陳劍鋒， 王義安， 林華

（1.上海連成（集團(tuán)）有限公司， 上海 201812； 2.桂林理工大學(xué) 廣西環(huán)境污染控制理論與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林 541004）

河北某年產(chǎn)30 萬t 無水乙醇企業(yè)產(chǎn)生的廢水主要由廠區(qū)酯化廢水、 煮塔廢水、 冷卻水、 循環(huán)水排污水、 生活化驗(yàn)和其他污水、 地面沖洗水、 初期污染雨水等構(gòu)成。 該無水乙醇廢水具有有機(jī)物和懸浮物含量高等特點(diǎn)［1］， 若直接排放將對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大的影響［2］。 本工程設(shè)計(jì)采用預(yù)處理-A／O－MBRUF－RO 組合工藝處理該廢水［3］， 出水回用鍋爐循環(huán)水部分的水質(zhì)指標(biāo)優(yōu)于GB 50335—2002《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》， 剩余出水與脫鹽水站清凈排水混合后的水質(zhì)也優(yōu)于GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。 本工藝設(shè)計(jì)原則為所有廢水經(jīng)處理后可以滿足回用的要求， 在回用水量富裕的情況下與RO 濃水混合后外排。 本案例可為同類型乙醇生產(chǎn)廢水的處理提供參考。

1 設(shè)計(jì)水質(zhì)、 水量

根據(jù)該項(xiàng)目實(shí)際情況， 廢水處理工程的設(shè)計(jì)規(guī)模為1 560 m3／d。 由于廢水中含有乙酸、 乙酯以及高COD 煮塔廢水等復(fù)雜水質(zhì)， 如何確保處理出水達(dá)到回用水水質(zhì)要求， 成為該工程設(shè)計(jì)的一個(gè)重難點(diǎn)［4-5］。設(shè)計(jì)出水要求回用水水質(zhì)應(yīng)滿足GB 50335—2002要求； 剩余出水與脫鹽水站清凈排水混合后直接外排， 水質(zhì)應(yīng)滿足GB 18918—2002 中一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)［6］。設(shè)計(jì)進(jìn)水主要包括：

（1） 酯化裝置廢水。 最大排水量為20 m3／h， 正常排水量為10 m3／ h， 水溫為20 ℃， 余壓為0 MPa，間斷排放。 排水水質(zhì)： ρ（乙醇）≤400 mg／ L， w（乙酸）≤0.3%， 另含有少量丙酸乙酯。

（2） 煮塔廢水。 一年一次， 一次30 t。 排水水質(zhì)： ρ（COD）＝20 000 ～40 000 mg／L。

（3） 變換冷卻廢水。 最大排水量為6 m3／h， 正常排水量為4 m3／h， 水溫為20 ℃， 余壓為0 MPa，連續(xù)排放。

（4） 循環(huán)水排污水。 最大排水量為22 m3／h， 正常排水量為18m3／h， 水溫為30℃， 余壓為0.25 MPa，連續(xù)排放。 排水水質(zhì)： ρ（COD）＝50mg／L， ρ（SS）＝20 mg／L， ρ（氨氮）＝5 mg／L， ρ（石油類）＝2 mg／L， pH ＝7.0 ～9.2。

（5） 生活化驗(yàn)及其他污水。 最大排水量為3 m3／h， 正常排水量為2 m3／h， 常溫常壓， 間斷排放。 排水水質(zhì)： ρ（COD） ＝300 mg／L， ρ（SS） ＝250 mg／L， ρ（氨氮）＝5 mg／L， pH ＝7。

（6） 地面沖洗水。 最大排水量為7 m3／h， 正常排水量為5 m3／h， 常溫常壓， 間斷排放。 排水水質(zhì)：ρ（SS）＝440 mg／L， ρ（BOD5）＝80.6 mg／L， ρ（COD）＝500 mg／L， ρ（硫化物） ＝2 mg／L， ρ（石油類） ＝100 mg／L。

（7） 初期污染雨水。 最大排水量為10 m3／h，正常排水量為8 m3／h， 常溫常壓， 間斷排放。 排水水質(zhì)： ρ（SS）＝440 mg／L， ρ（BOD5）＝80.6 mg／L，ρ（COD）＝500 mg／L， ρ（硫化物）＝2 mg／L， ρ（石油類）＝100 mg／L。

2 處理工藝

2.1 工藝流程及特點(diǎn)

根據(jù)本項(xiàng)目廢水特征， 擬采用物化預(yù)處理［7］、生 化 處 理［8］及 深 度 處 理［9］相 結(jié) 合 的 三 級(jí) 處 理 工 藝處理廢水。 物化預(yù)處理階段可降低廢水中SS 濃度， 同時(shí)去除大部分油污， 保證后續(xù)厭氧處理效果［10］。 在生化處理階段， 通過微生物的新陳代謝作用可將廢水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、 水、能量以及微生物自身的生命物質(zhì)， 同時(shí)廢水中的氨氮在硝化菌和反硝化菌的作用下轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮并最終轉(zhuǎn)化為氮?dú)馊コ?此外， MBR 膜通過機(jī)械篩分、 截留等作用進(jìn)行泥水分離， 可有效地截留SS和有機(jī)物， 保證了出水的穩(wěn)定性［11－13］。 深度處理階段， 超濾（UF）和反滲透（RO）可有效去除水中的微粒、 膠體、 細(xì)菌、 熱源及高分子有機(jī)物， 最終使處理過的廢水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)［14-15］。

廢水首先經(jīng)粗格柵將較大的懸浮物和雜物攔截后進(jìn)入集水池， 隨后由泵提升進(jìn)入隔油沉淀池去除游離態(tài)的礦物油， 再經(jīng)細(xì)格柵濾去水中的部分懸浮物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池， 通過曝氣調(diào)節(jié)均勻水質(zhì)水量。 調(diào)節(jié)池出水由泵提升， 同時(shí)加入混凝劑后進(jìn)入氣浮設(shè)備， 去除水中的大部分油類、 懸浮物， 然后進(jìn)入A／O－MBR 反應(yīng)池［16-17］。 MBR 池出水由泵抽至消毒水池消毒。 消毒池出水其中一部分直接外排， 另一部分水由泵抽送至保安過濾池， 再經(jīng)過UF 和RO裝置處理， 最后產(chǎn)水進(jìn)入回用水池供回用［18］。 氣浮池浮渣和MBR 池剩余污泥排至污泥池， 隨后通過污泥泵提升至帶式壓濾機(jī)脫水干化， 干化后的泥餅外運(yùn)處置， 濾液回流至集水池。 事故排水狀態(tài)下，集水池水進(jìn)入事故池， 待排水正常后， 再由泵自事故池分批提升至廢水處理系統(tǒng)。 具體工藝流程如圖1 所示。

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

2.2 主要處理構(gòu)筑物及設(shè)備

2.2.1 預(yù)處理段

（1） 集水池。 1 座， 鋼砼材質(zhì)， 尺寸為4 200 mm×4 000 mm×5 500 mm， 有效容積為80 m3， 停留時(shí)間為1.0 h。 配潛污泵2 臺(tái)（1 用1 備）， 流量為65 m3／h， 揚(yáng)程為15 m， 功率為5.50 kW； 并配置帶遠(yuǎn)傳功能的液位計(jì)1 套。

集水池內(nèi)設(shè)格柵井， 井內(nèi)放置1 臺(tái)機(jī)械粗格柵， 柵隙為20 mm， 功率為0.75 kW。

（2） 事故池。 1 座， 鋼砼材質(zhì)， 尺寸為21 000 mm×15 000 mm×5 500 mm， 有效容積1 560 m3， 停留時(shí)間為24 h。 配潛污泵2 臺(tái)（1 用1 備）， 流量為65 m3／h， 揚(yáng)程為15 m， 功率為5.50 kW； 并配置帶遠(yuǎn)傳功能的液位計(jì)1 套。

（3） 隔油沉淀池。 1 座， 鋼砼材質(zhì)， 尺寸為4 000 mm×2 600 mm×5 500 mm， 有效容積為50 m3，停留時(shí)間為0.8 h。 配套排油裝置1 套。

（4） 調(diào)節(jié)池。 1 座， 鋼砼材質(zhì)， 尺寸為21 000 mm × 15 000 mm × 5 500 mm， 有效容積為1 560 m3， 停留時(shí)間為24 h。 配潛污泵2 臺(tái)（1 用1 備），流量為65 m3／h， 揚(yáng)程為15 m， 功率為5.50 kW；內(nèi)設(shè)空氣攪拌裝置1 套， 氣源由預(yù)曝氣風(fēng)機(jī)提供，預(yù)曝氣風(fēng)機(jī)1 臺(tái)， 風(fēng)量為21 m3／min， 風(fēng)壓為0.05 MPa， 功率為30.00 kW； 并配有帶遠(yuǎn)傳功能的液位計(jì)1 套， pH／ORP 在線監(jiān)測(cè)儀1 套， COD 在線監(jiān)測(cè)儀1 套， NH3－N 在線監(jiān)測(cè)儀1 套。

調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)格柵井， 井內(nèi)放置1 臺(tái)機(jī)械細(xì)格柵， 柵隙為5 mm， 功率為0.75 kW。

（5） 渦凹?xì)飧≡O(shè)備。 1 臺(tái)， 碳鋼材質(zhì)， 處理量為65 m3／h， 尺寸為6 500 mm × 2 200 mm × 1 500 mm， 功率為2.20 kW。

（6） PAC 加藥裝置。 1 套， 其中包含溶液箱1只， 容積為1 m3， 材質(zhì)PE； 計(jì)量泵2 臺(tái)（1 用1備）， 流量為0 ～50 L／h， 泵頭材質(zhì)PVC； 攪拌機(jī)1臺(tái)， 功率為0.55 kW， 材質(zhì)SS304。

（7） PAM 加藥裝置。 1 套。 包含溶液箱1 只，容積為1 m3， 材質(zhì)為PE； 計(jì)量泵2 臺(tái)（1 用1 備），流量為0 ～170 L／h， 泵頭材質(zhì)PVC； 攪拌機(jī)1 臺(tái)，功率為0.55 kW， 材質(zhì)SS304。

2.2.2 生化處理段

（1） A 池。 1 座， 鋼砼材質(zhì)， 尺寸為10 000 mm×5 200 mm×5 500 mm， 有效容積為260 m3， 停留時(shí)間為4 h。 配套穿孔曝氣管， 主管DN 100 mm，支管DN 50 mm， 材質(zhì)UPVC。

（2） O 池。 1 座， 鋼砼材質(zhì)， 尺寸為13 000 mm ×10 000 mm ×5 500 mm， 有效容積為520 m3，停留時(shí)間為8 h。 配套橡膠膜盤型微孔曝氣器550只， φ 215 mm， 曝氣膜片采用三元乙丙膠， 配曝氣管路； 組合填料340 m3， φ 150 mm， 材質(zhì)PE，配填料支架。

（3） MBR 反應(yīng)池。 1 座， 鋼砼材質(zhì)， 尺寸為13 500 mm × 4 000 mm × 5 500 mm， 有效容積為162 m3， 停留時(shí)間為2.5 h。 配套MBR 膜組件8 組，單組尺寸為1 700 mm×905 mm×2 500 mm， 每組膜數(shù)量18 片， 單片膜面積為30 m2， 型號(hào)FMBR－30G， PVDF 材質(zhì)， 砼式結(jié)構(gòu)； 自吸泵2 臺(tái)（1 用1備）， 流量為80 m3／h， 揚(yáng)程為35 m， 功率為15.00 kW； 污泥泵2 臺(tái)（1 用1 備）， 流量為80 m3／h， 揚(yáng)程為18 m， 功率為7.50 kW； 在線清洗裝置1 套，其中包含清洗水池1 座， 有效容積為9 m3， 平面尺寸為2.5 m×1.5 m， 鋼砼結(jié)構(gòu)， 清洗泵1 臺(tái)， 流量為9 m3／h， 揚(yáng)程為20 m， 功率為2.20 kW； 曝氣風(fēng)機(jī)（O 池及MBR 反應(yīng)池使用）， 3 臺(tái)（2 用1 備）， 風(fēng)量 為21 m3／min， 風(fēng) 壓 為0.05 MPa， 功 率 為30.00 kW； NaClO 加藥裝置（與超濾裝置共用）1 套， 其中包含溶液箱1 只， 容積為1 m3， 材質(zhì)PE， 加藥泵2臺(tái)（1 用1 備）， 流量為0 ～50 L／h， 泵頭材質(zhì)PVC，攪拌機(jī)1 臺(tái)， 功率為0.55 kW， 材質(zhì)SS304。 配套溫度、 壓力、 液位等在線和就地顯示儀表。

（4） 消毒水池。 1 座， 鋼砼材質(zhì)， 尺寸為4 000 mm×2 200 mm×5 500 mm， 有效容積為35 m3， 停留時(shí)間為0.5 h。 配套潛污泵2 臺(tái)（1 用1 備）， 流量為65 m3／h， 揚(yáng)程為35 m， 功率為15.00 kW； 二氧化氯發(fā)生器1 套， 產(chǎn)氣量為500 g／L， 化學(xué)法。 配套壓力、 液位、 流量、 pH／ORP、 余氯、 色度、 濁度等在線和就地顯示儀表。

2.2.3 廢水回用段

（1） 保安過濾器。 采用φ 500 mm 精密過濾器， 1 臺(tái)， 本體材質(zhì)為SS304， 內(nèi)裝26 支精度為50 μm 的濾芯。 過濾器外部配套閥門及本體管道。

（2） UF 裝置。 1 套， 尺寸為2 700 mm×2 100 mm × 2 600 mm， 處理水量為65 m3／h， 產(chǎn)水量為58.5 m3／h。 膜元件型號(hào)為FUF－8060， PVDF 材質(zhì)，外壓式， 24 支， 52 m2／支， 膜通量為52 L／（m2·h）。配套UF 反洗水泵（離心泵）1 臺(tái)， 流量為130 m3／h，揚(yáng)程為30 m， 功率為18.50 kW； 在線清洗裝置1套， 其中清洗水箱1 只， 有效容積為2 m3， 清洗泵1 臺(tái)， 流量為50 m3／h， 揚(yáng)程為20 m， φ 500 mm清洗保安過濾器1 臺(tái)， 本體材質(zhì)為SS304， 內(nèi)裝18 支精度為50 μm 的濾芯。

（3） UF 產(chǎn)水池。 1 座， 鋼砼材質(zhì)， 尺寸為6 500 mm×4 000 mm×5 500 mm， 有效容積為130 m3， 停留時(shí)間為2 h。 配套R(shí)O 水泵（離心泵）2 臺(tái)（1 用1備）， 流 量 為58.5 m3／h， 揚(yáng) 程 為40 m， 功 率 為15.00 kW。

（4） RO 裝置。 1 套。 低壓抗污染膜采用BW30－400 芳香族聚酰胺膜元件， 膜外殼采用玻璃鋼膜殼， 7 ∶3 排列， 一級(jí)2 段。 RO 裝置基礎(chǔ)參數(shù)： 進(jìn)水流量為58.5 m3／h， 淡水產(chǎn)量為44 m3／h， 回收率為70%， 平均膜通量為21 L／（m2·h）， 工作壓力為1.2 MPa， 設(shè)計(jì)進(jìn)水溫度為15 ℃， 膜設(shè)計(jì)使用年限為3年。 其他配套設(shè)備： 高壓泵1 臺(tái)， 型號(hào)SLG65－70－2， 流量為58.5 m3／h， 揚(yáng)程為140 m， 功率為37.00 kW； RO 反洗水泵（離心泵）1 臺(tái)， 流量為60 m3／h，揚(yáng)程為30 m， 功率為11.00 kW； 阻垢劑加藥裝置1 套， 其中包含200 L 溶液箱1 只， 材質(zhì)PE， 計(jì)量泵2 臺(tái)（1 用1 備）， 流量為0 ～7.6 L／h， 泵頭材質(zhì)PVC。

（5） RO 產(chǎn)水池。 1 座， 鋼砼材質(zhì)， 尺寸為6 500 mm × 4 000 mm × 5 500 mm， 有效容積為130 m3，停留時(shí)間為2 h。 配套回用水泵2 臺(tái)（1 用1 備），流量為44 m3／h， 揚(yáng)程為25 m， 功率為5.50 kW。

（6） RO 濃水池。 1 座， 鋼砼材質(zhì)， 尺寸為4 000 mm×4 000 mm×5 500 mm， 有效容積為80 m3， 停留時(shí)間為4 h。 配套排水泵2 臺(tái)（1 用1 備），流量為21 m3／h， 揚(yáng)程為22 m， 功率為4.00 kW。

（7） RO 清洗裝置。 1 套， 其中包含清洗溶液箱1 只， 碳鋼襯膠， 有效容積為4 m3， 立式圓筒；清水泵（離心泵）1 臺(tái)， 流量為44 m3／h， 揚(yáng)程為36 m， 功率為11.00 kW； 清洗保安過濾器（φ 500 mm精密過濾器）1 臺(tái)， 本體材質(zhì)為SS304， 內(nèi)裝18 支精度為50 μm 的濾芯。

2.2.4 污泥處理段

（1） 污油收集池。 1 座， 鋼砼材質(zhì)， 尺寸為φ 7 000 mm × 4 000 mm， 有效容積為65 m3。

（2） 污泥濃縮池。 1 座， 圓形， 鋼砼材質(zhì)， 有效容積為120 m3。 配套刮泥機(jī)1 臺(tái)， 線速度為1 ～2 m／min， 功率為0.55 kW， 碳鋼材質(zhì)； 污泥泵（螺桿泵） 2 臺(tái)（1 用1 備）， 流量為8 m3／h， 揚(yáng)程為60 m， 功率為3.00 kW； 脫水機(jī)加藥裝置1 套， 其中溶液箱2 只（1 用1 備）， 容積為1 m3， 材質(zhì)PP， 計(jì)量泵2 臺(tái)（1 用1 備）， 流量為0 ～170 L／h， 泵頭材質(zhì)PVC， 攪拌機(jī)1 臺(tái)， 功率為0.55 kW， 材質(zhì)SS304。

（3） 帶式壓濾機(jī)。 1 臺(tái)， 帶寬為1 500 mm， 處理能力為6 ～10 m3／h， 功率為2.20 kW， 配套空壓機(jī)及沖洗水泵。

3 處理效果

該工程于2017 年6 月建成并投入運(yùn)行， 整個(gè)處理工藝運(yùn)行穩(wěn)定， 出水水質(zhì)良好， 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果表明， 經(jīng)該工藝處理后回用水水質(zhì)達(dá)到GB 50335—2002 中相關(guān)要求； 剩余出水與脫鹽水站清凈排水混合后的水質(zhì)滿足GB 18918—2002 中一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)。 實(shí)測(cè)處理出水水質(zhì)數(shù)據(jù)見表1。

表1 實(shí)測(cè)回用水與外排水水質(zhì)Tab. 1 Actual measured reuse water and outer drainage quality

4 運(yùn)行成本

本項(xiàng)目每噸水處理成本為2.07 元， 包括人工費(fèi)、 電費(fèi)、 氣費(fèi)及藥劑費(fèi)（磷酸鹽、 純堿、 PAC、PAM、 有機(jī)脫色劑、 濃硫酸、 燒堿、 還原劑、 非氧化消毒劑、 阻垢劑）。

5 結(jié)語

該工程實(shí)踐表明， 采用“混凝氣浮”與“A／OMBR＋UF－RO”組合工藝處理煤制乙醇廢水， 經(jīng)A／O－MBR 生物反應(yīng)系統(tǒng)處理后， 出水與脫鹽水站清凈排水混合后的水質(zhì)優(yōu)于GB 18918—2002 中一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)； 繼續(xù)經(jīng)UF-RO 深度處理后， 產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到GB 50335—2002 中相關(guān)要求。 廢水經(jīng)該組合工藝處理后， 出水不僅可滿足達(dá)標(biāo)排放的要求， 同時(shí)也能將其進(jìn)一步處理后進(jìn)行回用， 具有一定的借鑒意義。