龔 立，張廣洋，秦 偉，吳寶宏

(1.徐州水處理研究所，江蘇徐州 221006； 2.陽煤集團深州化工有限公司，河北深州 053800)

隨著我國工業(yè)化進程的加快，化工產(chǎn)品的發(fā)展對水資源的使用量越來越大，造成全國大多數(shù)地區(qū)出現(xiàn)水資源緊張甚至短缺[1]。國家對水資源的節(jié)約也越來越重視，從前幾年對化工生產(chǎn)的限量用水，到“水十條”的發(fā)布，再到今天的節(jié)能減排，甚至達到零排放要求，都是為了保護我們賴以生存的水資源，所以在當今經(jīng)濟和環(huán)保形勢十分嚴峻的情況下，要想企業(yè)穩(wěn)步發(fā)展就必須貫徹國家號召，節(jié)能減排，合格處理水、氣和固廢等污染物，必須達標排放或回收利用。

1 工藝選擇

陽煤集團深州化工有限公司(以下簡稱深州化工)是一家大型煤化工企業(yè)，年產(chǎn)220 kt乙二醇，配套1臺Ф 3 200 mm航天爐。根據(jù)生產(chǎn)需要和環(huán)境保護政策，必須要有配套的污水處理裝置和氣味處理設(shè)施，選擇何種處理工藝對運行效果影響重大，所以必須慎重選擇。經(jīng)全國招標最終選擇徐州水處理研究所開發(fā)的短程硝化A/SBR+EM菌+BAF+臭氧氧化污水處理新工藝。該污水處理裝置于2014年10月安裝結(jié)束即開始運行，至今運行穩(wěn)定，處理效果良好。

在生產(chǎn)過程中雖經(jīng)源頭治理，外排污水量減少、水質(zhì)大為改善，但還是有少量污染物超標污水需要處理合格后達標外排[2]。化工污水中超標物一般為COD、氨氮、氰化物、硫化物、固體懸浮物等。其中固體懸浮物、氰化物、硫化物經(jīng)加藥絮凝沉淀處理后，大部分可除去，余下的少量進入生化系統(tǒng)也易除去，不會成為處理難題[3]；而COD、氨氮含量一般嚴重超標，影響很大而不容易去除。一般化工污水中COD與氨氮的比值多為1～3，若COD與氨氮的比值很高，則污水處理難度較大。綜上可知，污水主要污染源和處理難點是COD和氨氮。

含氨氮污水的處理一直是污水處理中的難題，同時處理成本也很大。這是因為污水中的COD較易處理，當COD與BOD的比值>0.35時，在厭氧或好氧條件下極易生化，反應(yīng)速率快，好氧異養(yǎng)菌或厭氧菌即可完成分解[4-5]；而氨氮則不容易處理，由于氨氮對微生物菌有抑制作用，所以高氨氮廢水不易生化。

1.1 硝化的主要生化反應(yīng)

硝化與氧化反應(yīng)主要由好氧菌和兼氧菌在SBR池(有氧狀態(tài))完成，其反應(yīng)式為：

(1)

(2)

1.2 反硝化的主要生化反應(yīng)

反硝化反應(yīng)主要由厭氧菌和兼氧菌在缺氧狀態(tài)下完成，其反應(yīng)式為：

(3)

(4)

(5)

除氨反應(yīng)步驟多，參加菌種多，反應(yīng)條件又分為好氧條件和缺氧條件；而亞硝酸、硝酸菌生長周期又長，且占總菌群數(shù)量又少(5%)，所以除氨過程困難。

1.3 工藝的確定

污水處理站采用水解酸化+短程硝化A/SBR+EM菌+BAF+臭氧氧化，利用現(xiàn)代設(shè)備和傳統(tǒng)方法相結(jié)合的新工藝。

通過對化工污水特征分析并論證其技術(shù)難點，得出以下結(jié)論：①活性污泥法技術(shù)成熟、可靠，優(yōu)于生物膜法。比固化菌法投資少，處理費用低，應(yīng)是治污首選工藝。②活性污泥法中的新工藝——短程硝化技術(shù)，比常規(guī)除氨工藝省氧25%，省有機碳40%，少產(chǎn)污泥50%，節(jié)堿20%，因此，可降低投資20%～30%，處理費用也會相應(yīng)下降1/3，無疑應(yīng)優(yōu)先采用。

2 設(shè)計參數(shù)

處理水量為340 m3/h，即8 160 t/d。污水處理進、出水水質(zhì)對比見表1。

表1 污水處理進、出水水質(zhì)對比

3 工藝流程

污水處理工藝流程如圖1所示。來自乙二醇生產(chǎn)工段的廢水經(jīng)管道進入格柵池后溢流至水解酸化池，高濃度污水流入事故池。污水在水解酸化池中進行水解酸化，通過水解酸化菌將大分子不易生化的COD分解成小分子易生化的COD，并去除部分COD，通過內(nèi)設(shè)的潛水推流器進行攪拌以均勻水質(zhì)。水解酸化池廢水經(jīng)分析達到生化系統(tǒng)進水水質(zhì)要求后，由提升泵提升進入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)調(diào)節(jié)水量均衡、水質(zhì)均勻，池內(nèi)設(shè)潛水攪拌機進行攪拌，使污水均勻混合。

調(diào)節(jié)池污水首先進入預(yù)處理器，除去調(diào)節(jié)池內(nèi)生成的碳酸鈣、固體懸浮物及其他雜質(zhì)，并通過臭氧破氰，然后自流到冷卻塔降溫后，通過流量計控制各池中流量并均勻分配到反硝化池(A池)進行推流反硝化，再進入SBR池進行序批式的反硝化、硝化反應(yīng)，使污水在活性污泥的作用下去除廢水中的氨氮、COD及其他微量氰化物、硫化物等污染物質(zhì)[6]。污水在經(jīng)過上述步驟后靜沉1 h，通過潷水器將上清液(處理合格水)排入緩沖池，通過緩沖池提升泵提升至生物過濾器，濾除污水中剩余的活性污泥、雜質(zhì)，再經(jīng)曝氣生物濾池(簡稱BAF裝置)過濾，進一步凈化污水中的污染物。過濾后的污水進入清水池，若不可生化的COD超標，可在此池內(nèi)通過臭氧進一步氧化達標后外排。

在水解酸化池和調(diào)節(jié)池附近設(shè)除味裝置，由于高COD污水在酸化過程中會產(chǎn)生少量硫化氫氣體及其他異味氣，利用引風機集中收集，經(jīng)除味裝置處理后排至鍋爐燃燒。整個過程中污水達標排放，氣味集中收集處理，廢渣外運處理。

圖1 污水處理工藝流程

4 主要設(shè)備參數(shù)及作用

主要設(shè)備參數(shù)見表2。

事故池作用：開車期及發(fā)生事故時儲存高濃度廢水。

水解酸化池作用：通過水解酸化菌將大分子不易生化的COD分解成小分子易生化的COD，并去除部分COD。

調(diào)節(jié)池作用：調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量，不同時段的進水質(zhì)量不同，甚至差別很大。為了防止進水污染物突然增多對系統(tǒng)造成沖擊，設(shè)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)、儲存污水，使水量均衡、水質(zhì)均勻。池內(nèi)設(shè)潛水攪拌機進行攪拌，使污水均勻混合

預(yù)處理器作用：除去調(diào)節(jié)池內(nèi)生成的碳酸鈣、固體懸浮物及其他雜質(zhì)，并通過臭氧破氰。

表2 主要設(shè)備及其參數(shù)

冷卻塔作用：循環(huán)冷卻，以降低水溫。

SBR池作用：曝氣除去水中COD、氨氮等污染物，合格后沉淀、排水。

緩沖池作用：調(diào)節(jié)均衡污水排放量，控制在短時間內(nèi)不讓大量污水外排而使地溝溢水。

生物過濾器作用：過濾生物黏泥、固體懸浮物及細小微生物。

BAF裝置作用：進一步凈化處理污水中各項污染物，提高外排指標。

清水池作用：若不可生化的COD超標，可在此池內(nèi)通過臭氧強制氧化達標后再排。

污泥濃縮池作用：有效地進行泥水分離，為污泥脫水提高效率。

除味氧化塔作用：通過引風機將異味氣體引入吸收氧化塔，并利用吸收氧化液進行氧化處理，從而除去臭味，凈化空氣。

5 工藝特點

短程硝化工藝匹配新型生化組合池A/SBR是一種強強組合工藝，具有投資省、占地小、運行費用低、出水水質(zhì)好、耐負荷沖擊等優(yōu)點。

(1)短程硝化效果好，成本低。比常規(guī)除氨工藝省O225%，省有機碳40%，少產(chǎn)污泥50%，節(jié)省純堿20%，減少投資20%～30%，處理費用下降1/3。

(2)A/SBR組合將A池(反硝化)前置，利用進水中COD進行同步反硝化反應(yīng)，并彌補污水中COD的不足，反硝化效果好，可節(jié)省供氧量，同時副產(chǎn)堿度，硝化除氨耗堿量下降20%，減少運行費用和SBR池內(nèi)反硝化時間。

(3)SBR工藝為序批式運行，靜置、排水、推流、曝氣多工序在同一池內(nèi)完成，省去了二沉池和污泥外循環(huán)，投資少，抗負荷沖擊強。因SBR對進水有幾十倍的“稀釋”能力，即使進水氨氮濃度短時間內(nèi)突然升高，一般不會影響SBR池的處理效果，只需適當調(diào)整運行時間。

(4)出水水質(zhì)調(diào)整空間較大，只要改變各工序的運行時間，出水水質(zhì)就會發(fā)生相應(yīng)的變化。

(5)該工藝為序批式運行方式，易于實現(xiàn)自動控制和操作自動化，節(jié)省人力、物力，處理效果穩(wěn)定。

(6)采用臭氧氧化分解大分子難生化COD變?yōu)橐咨男》肿覥OD。若處理后不可生化的COD偏高、生化出水超標，可通過臭氧氧化后達標排放，保證出水合格。

6 經(jīng)驗總結(jié)

(1)對比國內(nèi)同行污水處理裝置，深州化工率先采用改良型臭氧+A/SBR+EM+BAF工藝，將A/O工藝與SBR工藝和新型設(shè)備進行有機結(jié)合，利用前置反硝化，減少純堿投加量，降低出水總氮含量，同時又發(fā)揮了SBR工藝減少污泥產(chǎn)生量和縮小池容、出水水質(zhì)穩(wěn)定的優(yōu)勢，值得推廣。

(2)該工藝在開車調(diào)試時，采用投加EM(有效菌群)的方式來縮短污泥培養(yǎng)馴化時間，調(diào)試周期比普通生化調(diào)試時間縮短了近一半，節(jié)省了人力、物力和財力。

(3)該系統(tǒng)應(yīng)嚴格控制污水氨氮質(zhì)量濃度不超過400 mg/L，氨氮含量偏高將影響生化系統(tǒng)的營養(yǎng)平衡和污泥活性，進水短時間出現(xiàn)超標則不影響出水水質(zhì)，耐負荷沖擊。

(4)該生產(chǎn)污水COD偏高，一般工藝很難達到去除率95%以上。該工藝利用臭氧氧化和傳統(tǒng)生化+BAF相結(jié)合，COD去除率達96%～97%，出水水質(zhì)十分穩(wěn)定。

(5)除味氧化吸收塔設(shè)備運行穩(wěn)定，運行費用低，沒有惡臭氣味產(chǎn)生，效果十分可觀，達到環(huán)保要求。

7 結(jié)語

通過3年多的運行實踐，目前該污水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)非常穩(wěn)定，在線監(jiān)測時上傳運行數(shù)據(jù)至環(huán)保網(wǎng)全部合格，各項指標達到城鎮(zhèn)污水排放標準(GB 18918—2002)一級A標準設(shè)計要求。在生產(chǎn)運行當中，設(shè)備運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，自動化程度高，整體處理費用相對較低，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的生產(chǎn)環(huán)境和社會效益，既節(jié)能、環(huán)保又安全穩(wěn)定，是乙二醇污水合格排放達標或零排放值得推廣的新工藝、新技術(shù)。