石家莊化纖公司廢水處理改造工程設(shè)計實例
概況
石家莊化纖有限責(zé)任公司己內(nèi)酰胺工程是我國第一套以甲苯為原料生產(chǎn)己內(nèi)酰胺的工藝，工藝特點是原輔材料和中間產(chǎn)品種類多，工藝流程復(fù)雜，副產(chǎn)物多。生產(chǎn)廢水水量水質(zhì)變化較大，屬于高濃度含氮有機廢水，處理難度較大。
該公司原廢水處理采用A/O/A/O工藝，經(jīng)半年多的試運行，各項出水指標(biāo)(COD，BOD，氨氮，色度)嚴(yán)重超標(biāo)。通過對原工藝運行不佳的原因分析，并在試驗研究的基礎(chǔ)上，將廢水處理工藝改造成ENSBR/BDAR/COR生物處理工藝。2001年4月調(diào)試后，連續(xù)運行至今，監(jiān)測結(jié)果表明，裝置已達(dá)到設(shè)計能力，出水水質(zhì)全面達(dá)標(biāo)。本文就改造工程工藝設(shè)計作一簡要介紹。
原工藝運行不佳的原因及新工藝的試驗研究情況，筆者已在文獻(xiàn)中作了詳細(xì)的闡述。
1 設(shè)計水量、水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)
己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水主要污染物有己內(nèi)酰胺、硫銨、甲苯、苯甲酸、六氫苯甲酸、環(huán)己烷、環(huán)己酰胺，環(huán)己烷的磺酸鹽、乙酸等。設(shè)計水量100 m3/h，其中工業(yè)廢水75 m 3/h，生活污水20 m3/h，醋酸水5 m3/h。廢水水質(zhì)和處理后出水的水質(zhì)指標(biāo)見表1。
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2 改造后的ENSBR/BDAR/COR工藝流程
ENSBR/BDAR/COR系統(tǒng)是由延時序批式生物氧化硝化反應(yīng)器(Extended Nitrification Sequencing Bath Reactor簡稱ENSBR)，膜法生物兼氧反硝化反應(yīng)器(Biofilm Denitrification Anoxic Reactor簡稱BDAR)和完全混合式生物接觸氧化反應(yīng)器(Bio-contact Oxidation Reactor簡稱COR)組合而成的三段式生物反應(yīng)系統(tǒng)。
改造后工藝流程見圖1。生產(chǎn)廢水與生活污水進(jìn)入均衡池，調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)，接著由潛水泵輸送至ENSBR池進(jìn)行生化反應(yīng)，ENSBR池出水的COD，NH3-N去除率均在80 %以上，但未滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，因此將出水通過中間水池送入BDAR，進(jìn)行反硝化反應(yīng)提高脫氮率，然后流入COR池去除為反硝化所補充有機碳源的剩余部分和進(jìn)一步凈化出水，最后進(jìn)入二沉池。
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| 圖1 ENSBR/BDAR/COR工藝流程 |
3 ENSBR/BDAR/COR處理工藝技術(shù)特點
(1)整個系統(tǒng)污泥不回流，一方面保證了各類微生物長期在最佳環(huán)境條件下生存，因而微生物活躍、新陳代謝旺盛、降解有機物能力強；另一方面，降低了能耗，提高了處理裝置有效利用率。
(2)處理水在ENSBR停留時間長，HRT＞20 h，確保了該廢水生物硝化反應(yīng)良好進(jìn)行。
(3)各反應(yīng)器污泥濃度高，能夠富集大量的微生物，降低污泥負(fù)荷，使生物硝化和反硝化反應(yīng)得以順利進(jìn)行，同時抗沖擊負(fù)荷能力較強。
(4)污水進(jìn)入ENSBR有機物濃度梯度較高，傳質(zhì)效果較好。
(5)該系統(tǒng)的BDAR為兩個串聯(lián)反應(yīng)器，脫氮率較高。
(6)該系統(tǒng)廢水最后進(jìn)入推流式生物接觸氧化反應(yīng)器處理，避免了有機物濃度較低時的活性污泥膨脹，確保處理后排入水中的COD和NH3-N含量較低并且水質(zhì)清亮。
(7)本生化處理工藝設(shè)備運行費用較原工藝大大降低，其原因是：①與原工藝相比較，本工藝省去了400%的混合液及100%的活性污泥回流。②生物氧化硝化池的曝氣時間比原工藝減少1/5。
4 主要處理構(gòu)筑物和設(shè)備
4.1 均衡池(1座)
由于廢水來水不均勻，水質(zhì)水量波動較大，因此必須要有均衡池的調(diào)節(jié)才能使進(jìn)入生物處理的水質(zhì)水量穩(wěn)定。將原有的均衡池進(jìn)行改造，尺寸為：24 m×28.3 m×3 m，有效水深 2.6 m。池內(nèi)設(shè)進(jìn)入ENSBR的潛水泵4臺，其中2臺利用原有設(shè)備，型號CP3127.180MT435，單臺性能參數(shù)為Q＝100 m3/h，H＝11.5 m。
4.2 ENSBR池(2座)
由原硝化池改造而成。每座SBR尺寸37 m×24 m×5 m，有效水深4.75 m，總的有效容積8 436 m3。本設(shè)計中，設(shè)計水量按100 m3/h，COD=4000 mg/L，污泥濃度8 g /L 計，不采用回流系統(tǒng)。則SBR的容積負(fù)荷為0.047 kgCOD/(m3·h)，水力停留時間為84.3 6 h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生物氧化硝化反應(yīng)器所需要的水力停留時間，故克服了原A/O/A/O系統(tǒng)運行不利的主要缺點。
ENSBR池每天運行一個周期，每個周期歷時24 h，2座ENSBR的開始進(jìn)水時間分別間隔12 h，每座池進(jìn)水4 h，在進(jìn)水1 h后開始曝氣，經(jīng)19 h曝氣后，沉淀澄清2 h，然后開啟潷水器，排水1 h，排水量相當(dāng)于4 h的進(jìn)水量，排水后裝置閑置1 h，然后進(jìn)入下一個周期。全過程由現(xiàn)有DCS系統(tǒng)聯(lián)控，并由屏幕顯示。潷水器2臺，為國產(chǎn)電動旋轉(zhuǎn)式Q＝800型潷水器。
ENSBR池內(nèi)共設(shè)潛水ENSBR排水泵6臺，其中4臺為原有設(shè)備，型號為CP3170.091LT602，單臺 Q＝500 m3/h,H=7.7 m。此外，增設(shè)2臺潛水剩余活性污泥提升泵。型號為 CP3127.181SH257，單臺Q=40～70 m3/h，H＝30～20 m。
4.3 中間水池(2座)
由原再曝氣池O2改造而成，尺寸30 m×18.6 m×5 m，有效水深4.32 m，總有效容積2410.56 m3。池內(nèi)設(shè)潛水提升泵2臺。型號為CP3127.181 MT431，單臺Q=50～100 m3/h，H＝12～10.5 m。
4.4 BDAR池(4座)
由原一級脫氮池A1改造而成。尺寸為10.3 m×8.5 m×6.65 m，有效水深5.8 m？傆行莘e2 031.16 m3。池中填料選用TL-200型彈性立體填料。裝設(shè)繩索框架。
4.5 COR池(2座)
由原二級脫氮池A2改造而成。尺寸為30 m×5 m×5 m。有效水深 4.52 m，總有效容積1 356 m3。池中填料選用ZV-150-80型組合填料。裝設(shè)鋼框架。
4.6 二沉池(2座)
二沉池利用原有的。尺寸為Ф9.0 m×4.2 m。
5 實際運行情況
本改造工程經(jīng)試運行合格以后，于2001年4月上旬開始進(jìn)入全流程貫通階段，穩(wěn)定運行，在穩(wěn)定運行期間，保證ENSBR主反應(yīng)器的控制參數(shù)：DO 4～6 mg/L，污泥濃度8～10 mg/L，平均水溫30 ℃。由于ENSBR工藝在反應(yīng)時間上形成了濃度梯度以及兼氧好氧交替，故可在降解CO D的同時不僅可避免因微生物生長而造成絲狀菌惡性膨脹的后果，而且還可最大限度的去除水中的氮氧化物。在穩(wěn)定運行期間，平均進(jìn)水量為1 700 m3/d。進(jìn)水主要污染物COD約為4 800 mg/L，NH3-N約為 300 mg/L。出水控制指標(biāo)：COD平均維持在200 mg/L，NH3-N平均維持在40 mg/L以下，均達(dá)到設(shè)計要求，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)。該工藝于2001年6月通過國家環(huán)境保護(hù)局主持的鑒定。
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