錦綸6生產(chǎn)廢水處理工藝設(shè)計(jì)及工程實(shí)踐

柯雄峰，陳曉英

(1.天津?yàn)I海旅游區(qū)公用事業(yè)發(fā)展有限公司 天津300480；2.天津市塘沽鑫宇環(huán)?？萍加邢薰?天津300450)

錦綸6生產(chǎn)廢水處理工藝設(shè)計(jì)及工程實(shí)踐

柯雄峰1，陳曉英2

(1.天津?yàn)I海旅游區(qū)公用事業(yè)發(fā)展有限公司 天津300480；2.天津市塘沽鑫宇環(huán)保科技有限公司 天津300450)

天津某生產(chǎn)錦綸 6切片的化工企業(yè)新建一座生產(chǎn)廢水處理站工程(350,t/d)，廢水處理工藝采用初沉池-缺氧-好氧(AN/O)-二沉池流程，工程工藝設(shè)計(jì)依據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，并對(duì)缺氧-好氧(AN/O)工藝參數(shù)的選取進(jìn)行了詳細(xì)闡述。工程建成后經(jīng)過(guò)3個(gè)月的試運(yùn)行，在進(jìn)水ρ(CODCr)＝1,845～7,367,mg/L、ρ(NH3-N)＝37～84,mg/L時(shí)，經(jīng)缺氧(HRT＝7.9,h)-好氧(HRT＝30.6,h)處理后出水，ρ(CODCr)≤500,mg/L、ρ(NH3-N)≤35,mg/L、CODCr和NH3-N去除率分別為 87.54%、95.41%和 42.22%、73.33%。工程試運(yùn)行結(jié)果與設(shè)計(jì)基本一致，其工藝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)可供借鑒與推廣。

錦綸6 己內(nèi)酰胺 AN/O工藝 工藝參數(shù)

天津開發(fā)區(qū)某化工企業(yè)(以下簡(jiǎn)稱“企業(yè)”)共設(shè)3條錦綸6切片生產(chǎn)線，其中100 t/d高性能錦綸6切片生產(chǎn)線2條。同時(shí)配套建設(shè)45 t/d生產(chǎn)線1條(輔線Ⅲ)，利用 2條主線回收余料生產(chǎn)工程塑料或BOPA拉膜切片。

本項(xiàng)目在生產(chǎn)過(guò)程中廢水產(chǎn)生量為350 m3/d，廢水主要來(lái)源于錦綸切片的廢水，其特點(diǎn)是高 CODCr、高含氮，成分復(fù)雜；主要污染物為己內(nèi)酰胺、苯甲酸、甲苯、環(huán)己酰胺等。根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求，出水執(zhí)行天津市《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB 12/356-2008)中三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 廢水水質(zhì)分析

原水取自該化工企業(yè)車間排放口的生產(chǎn)廢水，廢水水質(zhì)如表1所示。

由表 1 可知，ρ(BOD5)/ρ(CODCr)≥0.6，屬于可生化處理；ρ(BOD5)/ρ(TN)＞8，碳源充足，滿足生物脫氮要求，經(jīng)分析廢水處理工藝可采用缺氧-好氧(AN/O)工藝。

另外，由于廢水來(lái)水懸浮物 SS值過(guò)高，因此缺氧-好氧(AN/O)工藝處理前段設(shè)置初沉池，工藝流程圖詳見圖1。

表1 水質(zhì)情況一覽表(單位：mg/L)Tab.1 List of water quality conditions(Unit：mg/L)

2 工程設(shè)計(jì)難點(diǎn)及生物處理關(guān)鍵參數(shù)確定

2.1 工程設(shè)計(jì)難點(diǎn)

①國(guó)內(nèi)同類型企業(yè)產(chǎn)生的廢水水質(zhì)和水量差別較大，處理工藝也千差萬(wàn)別，[1-3]而這些工程在設(shè)計(jì)時(shí)也缺乏相應(yīng)的設(shè)計(jì)理論依據(jù)。

②廢水主要來(lái)源于聚合切片的萃取廢水，由于己內(nèi)酰胺極易分解，在生物降解過(guò)程中轉(zhuǎn)化為 NH3-N，造成廢水中氨氮濃度較高，成為本工程處理的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。[4-5]

2.2 缺氧-好氧(AN/O)工藝關(guān)鍵參數(shù)確定

本工程處理工藝設(shè)計(jì)參照《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50014-2006)(2011版本)[6]和《活活性污泥工藝簡(jiǎn)明原理及設(shè)計(jì)計(jì)算》[7]，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有推廣和借鑒意義。

2.2.1 硝化泥齡確定[7]

有硝化的廢水處理工程最小泥齡必須大于硝化菌世代周期，設(shè)計(jì)通常采用一個(gè)安全系數(shù)，以確保硝化作用的進(jìn)行，其計(jì)算公式為：

式中：θco——滿足硝化要求的設(shè)計(jì)泥齡(d)；F——安全系數(shù)，取值范圍 1.45～1.80，本工程規(guī)模小取值1.80；3.4——水溫15,℃時(shí)保證最小硝化的泥齡。

本工程廢水最低水溫為 T＝17,℃，則本工程硝化泥齡 θco＝7.5 d。

2.2.2 MLSS濃度[7]

在其他條件不變的情況下，MLSS增大一倍，曝氣池容就減小一倍；MLSS減小一倍，曝氣池容就增大一倍。它直接影響基建投資，因此需要慎重確定。

在設(shè)計(jì)規(guī)范和手冊(cè)中，對(duì) MLSS值推薦了一個(gè)選用范圍，如《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]推薦為 2.5～4.5,g/L，變化幅度都比較大，設(shè)計(jì)時(shí)不好操作。根據(jù)周雹[7]等人提出的如有初沉池，MLSS取值為 2.5～3.5,g/L，本工程取值3.0,g/L。

2.2.3 脫氮速率Kde[6]

《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，脫氮速率[kgNO3-N/ kgMLSS·d]無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)，20,℃的 Kde值可采用 0.03～0.06,[kgNO3-N/kgMLSS·d]，可見取值變化較大。脫氮速率 Kde與混合液回流比、進(jìn)水水質(zhì)、溫度和污泥中反硝化菌比例等因素有關(guān)?；旌弦夯亓髁看?，帶入缺氧池的溶解氧多，Kde取低值；進(jìn)水有機(jī)物濃度較高且較易生化降解時(shí)，Kde取高值。因此，本工程脫氮速率Kde取值0.06，計(jì)算本工程最低水溫 17,℃時(shí)的 Kde值為 0.048,[kgNO3-N/kgMLSS·d]。

3 主要構(gòu)筑物設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 初沉池

由于廢水來(lái)水懸浮物 SS值較高，因此需要設(shè)置沉淀池以去除廢水中大部分無(wú)機(jī)質(zhì)。

初沉池采用平流沉淀池，設(shè)置一組，表面負(fù)荷q＝0.8,m3/m2·h，水力停留時(shí)間 HRT＝1.5,h，有效水深H＝1.2,m。

3.2 調(diào)節(jié)池

由于廢水來(lái)水水質(zhì)變化較大，一般需設(shè)置調(diào)節(jié)池以均勻水質(zhì)和水量。調(diào)節(jié)池停留時(shí)間 HRT＝8.0,h，有效水深 5.5,m，設(shè)置潛水?dāng)嚢杵?1臺(tái)，攪拌功率8,W/m3。[6]

3.3 缺氧-好氧(AN/O)工段

缺氧池容 Vn(m3)、好氧池容 Vo(m3)、混合液回流Ri比、需氧量O2(kg/d)和剩余污泥量ΔX計(jì)算參照《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]中公式 6.6.18-1～6.6.18-7、6.8.2和 6.10.3-1，詳細(xì)計(jì)算過(guò)程不再贅述，缺氧-好氧(AN/O)工藝關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算結(jié)果如下：

①缺氧池容 Vn＝115,m3(HRT＝7.9,h)；

②好氧池容 Vo＝446,m3(HRT＝30.6,h)；

③混合液回流比Ri＝200%～300%；

④需氧量 O2＝682,kg/d(1.11,kg O2/kg BOD5)；

⑤最不利情況下剩余污泥量ΔX＝168,kg/d。

3.4 二沉池

受占地面積限制，AN/O出水沉淀池采用中心管沉淀池，沉淀池有效水力停留 HRT＝2.0,h，上升流速V＝0.000,4,m/s，有效水深 H＝3.2,m；沉淀池表面負(fù)荷 q＝0.80,m3/m2·h。

4 工程建設(shè)指標(biāo)

4.1 工程內(nèi)容及投資預(yù)算

工程新建設(shè)備間 1座(22.0,m×5.0,m)和半地下水處理構(gòu)筑物 1座(20.3,m×13.0,m×5.5,m)，如圖 2所示。

工程土建預(yù)算為 191.87萬(wàn)元，設(shè)備購(gòu)置安裝預(yù)算為 120.05萬(wàn)元，工程總投資 311.92萬(wàn)元，噸水投資為0.89萬(wàn)元。

4.2 運(yùn)行費(fèi)用

工程運(yùn)行電耗為1.55,kwh/噸水，藥劑費(fèi)0.06元/噸水。

圖2 污水處理構(gòu)筑物平面布置圖Fig.2 Plane layout of wastewater treatment facilities

4.3 實(shí)際運(yùn)行效果

工程自2013年11月份建成以來(lái)，運(yùn)行效果見下表 2。

表2 運(yùn)行結(jié)果數(shù)據(jù)Tab.2 List of operation result data

5 結(jié)論及分析

①在 75,d由于生產(chǎn)過(guò)程中原料泄露導(dǎo)致廢水水質(zhì)惡化，出水水質(zhì)未能達(dá)標(biāo)。隔天(76,d)將備用風(fēng)機(jī)啟用后，混合液回流比 Ri＝300%時(shí)，即使來(lái)水廢水水質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)值，出水仍能達(dá)標(biāo)排放。

②由于廢水來(lái)水中懸浮物多為懸浮顆粒物，不易沉淀，初沉池沉淀效果不佳，后在此加入了 PAM，顯著提高了沉淀效果。

③二沉池污泥回用于缺氧-好氧(AN/O)池，從而使污泥硝化，成為生物脫氮系統(tǒng)中的內(nèi)源碳，目前整個(gè)系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)剩余污泥的“零排放”。

④由表 2可知，絕大部分時(shí)間，廢水出水水質(zhì)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明缺氧-好氧(AN/O)工藝參數(shù)較合理，評(píng)價(jià)偏保守，有利于實(shí)際運(yùn)行，能確保廢水長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

［1］高興廷. 錦綸-6生產(chǎn)廢水治理及綜合利用[J]. 工業(yè)用水與廢水，2001，1(34)：47-49.

［2］向雯. A/O2法處理己內(nèi)酰胺廢水脫氮效果初探[J]. 岳陽(yáng)師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)報(bào))，2000，3(13)：48-51.

［3］劉芳，劉國(guó)華，張曼，等. 水解酸化/兩段生物接觸氧化法處理錦綸6生產(chǎn)廢水[J]. 中國(guó)給水排水，2007，23(5)：105-108.

［4］樹偉，陳季華，張曼. 錦綸生產(chǎn)廢水的深度處理研究[J]. 江蘇環(huán)境科技，2006，2(19)：28-32.

［5］胡茂剛，奚旦立，陳季華，等. 錦綸-6生產(chǎn)廢水的處理[J]. 工業(yè)用水與廢水，2003，1(34)：47-49.

［6］室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范[S]. GB50014-2006. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2006年.

［7］周雹. 活性污泥工藝簡(jiǎn)明原理及設(shè)計(jì)計(jì)算[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2005.

Engineering Practice and Process Design of Wastewater Treatment in Polyamide-6 Granula Production

KE Xiongfeng1，CHEN Xiaoying2
(1. Tianjin Binhai Tourism Area Utilities Development Co., Ltd.，Tianjin 300480，China；2. Tianjin Tanggu Xinyu Environmental Protection Technology Co.，Ltd.，Tianjin 300450，China)

A waste water processing project(350 tons/day)was constructed in a polyamide-6 granula producer in Tianjin. Taking anoxic-aerobic(AN/O)process as the main process，the project’s engineering design was referenced to the Code for Design of Outdoor Drainage Engineering and process parameters of the AN/O process were elaborated. After a 3-month trial run，when ρ(CODCr)＝1,845～7,367 mg/L and ρ(NH3-N)＝37～84 mg/L for the influent，ρ(CODCr)≤500 mg/L and ρ(NH3-N)≤35 mg/L for the final effluent after treatment of Anoxic(HRT＝7.9,h)-Aerobic(HRT＝30.6 h)，the removal rate of CODCrreached 87.54% and 95.41% and the removal rate of NH3-N reached 42.22% and 73.33%. Results of the pilot run were basically consistent with the design，indicating that the experience could be referred and popularized by other similar wastewater treatment projects.

polyamide-6；caprolactam；AN/O process；process parameters

TQ319

A

1006-8945(2014)10-0018-03

2014-09-09