洛陽石化PTA污水處理工程設(shè)計及運行
洛陽化纖工程是國家重點建設(shè)項目，主要包括芳烴抽提裝置、對二甲苯裝置（PX）、精對苯二甲酸裝置（PTA）、聚脂裝置（PET）、長絲短纖維裝置、公用工程及配套生產(chǎn)輔助設(shè)施。
化纖生產(chǎn)裝置和生產(chǎn)輔助設(shè)施所排放的污水共計400m3/h。其中：PTA裝置連續(xù)排水120m3/h，間斷排水40m3/h，其它生產(chǎn)及生活污水240m3/h。設(shè)計進(jìn)水水量、水質(zhì)見表1。
表1 污水進(jìn)水水量、水質(zhì)
污水來源 水量/(m3·h-1) 水質(zhì)CODcr/(mg·L-1) 備注
PTA裝置 120 8330 連續(xù)排放
PTA裝置 40 5400 間斷排放
PET裝置 21 3400
長短絲油劑污水 23 1000 裝置預(yù)處理后水質(zhì)
其它生產(chǎn)污水 156 600
生活污水 40 400
排水水質(zhì)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行國標(biāo)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級標(biāo)準(zhǔn)。CODcr≤160mg/L。
1 處理工藝
1.1 PTA污水的特點
PTA污水來自PTA裝置的生產(chǎn)廢水、開停工排水及地面沖洗水。污水中含有苯甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸（PTA或TA）、苯二甲酸、乙酸、羥甲基苯甲酸等污染物，是一種較難處理的石油化工有機(jī)廢水。其主要特點有：
①CODcr濃度高，有機(jī)酸含量高CODcr濃度范圍一般在5000～9000mg/L，TA濃度800～2500mg/L，乙酸含量800～1200mg/L。
②水質(zhì)水量變化大CODcr濃度最低小于1000mg/L，最高達(dá)9000mg/L；1次事故水量達(dá)5000m3左右。并且間斷排水水質(zhì)、水量也隨裝置運行狀況而變化。
③pH值酸堿交變頻繁，廢水溫度高pH值在2～13范圍內(nèi)波動；PTA污水進(jìn)污水處理場的溫度一般高于45℃，有時甚至高達(dá)90℃。
1.3 工藝特點
①PTA裝置內(nèi)已設(shè)有PTA生產(chǎn)廢水換熱器，將連續(xù)排水水溫降低到50℃以下。由于污水處理場的PTA污水進(jìn)水水溫在25～50℃范圍內(nèi)，故設(shè)計中未單獨設(shè)置PTA污水降溫設(shè)施。
②采用“酸沉”作為預(yù)處理手段。洛陽石化PTA工藝采用的是AMOCO技術(shù)，廢水的TA含量較大。經(jīng)酸沉TA去除率可以達(dá)到60%～70%。從而有效地降低了后續(xù)生化處理的負(fù)荷。
③采用兩級生化處理工藝。一級生化在高負(fù)荷下運行，去除大部分CODcr；二級生化在低負(fù)荷下運行，去除較難降解的CODcr。一、二級曝氣池各自分別設(shè)置獨立的污泥回流系統(tǒng)，保持各自的優(yōu)勢生物種群。
2 工藝處理構(gòu)筑物及設(shè)備
①事故池：矩形鋼混結(jié)構(gòu)，2座，內(nèi)襯花崗巖防腐。其中一座池子尺寸為72m×12m×6.8m，有效容積5000m3，用于貯存一次停工全部排水量：另一座池子尺寸36m×10m×4.5m（分2格），有效容積2700m3，用于正常生產(chǎn)時PTA污水的水量調(diào)節(jié)。
②水力旋流沉淀器：不銹鋼結(jié)構(gòu)，共8個罐，分為4組。每組2個罐的處理水量為40m3/h，沉淀器停留時間2h。進(jìn)沉淀器前調(diào)節(jié)pH值為3.5～4，此時TA大量析出，呈粉末狀，易于沉淀分離。酸沉處理不僅去除大量固體TA，而且可以有效地降低CODcr；減輕后續(xù)生物處理的負(fù)荷。沉淀器配備輸送TA的軟管泵，將沉淀分離的TA送至脫水間進(jìn)行脫水。
③PTA均質(zhì)池：矩形鋼混結(jié)構(gòu)，1座，內(nèi)襯花崗巖防腐。結(jié)構(gòu)尺寸72m×18m×6.8m，有效容積7600m3。用于酸沉后PTA污水的均質(zhì)。池內(nèi)設(shè)有潛水?dāng)嚢杵?臺。
④均質(zhì)調(diào)節(jié)池：矩形鋼混結(jié)構(gòu)，1座。結(jié)構(gòu)尺寸72m×18m×6.8m，有效容積7600m3。用于PTA污水與其它生產(chǎn)生活污水的均質(zhì)和調(diào)節(jié)，保證后續(xù)生化處理設(shè)施穩(wěn)定運行。池內(nèi)設(shè)有潛水?dāng)嚢杵?臺。
⑤一級曝氣池：矩形鋼混結(jié)構(gòu)，共6間。每間池子尺寸52m×6.5m×6.8m，單池有效容積1780m3。池內(nèi)安裝可提升式微孔曝氣器。一級曝氣池設(shè)計CODcr容積負(fù)荷1.5kg/(m3·d)，污泥濃度4～5g/L，溶解氧1～2mg/L，污泥回流比100%～150%。進(jìn)水CODcr濃度1950mg/L，CODcr去除率80%～85%。
⑥二級曝氣池：矩形鋼混結(jié)構(gòu)，共6間。每間池子尺寸46m×6.5m×6.8m，單池有效容積1630m3。池內(nèi)安裝可張孔膜片式曝氣器。二級曝氣池設(shè)計CODcr容積負(fù)荷0.2kg/(m3·d)，污泥濃度1～2g/L，溶解氧2～4mg/L，污泥回流比50%～100%。進(jìn)水CODcr濃度300～400mg/L，CODcr去除率60%～70%，出水CODcr＜160mg/L。
⑦沉淀池：圓形鋼混結(jié)構(gòu)，一、二級沉淀池各2座。采用中心進(jìn)水，周邊出水的輻流式沉淀池，φ18m。沉淀池設(shè)計表面水力負(fù)荷0.78m3/(m2·h)，污水停留時間3h。
⑧活性炭過濾器：圓形鋼結(jié)構(gòu)，共6臺。結(jié)構(gòu)尺寸中3.0×6.6m。設(shè)計單臺處理水量70m3/h，濾速10m/h，反沖洗強(qiáng)度12L/(s·m2)，反沖洗時間15min。
⑨監(jiān)測池：矩形鋼混結(jié)構(gòu)，1座。池子尺寸22m×8m×6.5m。設(shè)計污水停留時間2h。
3 運行情況
為開好化纖污水處理場，洛陽石化專門從揚子石化公司引進(jìn)PTA污水的活性污泥及部分廢TA，于2000年2月22日開始向曝氣池中投加活性污泥。污泥經(jīng)馴化后，化纖污水處理場于2000年5月25日一次成功和接收PTA污水[1]。自開工以來，化纖污水處理場運行良好。至2001年9月化纖工程環(huán)保設(shè)施竣工驗收期間，污水處理場進(jìn)出水實際數(shù)據(jù)見表2。
表2 化纖污水處理場進(jìn)出口實際水質(zhì)及處理量
時間 進(jìn)水 出水 實際處理水量/(m3·h-1)
CODcr/(mg·L-1) pH CODcr/(mg·L-1) pH
2000.8 7035 3.77 28.4 8.08 24 2.0
2000.9 6900 4.73 73.5 7.71 22 5.5
2000.10 7978 3.23 55.6 8.14 227.4
2000.11 10628 3.60 76.5 7.86 200.4
2000.12 10446 3.12 144 7.60 210.7
2001.1 10478 3.05 107 7.92 267.7
2001.2 11068 3.17 83.5 8.02 259.3
2001.3 9731 2.86 88.3 8.21 214.3
2001.4 6166 3.36 64.2 7.66 219.0
2001.5 4700 3.40 80.2 8.41 197.8
2001.6 5382 3.13 97.9 8.09 227.5
2001.7 6733 3.19 90.2 7.99 251.6
2001.8 5299 3.12 133 7.88 298.4
2001.9 5959 3.28 101 8.07 201.8
洛陽市環(huán)境監(jiān)測（中心）站2000年10月18日對化纖污水處理場抽查采樣時，污水處理場進(jìn)出口分析結(jié)果見表3：
表3 洛陽市環(huán)境監(jiān)測站分析結(jié)果
時間 CODcr/(mg·L-1) 石油類/(mg·L-1) SS/(mg·L-1)
11:00出水 5500 525.99 1368.9
16:00出水 8170 607.79 1590.2
11:00出水 74.2 0.14 18.9
16:00出水 54.6 0.41 21.4
水力旋流沉淀器作為預(yù)處理的關(guān)鍵設(shè)備，TA的去除率等運行狀況直接影響后續(xù)的生化處理效果。經(jīng)過近兩年的運行，水力旋流沉淀器的運行穩(wěn)定，TA的去除率達(dá)到了設(shè)計要求的60%～70%（見表4），有效地降低了后續(xù)生化處理負(fù)荷；同時，采用化工部第三設(shè)計院合肥機(jī)械廠生產(chǎn)的可正反轉(zhuǎn)的軟管泵排除沉淀分離的TA，防止了排渣管道的堵塞，其運行平穩(wěn)，易于操作，是排除水力旋流沉淀器TA殘渣的理想配套設(shè)備。
表4 水力旋流沉淀器運行狀況分析
進(jìn)水/(mg·L-1) 出水/(mg·L-1) 去除率/%
TA CODcr TA CODcr TA CODcr
6354 9536 1387 905 78 91
3277 6497 522 4048 84 38
1211 8121 270 901 78 89
5058 8996 1876 4348 63 52
1418 5806 310 2392 78 58
運行發(fā)現(xiàn)，水力旋流沉淀器有時存在污水從沉淀器頂部向四周濺出的現(xiàn)象。分析原因是由于上游PTA裝置的連續(xù)、間斷排水均為由裝置內(nèi)壓力送至污水處理場，污水水溫高且夾帶有大量氣體，進(jìn)入水力旋流沉淀器后，帶壓氣體由旋流沉淀器頂部水面析出，造成有機(jī)酸性水從沉淀器頂部向四周濺出，既影響環(huán)境，又影響巡檢人員的人身安全。實際運行中在每組沉淀器頂部安裝一個氣水分離器，初步解決了水中央氣的問題。
4 結(jié)語
①采用預(yù)處理-兩級好氧生化處理PTA污水流程簡單，操作方便，經(jīng)過近兩年的實際運行，證明該工藝保證達(dá)標(biāo)排放是完全可靠的。
②旋流沉淀器對PTA裝置排出的高濃度有機(jī)污水進(jìn)行酸沉，TA的去除率可以達(dá)到60%～70%。脫水后的TA殘渣可綜合利用，并能有效減輕后續(xù)生化處理負(fù)荷。
③兩級好氧生化處理工藝，保證了PTA生產(chǎn)廢水的達(dá)標(biāo)排放。一級生化CODcr容積負(fù)荷為1.5～2.0kg/(m3·d)，二級生化CODcr容積負(fù)荷為0.2～0.3kg/(m3·d)，可以保證排水CODcr達(dá)到石化行業(yè)PTA污水排放標(biāo)準(zhǔn)。
④運行中不必加酸和加堿。在來水pH值無異常的情況下，只要水質(zhì)保持pH值小于7，進(jìn)入旋流沉淀器時可不必加酸。經(jīng)調(diào)節(jié)均質(zhì)后只要污水的pH值不低于4，可不必加堿調(diào)節(jié)pH值而直接進(jìn)入生化處理，從而減少了藥劑消耗和運行成本。
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