煤化工廢水A/O處理工藝

　　煤化工行業(yè)的生產(chǎn)工藝流程多、耗水量巨大，每個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)有各種污染物產(chǎn)生，目前大部分污染物可以進(jìn)行回收，但進(jìn)入廢水的大多是有毒有害、難降解的污染物，如果不經(jīng)過處理直接排放，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。兗礦魯南化工有限公司凈化水廠采取的是預(yù)處理+A/O+UASB處理工藝，處理的是甲醇、醋酸、聚甲醛、醋酸纖維素等生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水。其廢水水質(zhì)、水量波動(dòng)大，有機(jī)物濃度高、色度高，有毒有害物質(zhì)成份復(fù)雜，極易對(duì)生化系統(tǒng)形成負(fù)荷沖擊。因此，了解掌握A/O系統(tǒng)受沖擊的原因并采取對(duì)策，對(duì)水廠的穩(wěn)定運(yùn)行非常重要。本文梳理總結(jié)了凈化水廠在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的問題并采取的措施。

　　1、凈化水廠情況

　　凈化水廠設(shè)計(jì)日處理廠區(qū)生產(chǎn)生活污廢水26000m3，2007年9月建成投入運(yùn)行，采用華東理工大學(xué)設(shè)計(jì)的預(yù)處理+A/O+UASB處理工藝，采用兩條并行生化處理線(分別稱作一系列、二系列)，凈化水廠的主要處理工藝流程如圖1。

　　處理后的排放水符合《山東省南水北調(diào)沿線水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》及相關(guān)補(bǔ)充附件要求的標(biāo)準(zhǔn)。

　　2、凈化水廠運(yùn)行中出現(xiàn)的問題和解決方法

　　2.1 來水水質(zhì)、水量波動(dòng)大

　　自凈化水廠運(yùn)行以來，較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)進(jìn)入水廠調(diào)節(jié)池的水質(zhì)、水量波動(dòng)都非常大，現(xiàn)取其中1天的進(jìn)水量及氨氮、COD主要指標(biāo)，變化趨勢(shì)如圖2所示。

　　從圖2中可以看出，凈化水廠連續(xù)24小時(shí)進(jìn)水量最大值900m3/h、最小值465m3/h、平均值703m3/h，來水的氨氮負(fù)荷最大值200mg/l、最小值70mg/l、平均值121.3mg/l，來水中的COD最大值720mg/l、最小值370mg/l、平均值502.6mg/l。從以上數(shù)據(jù)得出不論是來水量還是水中污染物負(fù)荷最高時(shí)段的值是最低時(shí)段的值的二倍或多于二倍。經(jīng)過分析，其原因是廠內(nèi)產(chǎn)品生產(chǎn)線多、不同產(chǎn)品生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污染物的量及種類復(fù)雜，幾乎沒有規(guī)律可循。

　　由于進(jìn)水污染物的降解主要是通過微生物的新陳代謝作用完成，當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)過大，超過微生物的代謝速度時(shí)，進(jìn)水中部分污染物將得不到降解，進(jìn)而影響出水水質(zhì)，而僅靠?jī)艋畯S的一座5000m3的調(diào)節(jié)池進(jìn)行調(diào)量、調(diào)質(zhì)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。通過論證，采取以下對(duì)策:一是利用廠內(nèi)一座閑置的2000m3水池作為高濃度廢水的緩沖池，將甲醇、醋酸、醋酐、尿素等產(chǎn)品生產(chǎn)中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水，預(yù)先在此池內(nèi)調(diào)質(zhì)、調(diào)量，避免高濃度廢水沖擊凈化水廠生化系統(tǒng);二是充分發(fā)揮凈化水廠一座10000m3事故池的作用，在凈化水廠運(yùn)行不正常或化工產(chǎn)品裝置生產(chǎn)不正常時(shí)，及時(shí)將生產(chǎn)廢水引入事故池，待生產(chǎn)運(yùn)行正常后再切至正常流程。

　　2.2 含醛廢水的沖擊

　　在聚甲醛的生產(chǎn)過程中廢水產(chǎn)生量約25m3/h，主要來自稀醛回收單元加壓脫水塔的排水、甲醛制備單元以及一些受污染地坪的沖洗水和初期雨水;煤制聚甲醛廢水中COD濃度變化十分大，這是因?yàn)樗泻屑兹⑷奂兹?、二氧五環(huán)、甲醇等很多污染物質(zhì)，而這些污染物質(zhì)的組分和含量都具有很大的不確定性，此套裝置產(chǎn)生的廢水中甲醛濃度在500mg/l～2000mg/l。甲醛是一種具有強(qiáng)烈抑制生化反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)水甲醛含量低于100mg/L時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)受到太大影響，沒有崩潰的危險(xiǎn)，在進(jìn)水中甲醛含量為173mg/L的條件下，系統(tǒng)經(jīng)過57h出水水質(zhì)會(huì)嚴(yán)重惡化，有崩潰的危險(xiǎn)，所以必須將含醛廢水在進(jìn)凈化水廠前將甲醛濃度降至100mg/l以下。

　　采取的對(duì)策是，將廠內(nèi)一套處理規(guī)模110m3/h的SBR裝置專門用于處理甲醛廢水。為適應(yīng)處理甲醛硝化反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)的特點(diǎn)，改造了SBR的鼓風(fēng)系統(tǒng)、加堿系統(tǒng)，并調(diào)整了曝氣時(shí)長(zhǎng)，將每個(gè)SBR池曝氣時(shí)間由4小時(shí)延長(zhǎng)到7～8.5小時(shí)，滿足了生化系統(tǒng)的溶解氧量要求。通過以上方式將SBR出水的甲醛含量降到不大于5mg/l，完全滿足了凈化水廠的進(jìn)水要求。

　　2.3 進(jìn)水、排水色度的控制

　　醋酸纖維素生產(chǎn)時(shí)，在回收、萃取、洗滌工段產(chǎn)生大量廢水。廢水中的半纖維素衍生物、損失的纖維素醚產(chǎn)品等造成廢水色度較高，A/O工藝對(duì)降低色度具有一定難度。

　　為改觀出水色度，使用了絮凝脫色劑配合PAM助凝方法(以下簡(jiǎn)稱方法一)、PAC粉末活性炭方法(以下簡(jiǎn)稱方法二)進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，方法二在降低出水色度方面較方法一效果要好，利用方法一出水色度在30～40度，而利用方法二出水色度可以達(dá)到20度左右。這是因?yàn)?，PAC除具有良好的吸附作用外，還具有生物協(xié)同作用，其生物協(xié)同作用體現(xiàn)在PAC的存在增大了固液接觸面積，在PAC表面吸附有微生物細(xì)胞、酶、有機(jī)物以及氧，所有這些都為微生物的新陳代謝提供良好的環(huán)境，從而使吸附的有機(jī)物降解，最終出水水質(zhì)大大改善。但是PAC投資大、運(yùn)行成本比較高;絮凝脫色劑配PAM具有較高的性價(jià)比，處理成本在每立方0.5～0.7元。

　　為使出水色度達(dá)到不大于30度的廠控要求，在模擬試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)絮凝脫色劑的加藥點(diǎn)進(jìn)行合理分布：一是在廠內(nèi)醋酐纖維素廢水池處設(shè)置加藥點(diǎn)，二是在凈化水廠好氧池和沉淀池處各設(shè)置一處加藥點(diǎn)，其中好氧池的加藥點(diǎn)距其出水口約1/5。通過改造，醋酐纖維素廢水池出水色度也降到了50度左右，同時(shí)有效去除40%以上的COD、懸浮物、氨氮等;通過運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)得知，在好氧池出口1/5處水中易降解的有機(jī)物基本上被降解代謝完畢，可利用絮凝劑對(duì)難降解的有機(jī)物進(jìn)行吸附，達(dá)到進(jìn)一步降低導(dǎo)致色度有機(jī)物的目的;在沉淀池處設(shè)置加藥點(diǎn)起到降低出水色度的保安作用。

　　投入絮凝脫色劑后出水指標(biāo)的變化如圖3所示。從圖中可以看出，剛開始投加時(shí)出水色度在65倍，連續(xù)投加一個(gè)月出水色度降低明顯并且基本穩(wěn)定到25倍左右。說明改造加藥流程并投加絮凝脫色劑及PAM是成功的。

　　2.4 污泥壓濾機(jī)效率低下

　　凈化水廠兩臺(tái)污泥壓濾機(jī)是板框式壓濾機(jī)，處理能力5噸/箱。隨著廠內(nèi)產(chǎn)品種類的增多，廢水中COD總量增大，污泥增長(zhǎng)速度和泥量相應(yīng)增加，對(duì)應(yīng)的生化系統(tǒng)剩余污泥量增多約5噸每天。另外，活性污泥具有一定的粘性，濾布容易被堵塞，清洗間隔時(shí)間不斷縮短，處理效率不斷下降。部分濃縮池污泥隨上清液進(jìn)入調(diào)節(jié)池，導(dǎo)致生化系統(tǒng)進(jìn)水SS升高，A/O系統(tǒng)污泥濃度升高，甚至達(dá)到11000～13000mg/l(設(shè)計(jì)污泥濃度在6000mg/L)。進(jìn)而帶來為提高溶解氧增大鼓風(fēng)量，風(fēng)機(jī)負(fù)荷不斷攀升，各種消耗居高不下，同時(shí)污泥老化，對(duì)COD、氨氮去除能力下降，影響出水水質(zhì)等惡性循環(huán)。

　　根據(jù)凈化水廠的實(shí)際情況，決定增容污泥處理能力，新上兩臺(tái)型號(hào)180-300kgDS/h疊螺式污泥脫水機(jī)。經(jīng)過改造后，大幅提高了污泥處理能力，每天產(chǎn)出含水率75%污泥7.2～14.4噸，完全滿足排泥要求，解決了凈化水廠污泥壓濾機(jī)效率低下的問題，提高了污泥處理能力，同時(shí)提高了A/O活性污泥含量，保障了凈化水廠系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

　　2.5 溶解氧控制困難

　　在生化系統(tǒng)中溶解氧指標(biāo)的合理控制對(duì)硝化、反硝化具有重要的作用。硝化菌是專性好氧菌，在好氧段，溶解氧升高，硝化速度增大，但當(dāng)溶解氧質(zhì)量濃度大于2.0mg/L以后，其硝化速度增長(zhǎng)趨勢(shì)變緩，高濃度的溶解氧會(huì)抑制硝化菌的硝化反應(yīng)，同時(shí)，好氧池過高的溶解氧會(huì)隨污泥回流和混合液分別帶到厭氧段和缺氧段，影響厭氧段聚磷菌的釋放和缺氧段硝酸鹽的反硝化，對(duì)除磷脫氮均不利;相反，好氧段的溶解氧質(zhì)量濃度太低也限制了硝化菌的生成率，硝化反應(yīng)趨于停止，其對(duì)溶解氧的忍受極限是0.5～0.7mg/L，否則將導(dǎo)致硝化菌從污泥系統(tǒng)中淘汰，嚴(yán)重影響脫氮效果;在缺氧段，溶解氧對(duì)反硝化脫氮有很大影響，這是由于溶解氧與硝酸鹽競(jìng)爭(zhēng)電子供體，同時(shí)還抑制硝酸鹽還原酶的合成和活性，影響反硝化脫氮，為此，缺氧段溶解氧質(zhì)量濃度應(yīng)小于0.5mg/L[5];凈化水廠好氧池末端溶解氧控制在2.0～4.0mg/l，缺氧池溶解氧控制不大于0.5mg/l，以實(shí)現(xiàn)較好的硝化、反硝化作用。為達(dá)到要求的溶解氧范圍，凈化水廠主要采取了以下手段:

　　一是根據(jù)在線溶解氧，調(diào)整一、二系列風(fēng)管連通的電動(dòng)蝶閥，將風(fēng)量向溶解氧較低的系列勻量，避免頻繁開停風(fēng)機(jī)，減少設(shè)備起停次數(shù);二是調(diào)整內(nèi)外回流，在好氧池溶解氧小于2.0mg/l時(shí)，減少外回流量至正常的1/3，內(nèi)回流全關(guān)，并配合風(fēng)量調(diào)整，直至溶解氧恢復(fù)，如果好氧池溶解氧大于4.0mg/l，則內(nèi)、外回流全開，并配合風(fēng)量調(diào)整，直至溶解氧恢復(fù)。

　　規(guī)定好氧池末端出水的溶解氧在2.0～4.0mg/l范圍內(nèi)，目的是既要避免二沉池因出現(xiàn)缺氧產(chǎn)生反硝化，同時(shí)也降低回流混合液的含氧量，進(jìn)一步維持缺氧池的溶解氧在范圍，形成良性循環(huán)。

　　3、結(jié)語(yǔ)

　　在進(jìn)水水質(zhì)符合要求的前提下，預(yù)處理+A/O+UASB作為一種較為成熟的且具有一定經(jīng)濟(jì)性的廢水處理工藝，在煤化工廢水處理方面具有一定的優(yōu)勢(shì)。但同時(shí)也存在局限性，通過研究分析預(yù)處理+A/O+UASB處理工藝在實(shí)際處理煤化工生產(chǎn)廢水過程中出現(xiàn)的問題，采取對(duì)應(yīng)的技術(shù)改造、優(yōu)化操作方法，消除局限性帶來的不正常因素，凈化水廠得以穩(wěn)定運(yùn)行。(來源：兗礦魯南化工有限公司)