質(zhì)十分穩(wěn)定。

        (5)除味氧化吸收塔設(shè)備運行穩(wěn)定,運行費用低,沒有惡臭氣味產(chǎn)生,效果十分可觀,達到環(huán)保要求。

        7 結(jié)語

        通過3年多的運行實踐,目前該污水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)非常穩(wěn)定,在線監(jiān)測時上傳運行數(shù)據(jù)至環(huán)保網(wǎng)全部合格,各項指標(biāo)達到城鎮(zhèn)污水排放標(biāo)準(GB 18918—2002)一級A標(biāo)準設(shè)計要求。在生產(chǎn)運行當(dāng)中,設(shè)備運行穩(wěn)定,出水水質(zhì)好,自動化程度高,整體處理費用相對較低,為企業(yè)創(chuàng)造了良好的生產(chǎn)環(huán)境和社會效益,既節(jié)能、環(huán)保又安全穩(wěn)定,是乙二醇污水合格排放達標(biāo)或零排放值得推廣的新工藝、新技術(shù)。

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