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        UASB-兩級A/O 工藝處理某精細化工廢水工程實例

        2021-11-15 09:20:00王亮汪炎王世卓梅紅范修波
        工業(yè)用水與廢水 2021年5期
        關鍵詞:揚程水量污泥

        王亮, 汪炎, 王世卓, 梅紅, 范修波

        (東華工程科技股份有限公司, 合肥 230024)

        1 工程概況

        某精細化工廠主要從事營養(yǎng)品、 丙二醇、 尼龍等產品的生產和銷售。 在生產過程中產生大量高濃度和低濃度的生產廢水, 各股廢水水質復雜、 有機物濃度高、 氨氮和有機氮含量高、 鹽分高、 可生化性差, 需要經過處理達到園區(qū)污水處理廠納管標準后方能進行間接排放。 本工程對該精細化工廢水各污染物進行針對性處理, 實現(xiàn)廢水達標排放, 為類似工業(yè)廢水處理設計提供參考。

        2 設計規(guī)模及水質

        2.1 設計規(guī)模

        根據該企業(yè)提供的資料, 污水處理裝置規(guī)模為10 000 m3/d。 考慮到各產品需要5 a 左右的時間才能達到設計產能, 本工程預處理系統(tǒng)按照10 000 m3/d 規(guī)模建設; 厭氧處理系統(tǒng)、 生化處理系統(tǒng)按照5 000 m3/d 規(guī)模建設, 預留5 000 m3/d 場地。

        2.2 設計水質

        本工程進水主要為營養(yǎng)品、 丙二醇、 尼龍等產品生產過程中產生的高濃度和低濃度生產廢水、 生活污水以及初期雨水等, 出水達到園區(qū)污水處理廠納管標準后排入污水處理廠進一步處理, 具體指標如表1 所示。

        表1 設計進出水水質Tab. 1 Design influent and effluent water quality

        3 廢水處理工藝

        營養(yǎng)品廢水的成分復雜、 CODCr濃度高、 鹽度高、 SS 高、 色度高、 可生化性較差、 代謝抑制物含量多; 丙二醇廢水的水質復雜、 CODCr濃度高、鹽分高、 可生化性差, 主要污染成分有二甲基甲酰胺、 環(huán)己烷、 三氯乙烷等, 對生化有較強的抑制作用; 尼龍廢水含苯、 己二胺、 己二酸、 環(huán)己醇等苯系物及低聚物和硫化物, CODCr、 NH3-N 和TN 含量高, 廢水可生化性差[1-2]。 目前國內外對該類精細化工廢水主要采取物化與生化結合的處理工藝,并以生化處理為主[3-5]。 根據本工程各股廢水進水水質特點和出水水質要求, 考慮到UASB 反應器常用于中高濃度的有機廢水處理, 具有運行成本低、剩余污泥產生量少、 占地少、 可回收大量能源等優(yōu)點, 而且厭氧菌經馴化后可以極大提高其對毒性物質的耐受力[6-7]; A/O 工藝具有停留時間短、 節(jié)省碳源和供氣量、 節(jié)約占地等優(yōu)點[8-10], 本工程采用以UASB-兩級A/O 為主的處理工藝, 工藝流程如圖1 所示。

        圖1 廢水處理工藝流程Fig. 1 Process flow of wastewater treatment

        來自生產裝置的高濃度廢水及低濃度廢水分別進入高、 低濃度均質池, 保證廢水進入后續(xù)處理時水質和水量的相對穩(wěn)定。 在各自均質池內嵌設置隔油池, 預留隔油功能。 在高、 低濃度廢水進水管上分別設置在線監(jiān)測儀表, 當監(jiān)測到指標發(fā)生異常, 與正常工況偏離較大時, 可通過在線氣動閥門將該股廢水自動切換至事故池。 待來水恢復正常后, 再通過自動切換閥將該股廢水切入均質池。 事故池中廢水可通過小流量提升泵提升至高濃度均質池。 均質池和事故池內均設機械攪拌機保證各種廢水混合均勻和防止懸浮物沉積。

        高濃度均質池出水泵入高效混凝沉淀器, 去除廢水中的懸浮物、 色度后, 與低濃度廢水合并送入厭氧進水池, 經厭氧進料泵提升進入UASB 反應器,經過厭氧處理后, 廢水中大部分有機物被分解。

        厭氧反應池出水自流進入一級A/O 池, 一級A/O 池采用完全混合池型, 有較高的抗沖擊負荷能力。 在一級A/O 池的缺氧池部分, 回流液中硝酸鹽反硝化成氮氣。 在好氧池內廢水中大部分有機污染物被降解、 氨氮硝化成亞硝酸鹽和硝酸鹽。 一級A/O 池設內循環(huán)系統(tǒng), 用于混合液回流。 好氧池中設鼓風曝氣, 為微生物提供必要的氧氣。 一級A/O 池出水自流進入二沉池, 進行泥水分離, 二沉池沉淀污泥部分回流至一級A/O 池前端, 剩余污泥提升至污泥脫水干化間處理。

        二沉池的出水進入二級A/O 池, 二級A/O 池采用MBBR 工藝, 流化床有較高的容積負荷和去除率。 在二級A/O 池內進一步發(fā)生生物脫碳、 脫氮反應, 進一步去除CODCr。 二級A/O 池設內循環(huán)系統(tǒng), 用于混合液回流。 二級A/O 池出水進入終沉池進行泥水分離, 終沉池沉淀污泥部分回流至二級A/O 池的前端, 剩余污泥提升至污泥脫水干化間處理。

        終沉池出水進入外排水池, 通過外排水泵送至園區(qū)污水處理廠進一步處理。

        4 主要構筑物及設計參數(shù)

        (1) 高濃度均質池。 2 座, 鋼筋混凝土結構,設計水量為120 m3/h, 單座尺寸為30.0 m×8.0 m×6.7 m, 有效水深為6.0 m, 水力停留時間為24 h。設立式雙曲面攪拌機4 臺, 功率為5.5 kW; 提升泵2 臺, 流量為120 m3/h, 揚程為37 m, 功率為22 kW。

        (2) 低濃度均質池。 2 座, 鋼筋混凝土結構,設計水量為300 m3/h, 單座尺寸為25.0 m×24.0 m×6.7 m, 有效水深為6.0 m, 水力停留時間為24 h。設立式雙曲面攪拌機8 臺, 功率為5.5 kW; 提升泵2 臺, 流量為300 m3/h, 揚程為16 m, 功率為22 kW。

        (3) 事故池。 2 座, 鋼筋混凝土結構, 設計水量為420 m3/h, 單座尺寸為35.0 m × 24.0 m × 6.7 m, 有效水深為6.0 m, 水力停留時間為24 h。 設立式雙曲面攪拌機8 臺, 功率為5.5 kW; 提升泵2臺, 流量為45 m3/h, 揚程為20 m, 功率為5.5 kW。

        (4) 高效混凝沉淀器。 2 套, 采用成套設備,單套處理量為60 m3/h, 設備尺寸為?3.5 m ×7.0 m, 本體采用碳鋼防腐, 內部設置?35 mm 斜管填料和?1 mm 過濾濾珠; 設反沖洗泵2 臺, 流量為400 m3/h, 揚程為26 m, 功率為45 kW。

        (5) 厭氧處理系統(tǒng)。 厭氧進水池1 座, 鋼筋混凝土結構, 設計水量為420 m3/h, 尺寸為28.5 m×16.0 m×7.7 m, 有效水深為7.0 m, 水力停留時間為7.6 h。 UASB 反應器1 座, 碳鋼防腐, 設計水量為210 m3/h, 尺寸為?20.0 m×21.0 m, 容積負荷為5 kg[CODCr]/(m3·d), 溫度為35 ~40 ℃, 污泥濃度為8 ~10 g/L, 上升流速為3.1 m/h。 設潛水攪拌機2 臺, 功率為7.5 kW; 厭氧供料泵2 臺, 流量為210 m3/h, 揚程為26 m, 功率為30 kW; 循環(huán)泵2 臺, 流量為777 m3/h, 揚程為5 m, 功率為30 kW; 厭氧污泥泵1 臺, 流量為40 m3/h, 揚程為30 m, 功率為11 kW; 水封罐補水泵1 臺, 流量為10 m3/h, 揚程為25 m, 功率為2.2 kW; 沼氣增壓風機2 臺, 流量為7.44 m3/min, 升壓為30 kPa, 功率為7.5 kW; 沼氣穩(wěn)壓柜1 臺, 有效容積為140 m3; 沼氣燃燒器1 臺, 燃燒能力為1 200 m3/h; 板式換熱器1 臺, 換熱面積為310 m2; 蒸汽噴射器6 臺, 單臺蒸汽噴射量為970 kg/h。

        (6) 一級A/O 池。 2 座, 鋼筋混凝土結構,設計水量為210 m3/h, A 池尺寸為32.0 m×8.5 m×8.5 m, O 池尺寸為51.4 m × 32.0 m × 8.5 m, 有效水深為7.5 m, A 池停留時間為19.4 h, O 池停留時間為117.5 h, 污泥濃度為3 g/L, 污泥負荷為0.1 kg[CODCr]/(kg[MLSS]·d), 溫度為20 ~30 ℃, pH值為6 ~9, 混合液回流比為100%~300%, 污泥回流比為50%~100%。 設潛水攪拌器4 臺, 功率為10 kW; 潛水推流器8 臺, 功率為5.5 kW; 混合液回流泵3 臺, 流量為350 m3/h, 揚程為1.2 m,功率為4 kW; 射流曝氣器44 臺; 射流曝氣回流泵5 臺, 流量為675 m3/h, 揚程為15 m, 功率為45 kW; 空氣懸浮鼓風機3 臺, 風量為150 m3/min,風壓為80 kPa, 功率為245.3 kW。

        (7) 二沉池。 1 座, 鋼筋混凝土結構, 設計水量為210 m3/h, 尺寸為?24.0 m × 5.3 m, 池邊水深4.6 m, 表面水力負荷為0.5 m3/(m2·h)。 設中心傳動半橋刮泥機1 臺, 功率為0.75 kW; 疊螺機進泥泵2 臺, 流量為50 m3/h, 揚程為30 m, 功率為7.5 kW; 剩余污泥泵2 臺, 流量為30 m3/h, 揚程為5 m, 功率為3 kW; 回流污泥泵2 臺, 流量為210 m3/h, 揚程為9 m, 功率為11 kW。

        (8) 二級A/O 池。 2 座, 鋼筋混凝土結構, 設計水量為210 m3/h, A 池尺寸為17.0 m×12.0 m ×8.5 m, O 池尺寸為37.0 m × 12.0 m × 8.5 m, 有效水深為7.5 m, A 池停留時間為14.5 h, O 池停留時間為31.7 h, 污泥濃度為3 g/L, 污泥負荷為0.1 kg[CODCr]/(kg[MLSS]·d), 溫 度 為20 ~30 ℃, pH值為6 ~9, 混合液回流比為200%~300%, 污泥回流比為50%~100%, 填料填充率為30%。 設缺氧潛水推流器4 臺, 功率為3 kW; 好氧潛水推流器8 臺, 功率為7.5 kW; 混合液回流泵3 臺, 流量為350 m3/h, 揚程為1.2 m, 功率為4 kW; 流化填料體積為1 875 m3, 填料直徑為25 mm, 高度為10 mm, 有效比表面積為600 m2/m3。

        (9) 終沉池。 1 座, 鋼筋混凝土結構, 設計水量為210 m3/h, 尺寸為?24.0 m × 5.3 m, 池邊水深為4.6 m, 表面水力負荷為0.5 m3/(m2·h)。 設中心傳動半橋刮泥機1 臺, 功率為0.75 kW; 剩余污泥泵2 臺, 流量為32 m3/h, 揚程為12 m, 功率為3 kW; 回流污泥泵2 臺, 流量為210 m3/h, 揚程為9 m, 功率為11 kW。

        5 工程設計特點

        (1) 本工程采用UASB 反應器對高濃度有機廢水進行預處理, 去除污染物的同時可回收大量的沼氣, 實現(xiàn)環(huán)境效益與經濟效益的統(tǒng)一。

        (2) 廢水處理采用以UASB-兩級A/O 為主的工藝, 處理效率高, 便于運行維護, 出水穩(wěn)定達標, 運行成本適中。

        (3) 一級A/O 池選用同時具備A/O 工藝和氧化溝工藝特征的改良型“鼓風曝氣式氧化溝工藝”(完全混合式池型), 使其運行更加耐沖擊、 靈活和穩(wěn)定, 同時減少了占地面積、 降低了工程投資和運行費用。

        (4) 二級A/O 池選用MBBR 工藝, 通過優(yōu)化池體設計, 避免填料堆積, 二級A/O 池中的A 池四周采用倒圓角設計, O 池采用循環(huán)流態(tài)池型, 進一步保障、 提升填料流化效果。

        6 工程運行效果

        本工程調試成功、 穩(wěn)定運行后, 進出水CODCr和NH3-N 濃度分別如圖2 和圖3 所示。

        圖2 進出水CODCr 濃度Fig. 2 CODCr concentrations of influent and effluent water

        圖3 進出水NH3-N 濃度Fig. 3 NH3-N concentrations of influent and effluent water

        從圖2 和圖3 可以看出, 進水CODCr和NH3-N濃度較高, 且存在一定的波動, 但出水CODCr質量濃度穩(wěn)定在300 mg/L 以下, 出水NH3-N 質量濃度穩(wěn)定在20 mg/L 以下, 系統(tǒng)CODCr的去除率在94.3%以上, NH3-N 的去除率在92.7%以上。 出水水質均達到設計要求, 污染物去除效果穩(wěn)定, 系統(tǒng)抗沖擊負荷能力較強。

        7 投資及運行成本

        本工程總投資約為16 050 萬元, 運行成本為5.18 元/m3。

        8 結語

        (1) 采用UASB-兩級A/O 為主的工藝處理該精細化工廢水是可行的, 處理后出水CODCr質量濃度低于300 mg/L, NH3-N 質量濃度低于20 mg/L,出水水質達到園區(qū)污水處理廠納管標準, 該工藝處理效果穩(wěn)定, 且能耐受較強的沖擊負荷。

        (2) 該精細化工廢水成分復雜, 且水質水量變化較大, 在前端設置足夠容積的均質池和事故池,有利于均勻水質、 調節(jié)水量, 保障后續(xù)生化處理系統(tǒng)正常運行。

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