A/O工藝處理煤化工生產(chǎn)廢水的問題及對策

劉戰(zhàn)修

摘 要：煤化工廢水具有水質(zhì)成份復雜、水量波動大，生化處理難度大的特點。公司凈化水廠預處理+A/O+UASB工藝在處理多種煤化工生產(chǎn)廢水過程中遇到水質(zhì)水量波動大、含醛廢水的沖擊、進水色度的控制、污泥壓濾機低下、溶解氧控制困難等問題，在對問題產(chǎn)生原因進行分析后，提出并實施了對應(yīng)的對策：設(shè)置緩沖池調(diào)質(zhì)調(diào)量;改造SBR，處理含醛廢水;合理分布絮凝劑加藥點降低色度;優(yōu)化操作，穩(wěn)定溶解氧。凈化水廠在經(jīng)過一系列的改造后實現(xiàn)了穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：煤化工生產(chǎn)廢水;A/O工藝;凈化水廠

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）04-0012-02

煤化工行業(yè)的生產(chǎn)工藝流程多、耗水量巨大，每個環(huán)節(jié)都會有各種污染物產(chǎn)生，目前大部分污染物可以進行回收，但進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，會對環(huán)境造成嚴重的危害[1-2]。兗礦魯南化工有限公司凈化水廠采取的是預處理+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)、水量波動大，有機物濃度高、色度高，有毒有害物質(zhì)成份復雜，極易對生化系統(tǒng)形成負荷沖擊。因此，了解掌握A/O系統(tǒng)受沖擊的原因并采取對策，對水廠的穩(wěn)定運行非常重要。本文梳理總結(jié)了凈化水廠在實際運行中出現(xiàn)的問題并采取的措施。

1 凈化水廠情況

凈化水廠設(shè)計日處理廠區(qū)生產(chǎn)生活污廢水26000m3，2007年9月建成投入運行，采用華東理工大學設(shè)計的預處理+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。

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準》及相關(guān)補充附件要求的標準。

2 凈化水廠運行中出現(xiàn)的問題和解決方法

2.1 來水水質(zhì)、水量波動大

自凈化水廠運行以來，較長的一段時間內(nèi)進入水廠調(diào)節(jié)池的水質(zhì)、水量波動都非常大，現(xiàn)取其中1天的進水量及氨氮、COD主要指標，變化趨勢。

凈化水廠連續(xù)24小時進水量最大值900m3/h、最小值465m3/h、平均值703m3/h，來水的氨氮負荷最大值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荷最高時段的值是最低時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雜，幾乎沒有規(guī)律可循。

由于進水污染物的降解主要是通過微生物的新陳代謝作用完成，當進水水質(zhì)波動過大，超過微生物的代謝速度時，進水中部分污染物將得不到降解，進而影響出水水質(zhì)[3]，而僅靠凈化水廠的一座5000m3的調(diào)節(jié)池進行調(diào)量、調(diào)質(zhì)是遠遠不夠的。通過論證，采取以下對策：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，在凈化水廠運行不正?；蚧ぎa(chǎn)品裝置生產(chǎn)不正常時，及時將生產(chǎn)廢水引入事故池，待生產(chǎn)運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，這是因為水中含有甲醛、三聚甲醛、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[4]，此套裝置產(chǎn)生的廢水中甲醛濃度在500mg/l～2000mg/l。甲醛是一種具有強烈抑制生化反應(yīng)的化學物質(zhì)，當系統(tǒng)進水甲醛含量低于100mg/L時，系統(tǒng)不會受到太大影響，沒有崩潰的危險，在進水中甲醛含量為173mg/L的條件下，系統(tǒng)經(jīng)過57h出水水質(zhì)會嚴重惡化，有崩潰的危險[5]，所以必須將含醛廢水在進凈化水廠前將甲醛濃度降至100mg/l以下。

采取的對策是，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)時間較長的特點，改造了SBR的鼓風系統(tǒng)、加堿系統(tǒng)，并調(diào)整了曝氣時長，將每個SBR池曝氣時間由4小時延長到7～8.5小時，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水要求。

2.3 進水、排水色度的控制

醋酸纖維素生產(chǎn)時，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（以下簡稱方法一）、PAC粉末活性炭方法（以下簡稱方法二）進行了一系列的試驗。試驗發(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到20度左右。這是因為，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胞、酶、有機物以及氧，所有這些都為微生物的新陳代謝提供良好的環(huán)境，從而使吸附的有機物降解，最終出水水質(zhì)大大改善[6]。但是PAC投資大、運行成本比較高;絮凝脫色劑配PAM具有較高的性價比，處理成本在每立方0.5～0.7元。

為使出水色度達到不大于30度的廠控要求，在模擬試驗的基礎(chǔ)上，對絮凝脫色劑的加藥點進行合理分布：一是在廠內(nèi)醋酐纖維素廢水池處設(shè)置加藥點，二是在凈化水廠好氧池和沉淀池處各設(shè)置一處加藥點，其中好氧池的加藥點距其出水口約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，同時有效去除40%以上的COD、懸浮物、氨氮等;通過運行經(jīng)驗得知，在好氧池出口1/5處水中易降解的有機物基本上被降解代謝完畢，可利用絮凝劑對難降解的有機物進行吸附，達到進一步降低導致色度有機物的目的;在沉淀池處設(shè)置加藥點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的變化。剛開始投加時出水色度在65倍，連續(xù)投加一個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 污泥壓濾機效率低下

凈化水廠兩臺污泥壓濾機是板框式壓濾機，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，污泥增長速度和泥量相應(yīng)增加，對應(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入調(diào)節(jié)池，導致生化系統(tǒng)進水SS升高，A/O系統(tǒng)污泥濃度升高，甚至達到11000～13000mg/l（設(shè)計污泥濃度在6000mg/L）。進而帶來為提高溶解氧增大鼓風量，風機負荷不斷攀升，各種消耗居高不下，同時污泥老化，對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)凈化水廠的實際情況，決定增容污泥處理能力，新上兩臺型號180-300kgDS/h疊螺式污泥脫水機。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效率低下的問題，提高了污泥處理能力，同時提高了A/O活性污泥含量，保障了凈化水廠系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

2.5 溶解氧控制困難

在生化系統(tǒng)中溶解氧指標的合理控制對硝化、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，但當溶解氧質(zhì)量濃度大于2.0mg/L以后，其硝化速度增長趨勢變緩，高濃度的溶解氧會抑制硝化菌的硝化反應(yīng)，同時，好氧池過高的溶解氧會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，其對溶解氧的忍受極限是0.5～0.7mg/L，否則將導致硝化菌從污泥系統(tǒng)中淘汰，嚴重影響脫氮效果[7];在缺氧段，溶解氧對反硝化脫氮有很大影響，這是由于溶解氧與硝酸鹽競爭電子供體，同時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，以實現(xiàn)較好的硝化、反硝化作用。為達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、二系列風管連通的電動蝶閥，將風量向溶解氧較低的系列勻量，避免頻繁開停風機，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，減少外回流量至正常的1/3，內(nèi)回流全關(guān)，并配合風量調(diào)整，直至溶解氧恢復，如果好氧池溶解氧大于4.0mg/l，則內(nèi)、外回流全開，并配合風量調(diào)整，直至溶解氧恢復。

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，同時也降低回流混合液的含氧量，進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

在進水水質(zhì)符合要求的前提下，預處理+A/O+UASB作為一種較為成熟的且具有一定經(jīng)濟性的廢水處理工藝，在煤化工廢水處理方面具有一定的優(yōu)勢。但同時也存在局限性，通過研究分析預處理+A/O+UASB處理工藝在實際處理煤化工生產(chǎn)廢水過程中出現(xiàn)的問題，采取對應(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)定運行。

參考文獻

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