武進精細化工廠含甲醇廢水生物處理方案
武進精細化工廠是國內(nèi)最大的生產(chǎn)水質(zhì)穩(wěn)定劑的化工廠之一。水質(zhì)穩(wěn)定劑類生產(chǎn)廢水的特點是：廢水成分復雜且濃度高，間歇排放，水質(zhì)水量波動大。該廠高濃度有機廢水主要含有甲醇、甲酯、醛、羧酸等有機物，尤以甲醇為主要污染物。廢水的COD高達(2.5～44)×104 mg/L，排放周期為3～30 h，濃度逐級惡化，pH值為3.5。該廠廢水受納水域為太湖流域，廢水處理須達《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)的新擴改一級標準。
1 方案選擇及工藝流程
1.1 方案選擇
、俑邼舛群状紡U水通過精餾塔進行預處理，回收97%以上的甲醇，這既有一定的經(jīng)濟效益，又把高濃廢水的COD值控制在合理的范圍內(nèi)，為后續(xù)處理減輕壓力。精餾后廢水水質(zhì)指標見表1。
表1 精餾后的廢水水質(zhì)
COD濃度(mg/L) 60 000～230000
平均COD值(mg/L) 80000
水量(t/d) 10
pH 3.5
水溫(℃) 70
、诟邼舛葟U水的BOD5/COD＞0.5，基本上屬于易生物降解廢水，因此選擇以厭氧處理為主，好氧處理為輔的生物處理工藝。
、鄣蜐舛壬a(chǎn)、生活混合廢水因其有機物含量較低，且易于生物降解，可與厭氧出水進行混合，然后一起進好氧生物處理設(shè)備。低濃度生產(chǎn)、生活混合廢水的具體水質(zhì)情況見表2。
表2 低濃度生產(chǎn)、生活混合廢水的水質(zhì)
平均COD值(mg/L) 600
水量(t/d) 300
pH 6.0
1.2 工藝流程
武進精細化工廠廢水處理流程如圖1所示。
1.3 主要構(gòu)筑物
、僬{(diào)節(jié)池的有效容積為30 m3，主要作用是均化水質(zhì)，調(diào)節(jié)水量。高濃度來水和一體化兩相厭氧器的出水回流混合可有效調(diào)節(jié)廢水的pH值，使其提高至6.0左右。
、谝惑w化兩相厭氧反應器屬新型UASB設(shè)備，是專門針對高濃度有機廢水而設(shè)計的。它基于兩相厭氧生物降解的原理，在同一個反應器中通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，實現(xiàn)產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷兩相分離，從而保持這兩大類微生物的生物活性，使二者在各自的最佳生長繁殖條件下，以最高的反應速度達到最好的運行效果。該反應器有效容積為200m3，直徑為6.6 m，高為7.8 m，采用中溫消化，反應溫度通過自動控制系統(tǒng)保持在(35±3)℃范圍。
③在好氧反應器中內(nèi)置一種有機填料，可使混合液在其內(nèi)部交叉流動，并使微生物在填料表面掛膜，從而有效強化污水與微生物膜之間的傳質(zhì)速率，提高氧的利用率，加快反應速度。單體有效容積為75 m3，填料高度為2.0m，兩座并聯(lián)運行。
、苤亓^濾器直徑為1.6m，柱高為2 m，濾速為8.6 m/h。
2 一體化兩相厭氧反應器的運行過程
2.1接種污泥
反應器中產(chǎn)酸相的接種污泥部分來自于常州市麗華污水處理廠二沉池排放的好氧活性污泥，另一部分來自于南京揚子化工廠脫水后的厭氧污泥。產(chǎn)甲烷相的污泥全部取自南京揚子化工廠的厭氧污泥。裝泥時，向兩反應器內(nèi)加入適量過濾后的新鮮糞便水作為營養(yǎng)。揚子廠的厭氧污泥：VSS/SS=0.42，含水率為76.4%；麗華廠污泥的MLSS約為2000 mg/L。產(chǎn)酸相的污泥接種濃度約為10kgVSS/m3，產(chǎn)甲烷相的污泥接種濃度約為18 kgVSS/m3。
2.2 污泥培養(yǎng)馴化期
馴化期間為使菌種恢復活性并逐步適應新的水質(zhì)，采取間歇進水。進水COD控制在1 000～2 000 mg/L，進水流量為4 t/h(設(shè)計流量)左右。最初每班(8 h)進水0.5 h，隨后增加至1.0 h，使反應器的出水COD維持在400 mg/L左右，當來水水質(zhì)穩(wěn)定后即逐步延長進水時間。
2.3 逐步提高負荷期
約45 d以后系統(tǒng)開始連續(xù)進水，并逐步提高進水負荷。這一階段依靠增加進水流量和濃度來提高進水負荷。由于企業(yè)生產(chǎn)量增加，進水流量由4 t/h提高至6 t/h，進水COD由2 000 mg/L提高至8 000 mg/L。經(jīng)過兩個月左右的運行，反應器的負荷達設(shè)計要求，并且有很大的潛力。反應器內(nèi)的污泥先由原來小顆粒狀的固體污泥溶解成絮狀，并逐步變成密實、表面有光澤的顆粒污泥，污泥性質(zhì)發(fā)生了明顯的變化。由此，反應器具備了一定的抗沖擊負荷的能力，轉(zhuǎn)入滿負荷運行階段。
2.4 滿負荷運行期
該階段是在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行和出水水質(zhì)情況下，進一步提高反應器的容積負荷，充分挖掘反應器的潛力，并使出水水質(zhì)進一步提高。這段時間反應器的進水COD達到15 000 mg/L，處理量超出設(shè)計值50%左右。各階段的運行情況見表3。
表3 一體化兩相厭氧反應器的運行情況及參數(shù)
3 好氧反應器的運行過程
好氧反應器的接種污泥全部來自于麗華污水處理廠二沉池的剩余污泥，在裝泥過程中同時投加經(jīng)過濾的新鮮糞便水和適當?shù)牡、磷營養(yǎng)。對好氧池鼓風悶曝3 d，污泥恢復活性，此時污泥中的原生動物比較活躍，可以進水對污泥進行培養(yǎng)和馴化。
因來水水質(zhì)變化較大，系統(tǒng)先間歇進水，待出水COD降到200 mg/L以下時，逐漸增加進水時間。系統(tǒng)連續(xù)進水后，負荷由小到大逐漸增加，然后按設(shè)計負荷進水正？刂乒に嚄l件。約經(jīng)一個月時間，污泥已適應新的水質(zhì)，污泥生物相豐富活躍，各種有機物去除率穩(wěn)定，培馴基本成功。各階段運行的具體情況和參數(shù)見表4。
表4 好氧反應器的運行情況及參數(shù)
項目 進水流量(t/h) 進水COD(mg/L) 出水COD(mg/L) 去除率(%)
啟動初期 4.0 200～300 120～140 40～60
較低負荷期 8.0 300～500 100～130 65～75
較高負荷期 12.0 600～900 120～140 80～85
正常運行期 10.0 200～500 40～80 70～85
4 分析與討論
武進化工廠高濃度含甲醇廢水生物處理工程的啟動和運行非常成功，目前系統(tǒng)運行穩(wěn)定，抗沖擊能力強，處理效果顯著。
4.1 厭氧處理
、俜N泥選擇得當
南京揚子化工污水廠脫水后的厭氧顆粒污泥已基本能適應化工類廢水的特點，作為種泥在馴化期能迅速完成基質(zhì)轉(zhuǎn)換，維持反應器的高負荷運作。所以在厭氧處理段選取接種污泥時厭氧消化污泥應優(yōu)先考慮。
、诜N泥濃度適宜
接種污泥的濃度應隨污泥性質(zhì)和反應器的結(jié)構(gòu)而變化，一般來說污泥接種量過多或過少都不可取。污泥接種量過少，反應器啟動初期，菌種篩選繁殖速度慢，不能及時形成平衡的生態(tài)系統(tǒng)，致使啟動時間過長，系統(tǒng)運行穩(wěn)定性差；污泥接種量過多也不必要，因為隨著水力負荷的提高和產(chǎn)氣量的增加，會造成大量污泥流失，惡化出水水質(zhì)。就反應器來說，污泥接種量又有所不同，一體化兩相厭氧反應器采用水力噴射攪拌且內(nèi)置特殊結(jié)構(gòu)的填料，能有效防止污泥流失，所以可適當增加污泥接種量，這有利于系統(tǒng)快速平穩(wěn)啟動。
、鬯|(zhì)、水量的調(diào)節(jié)
由于來水水質(zhì)、水量波動非常大，所以經(jīng)一體化反應器的出水大部分循環(huán)回流，從而在把進水負荷降低一個數(shù)量級的基礎(chǔ)上，有效調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，同時可節(jié)省營養(yǎng)鹽的投加量，降低運行成本。
、軤I養(yǎng)條件的控制
在啟動初期為使反應器內(nèi)的微生物盡快恢復活性，特加幾車糞便水作為營養(yǎng)，并在啟動中期適量補加。運行過程中，通過投加營養(yǎng)鹽(尿素、磷酸鈉等)補充N、P營養(yǎng)，維持C∶N∶P=(100～500)∶5∶1左右，以刺激細菌的生長繁殖。正常運行時營養(yǎng)鹽基本不加。
、菰O(shè)備選擇正確
一體化兩相厭氧反應器是專為高濃度有機工業(yè)廢水設(shè)計的，反應器性能優(yōu)良、操作簡單、自動化程度高。運行結(jié)果證明，該反應器對高濃度含甲醇廢水進行預酸化處理，為甲烷菌對底物的轉(zhuǎn)化提供了有利的條件和環(huán)境，所以說該反應器是一針對性、實用性都很強的設(shè)備。
4.2 好氧處理
、龠\行維護及時合理
好氧反應器在運行過程中應及時注意來水和氣溫的變化。實踐證明，來水負荷急遽增高易造成污泥中毒、解體等現(xiàn)象。污泥中毒、解體時應及時調(diào)整進水負荷，進行營養(yǎng)維護，必要時停止進水而悶曝一段時間。進水負荷和氣溫的變化易造成污泥膨脹、產(chǎn)生大量泡沫，污泥一旦發(fā)生膨脹就很難控制。運行中發(fā)現(xiàn)，通過投加聚合鋁鐵絮凝劑可有效改善污泥的沉降性能，結(jié)合加大二沉池的排泥力度、調(diào)節(jié)曝氣量等措施，控制了污泥膨脹。好氧池運行過程中，曾有一段時間產(chǎn)生大量泡沫，氣泡直徑大至30cm，若不及時除去，泡沫堆積硬化，影響出水水質(zhì)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，泡沫產(chǎn)生與進水水質(zhì)有著很大的關(guān)系，通過控制曝氣量可減少泡沫，但不能根除，投加消泡劑是一快捷有效的辦法，該廠恰又生產(chǎn)該類產(chǎn)品，降低了費用。
、谠O(shè)備性能優(yōu)良
實踐證明好氧反應器的處理能力、抗沖擊能力非常強，對高、低負荷的廢水都有很高的去除率。
5 結(jié)論
一體化兩相厭氧反應器的處理效果十分顯著，容積負荷達到6.0～11.0kgCOD/(m3•d)，進水COD達到6 000 mg/L以上，運行期間無論進水負荷有多大波動，出水COD值都在200～400 mg/L，甚至更低。好氧反應器通過對厭氧反應器出水和低濃度生產(chǎn)、生活廢水的進一步處理，能夠有效保證最終出水達到排放標準。
整套厭氧—好氧工藝搭配合理，能夠充分發(fā)揮兩相厭氧反應器處理負荷高、抗沖擊能力強的優(yōu)勢，利用好氧反應器對高、低負荷皆可適應的特點對厭氧出水進行深度處理，提高了出水水質(zhì)。該工藝自動化程度高、操作簡單、運行穩(wěn)定，整個工程具有投資少、效益高、有效利用空間、節(jié)省占地、易于維護等特點，成為處理高濃度有機廢水的一個示范工程。
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