A/O-MBBR工藝處理煤制乙二醇廢水工程實例

陳龍，陳孝亭

（1.東華工程科技股份有限公司，合肥 230024；2.神華工程技術(shù)有限公司，北京 102200）

1 工程概況

西南某煤制乙二醇企業(yè)采用草酸酯法生產(chǎn)乙二醇。草酸酯法生產(chǎn)乙二醇過程中的工藝廢水主要來源于煤氣化、變換、凈化，及DMO生產(chǎn)中酯化和乙二醇精餾工段［1］。從煤制乙二醇項目的具體開展來看，在不同的工藝環(huán)節(jié)會有不同類型的廢水產(chǎn)生，不同環(huán)節(jié)的廢水需要采用不同的處理方式，廢水處理效果才會達到最佳［2］。煤制乙二醇工藝流程長、工藝復(fù)雜，所產(chǎn)生的廢水呈現(xiàn)出成分較復(fù)雜、有機物含量較高、可生化性較好等特點。該廢水處理工程設(shè)計采用以A/O-MBBR為主的組合工藝，出水達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》一級標準（其中ρ（COD）≤80 mg/L）后排放。

2 設(shè)計進出水水質(zhì)

本工程的設(shè)計水量為200 m3／h，其中生產(chǎn)廢水170 m3／h，生活污水30 m3／h。生產(chǎn)廢水主要為煤氣化爐廢水預(yù)處理后廢水、變換廢水、凈化廢水、DMO生產(chǎn)中酯化廢水及乙二醇精餾廢水，以生產(chǎn)廢水與生活污水混合后的水質(zhì)作為設(shè)計進水水質(zhì)，經(jīng)過處理后出水水質(zhì)達到GB 8978—1996一級標準（其中ρ（COD）≤80 mg／L）后排放。具體設(shè)計進出水水質(zhì)指標見表1。

表1 設(shè)計進出水水質(zhì)Tab.1 Design influent and effluent water quality

3 處理工藝流程

目前，國內(nèi)外研究可用于乙二醇廢水的處理方法有電解法、濕式氧化法、臭氧法、反滲透法、化學氧化法、蒸餾法、生物法等，其中有些處理方法盡管效果好，但處理費用高，難以實現(xiàn)工業(yè)化［3］。經(jīng)工程實例驗證，采用生物法處理煤制乙二醇廢水，不僅運行效果好，而且處理費用低［4］。目前，生物法處理煤制乙二醇廢水的工藝主要有MBR、SBR、氧化溝、A／O、MBBR等。其中，MBR工藝出水好，但能耗高，膜造價高且易污染，運行成本高；SBR工藝能應(yīng)對進水水質(zhì)水量波動較大的情況，但間歇周期運行，自動化要求高；氧化溝工藝運行簡單，但溝深淺，表面曝氣設(shè)備充氧效率偏低，且占地面積較大［5］。綜合考慮運行簡單、維護成本低，且能滿足處理要求等因素，選擇A／O為本工程生物處理工藝。同時本工程進水COD濃度較高，一級生物處理難以保證達標，因此采用二級生物處理，考慮到占地面積小、運行管理簡單等因素，二級生物處理選擇MBBR。MBBR是一種將生物膜法與活性污泥法相結(jié)合的高效廢水處理工藝，兼具生物接觸氧化和生物流化床的優(yōu)點，在國內(nèi)發(fā)展迅速［6］。

綜上所述，該工程因各工段水質(zhì)、水量各不相同，需先針對性地選擇均質(zhì)調(diào)節(jié)池進行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)，再以A／O－MBBR作為主體工藝進行處理。廢水處理工藝如圖1所示。

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

各工段的生產(chǎn)廢水經(jīng)帶壓管道輸送至均質(zhì)調(diào)節(jié)池，事故狀態(tài)時，將事故水通過閥門切換至事故池暫時儲存，待來水恢復(fù)正常時，再由泵少量均勻地提升至均質(zhì)調(diào)節(jié)池。生活污水經(jīng)提升泵站送至均質(zhì)調(diào)節(jié)池。生活污水、生產(chǎn)廢水在均質(zhì)調(diào)節(jié)池混合后自流進入A池進行反硝化反應(yīng)，將部分硝酸鹽還原成氮氣；A池出水進入O池，O池內(nèi)設(shè)有鼓風曝氣，將進水中約87.5%的氨氮轉(zhuǎn)化成硝酸鹽，并去除大部分有機污染物，O池中的混合液部分回流至A池，混合液回流比為200%，O池出水自流進入二沉池，經(jīng)固液分離后上清液自流進入MBBR池；MBBR池內(nèi)設(shè)有填料和鼓風曝氣，進一步去除廢水中的氨氮和有機物；MBBR池出水自流進入絮凝沉淀池的混合反應(yīng)段，與PAM和PAC混合，經(jīng)過混凝反應(yīng)的廢水進入沉淀池，進一步去除有機污染物、色度以及懸浮物；絮凝沉淀池出水進入快速過濾器處理，以滿足排放要求。處理后的出水經(jīng)水泵提升外排。

二沉池排出的污泥部分回流至A池，剩余部分排至污泥脫水間的污泥池，與絮凝沉淀池排泥一并經(jīng)污泥泵提升進入污泥濃縮脫水機，經(jīng)脫水后泥餅含水率約80%，外運處置。

4 主要工藝單元設(shè)計參數(shù)

（1）提升泵站。設(shè)計尺寸為7.0 m×4.5 m×7.2 m，最高液位與最低液位差為1.0 m，內(nèi)設(shè)回轉(zhuǎn)式機械格柵1臺，有效柵寬B＝800 mm，柵條間隙b＝6 mm，渠深H＝5 800 mm。污水提升泵3臺，其中Q＝100 m3／h，H＝13.5 m，P＝3 kW，1臺；Q＝30 m3／h，H＝13.5 m，P＝11 kW，2臺，1用1備。正常運行時開啟小流量污水泵，當水量大時開啟大流量污水泵。

（2）均質(zhì)調(diào)節(jié)池。設(shè)計尺寸為30.0 m×30.0 m×6.5 m，有效水深為5.5 m，設(shè)計停留時間為24.0 h。池內(nèi)設(shè)立式攪拌機4臺，P＝7.5 kW。

（3）A／O生化池。A池1座分2格，單格設(shè)計尺寸為29.2 m×8.5 m×6.4 m，有效水深為5.5 m，設(shè)計停留時間為13.5 h；池內(nèi)設(shè)立式攪拌機6臺，P＝3 kW。O池1座分2格，單格設(shè)計尺寸為35.0 m×29.2 m×6.4 m，有效水深為5.5 m，設(shè)計停留時間為53.5 h，設(shè)計溶解氧質(zhì)量濃度為2～4 mg／L，污泥最大回流比為100%，混合液回流比為200%；池內(nèi)設(shè)混合液回流泵6臺，4用2備，Q＝100 m3／h，H＝1.0～1.5 m，P＝2.5 kW。池 內(nèi)MLSS質(zhì)量濃度為3 500 mg／L，COD污泥負荷為0.143 kg［COD］／（kg［MLSS］·d），氨氮污泥負荷為0.01 kg［氨氮］／（kg［MLSS］·d）。

（4）二沉池。2座，單座設(shè)計尺寸為φ16.0 m×4.0 m，設(shè)計停留時間為4 h，有效水深為2.0 m，表面負荷為0.5m3／（m2·h）。配套中心傳動刮泥機2臺，直徑為16.0 m，P＝0.75kW；回流污泥泵2臺，1用1備，Q＝100m3／h，H＝11m，P＝7.5kW；剩余污泥泵2臺，1用1備，Q＝30m3／h，H＝6m，P＝2.2kW。

（5）MBBR池。1座2格，單格設(shè)計尺寸為18.0 m×12.5 m×5.7 m，有效水深為5.0 m，設(shè)計停留時間為11h。池內(nèi)設(shè)懸浮填料1 100 m3，COD容積負荷為1.14 kg［COD］／（m3［填料］·d）。池內(nèi)采用穿孔曝氣，配置穿孔曝氣系統(tǒng)1套和進出水攔截網(wǎng)。

（6）絮凝沉淀池?；旌铣?格，設(shè)計尺寸為1.5 m×1.5 m×4.2 m，有效水深為3.55 m，設(shè)計混合時間為2 min。絮凝池2個系列，三級絮凝，單格設(shè)計尺寸為1.5 m×1.5 m×4.2 m，有效水深為3.5 m，設(shè)計絮凝時間為14 min。沉淀池2個系列，單格設(shè)計尺寸為6.0 m×6.0 m×5.5 m，沉淀時間為2.3 h，斜板區(qū)表面水力負荷為2.7 m3／（m2·h）?；旌铣貎?nèi)設(shè)立式攪拌機1臺，P＝0.75 kW；一級絮凝立式攪拌機2臺，P＝0.75 kW；二級絮凝立式攪拌機2臺，P＝0.55 kW；三級絮凝立式攪拌機2臺，P＝0.37 kW；污水提升泵3臺，2用1備，Q＝100 m3／h，H＝30 m，P＝37 kW。

（7）快速過濾器。4臺，單臺處理能力為50 m3／h。設(shè)備類型為石英砂過濾器，進水ρ（SS）≤100 mg／L，出水ρ（SS）＜50 mg／L，壓力損失小于0.04 MPa，過濾精度為0.05～0.10 mm。配套反沖洗水泵3臺，2用1備，Q＝40 m3／h，H＝15 m，P＝4 kW，設(shè)置于沖洗水池，反沖洗氣源來自鼓風機房。

（8）鼓風機房。設(shè)計平面尺寸為24.0 m×10.0 m。主要為A／O生化池、MBBR池好氧微生物供氣，同時作為快速過濾器氣洗的氣源。配置離心鼓風機4臺，3用1備，Q＝100 m3／min，P＝68.8 kPa，P＝185 kW。

5 工程運行效果

本工程調(diào)試時間為春、夏季，隨著氣溫升高，微生物生長迅速，絮體形成較快，污泥量逐漸增大，通過鏡像觀察生物相，發(fā)現(xiàn)各種形狀的菌膠團及原生動物——肉足類變形蟲［7］，以后逐漸提高負荷至設(shè)計負荷，由于氨氮含量較高，在馴化過程中需要尋找最佳運行周期以便較好地脫氮［8］。

經(jīng)過2 a多的運行，項目實際處理廢水量基本維持在150～190 m3／h。運行期間，根據(jù)水質(zhì)水量變化，控制鼓風機的曝氣量，好氧池內(nèi)溶解氧質(zhì)量濃度保持在（3.0±0.5）mg／L［9］。MBBR池采用穿孔管曝氣，既保證了曝氣效果，也保證了懸浮填料的流化效果。系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水狀況良好，COD去除率穩(wěn)定在95%左右。各項指標滿足GB 8978—1996一級標準（其中ρ（COD）≤80 mg／L）要求，達標排放。2020年5月份的實際平均進出水情況如表2所示。

表2 實際進出水平均水質(zhì)Tab.2 Actual average influent and effluent water quality

6 投資及運行成本

工程總投資為4 500萬元。工程直接運行費用為2.89元／m3，其中電費1.76元／m3，藥劑費0.88元／m3，人工費0.25元／m3，污泥處置費不計。

7 結(jié)語

（1）采用均質(zhì)調(diào)節(jié)－A／O－MBBR－絮凝沉淀－快速過濾的工藝處理某煤制乙二醇廢水，出水水質(zhì)穩(wěn)定達到GB 8978—1996一級標準（其中ρ（COD）≤80 mg／L）要求。

（2）工程實踐表明，MBBR工藝用于工業(yè)廢水處理是可行的。本工程調(diào)試初期，MBBR掛膜比較困難，后期采用悶曝等措施，MBBR掛膜效果較好，填料始終保持流化狀態(tài)，無流失現(xiàn)象。該工藝的成功應(yīng)用為出水達標排放奠定了重要基礎(chǔ)。

（3）本工程配備PLC控制系統(tǒng)，除污泥脫水、加藥需要定期人工操作外，其他環(huán)節(jié)基本不需要人工操作，大大減少了勞動強度，工作人員管理輕松方便。