A/O+MBR工藝在煤化工綜合廢水處理中的應(yīng)用
煤化工產(chǎn)業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量化工廢水。以煤為原料生產(chǎn)1t甲醇大概排放20m3化工廢水，且廢水中通常含有多環(huán)芳香族化合物、酚類、聯(lián)苯類等有機(jī)污染物，成分復(fù)雜，給廢水處理帶來(lái)較大困難。由于煤化工廢水含有高毒性、高含鹽量及各種有毒物質(zhì)、高濃度難降解物質(zhì)等，可生化性較差，需采用物化法對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，使用生物法進(jìn)行深層次處理，使其達(dá)標(biāo)排放或回用。
煤化工廢水常用的處理技術(shù)有上流式厭氧污泥床（UASB）、生物流化床（CBR）及序批式活性污泥（SBR）等。MBR技術(shù)可用膜組件取代二沉池進(jìn)行固液分離，減少用地面積；膜組件的強(qiáng)截留作用可增加反應(yīng)器內(nèi)的微生物數(shù)量；反應(yīng)器內(nèi)的污泥齡長(zhǎng)、負(fù)荷低，對(duì)廢水中的氮、磷去除能力較強(qiáng)，因此MBR技術(shù)近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于煤化工廢水處理。
某煤化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量化工廢水，包括氣化廢水、煤制烯烴（MTO）廢水、烯烴裝置的生產(chǎn)廢水、生活污水等。其中部分廢水需先在各自裝置區(qū)域內(nèi)處理，達(dá)到進(jìn)入廢水生化系統(tǒng)要求后，再通過(guò)廠區(qū)管網(wǎng)輸送至廢水生化系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行處理。
筆者對(duì)這些綜合廢水的處理情況進(jìn)行論述，廢水經(jīng)過(guò)均質(zhì)、好氧氧化、A/O生化處理、MBR膜過(guò)濾4項(xiàng)工藝處理，達(dá)到設(shè)計(jì)出水水質(zhì)后，送至廢水回用系統(tǒng)進(jìn)一步處理，產(chǎn)品水循序利用。
01設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)
煤化工綜合廢水來(lái)源于多個(gè)裝置區(qū)域，成分復(fù)雜且含有很多有毒及難降解的有機(jī)物。需要對(duì)廢水水質(zhì)有較多了解，才能選出合適的工藝，本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)水質(zhì)見(jiàn)表1。
02工藝流程
廢水處理工藝流程如圖1所示。
煤化工綜合廢水進(jìn)入一級(jí)好氧池后，通過(guò)微生物的同化作用將部分有機(jī)污染物碳化，使污染物得到一定程度的降解；出水進(jìn)入A/O反應(yīng)池，通過(guò)硝化反硝化反應(yīng)有效去除氨氮，降低總氮，兼性降低廢水中的CODCr和BOD；膜池與A/O池結(jié)合能夠有效截留硝化菌，使其完全保留在反應(yīng)池內(nèi)，避免污泥流失，并可截留難降解的大分子有機(jī)物，延長(zhǎng)其在反應(yīng)池的停留時(shí)間，使之得到最大限度的分解。
03主要構(gòu)筑物
污水經(jīng)調(diào)節(jié)池預(yù)處理后，依次進(jìn)入一級(jí)好氧池、A/O池、膜池。其中一級(jí)好氧池的污泥回流比控制在50%~150%，污泥質(zhì)量濃度控制在3000~5000mg/L。A池溶解氧控制在0.2~0.5mg/L，O池溶解氧控制在2~3mg/L，污泥回流比控制在50%~150%。膜池污泥質(zhì)量濃度控制在6000~10000mg/L。
應(yīng)用MBR技術(shù)后，CODCr去除率≥93%，SS去除率可達(dá)100%。產(chǎn)水中的懸浮物和濁度近乎為零，處理后的水質(zhì)良好且穩(wěn)定，可直接回用，實(shí)現(xiàn)了污水資源化。
淹沒(méi)式MBR膜池內(nèi)安裝了增強(qiáng)型聚偏氟乙烯中空纖維簾式膜組件，膜截留孔徑為0.1μm，產(chǎn)水流量為4.0~7.0m3/d。設(shè)置6座膜池，每座膜池內(nèi)10套膜組件，每套膜組件的膜面積為15m2，總膜面積為900m2。
膜組件的中空纖維膜采用PVDF合金膜作為過(guò)濾層，其特殊的內(nèi)外致密雙皮層結(jié)構(gòu)可使污染物不進(jìn)入膜的網(wǎng)狀孔內(nèi)，易于清洗，清洗通量恢復(fù)好。各構(gòu)筑物的參數(shù)與規(guī)格見(jiàn)表2。
04系統(tǒng)運(yùn)行情況分析
在2017年12月1日至2018年1月31日共62d的運(yùn)行過(guò)程中，一級(jí)好氧池的污泥回流比控制在50%~150%；A池溶解氧控制在0.2~0.5mg/L，ORP控制在-1000~1000mV，污泥質(zhì)量濃度控制在2000~4000mg/L；O池溶解氧控制在2~3mg/L，pH控制在7.5~9，污泥質(zhì)量濃度控制在3000~5000mg/L，污泥回流比控制在50%~150%，消化液回流比控制在400%；MBR池污泥質(zhì)量濃度控制在6000~10000mg/L。
廢水生化系統(tǒng)對(duì)CODCr的去除效果如圖2所示，氨氮的去除效果如圖3所示，總氮的去除效果如圖4所示，SS的去除效果如圖5所示。
由圖2可見(jiàn)，綜合廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后，進(jìn)水CODCr基本在102~315mg/L，平均為165mg/L，經(jīng)過(guò)一級(jí)好氧+A/O+MBR工藝處理后，出水CODCr基本維持在＜21mg/L，CODCr平均去除率維持在85%以上？梢(jiàn)此生化工藝對(duì)煤制烯烴綜合廢水的CODCr有較好的去除效果。
由圖3可見(jiàn)，綜合廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后，進(jìn)水氨氮基本在181~381mg/L，平均氨氮在250mg/L，經(jīng)過(guò)一級(jí)好氧+A/O+MBR工藝處理后，出水氨氮基本維持在＜2mg/L。
總氮為氨氮、亞硝態(tài)氮、硝態(tài)氮之和，由圖4可見(jiàn)，進(jìn)水總氮基本在181~381mg/L，平均為250mg/L，處理后出水中的亞硝態(tài)氮基本為零，出水總氮維持在＜160mg/L，總氮去除率平均為61.2%？梢(jiàn)該工藝對(duì)煤制烯烴綜合廢水中的氨氮和總氮有較好的去除效果。
由圖5可見(jiàn)，綜合廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)后，進(jìn)水SS基本在41~172mg/L，平均為100mg/L，經(jīng)一級(jí)好氧+A/O+MBR工藝處理后，出水SS基本維持在＜23mg/L，平均去除率在85%以上。生化工藝對(duì)煤制烯烴綜合廢水中的SS有較好的去除效果。
綜上，廢水生化系統(tǒng)出水的COD、氨氮、濁度、SS、BOD5等指標(biāo)優(yōu)于污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978—1996中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。
05投資運(yùn)行成本分析
本工程概算總投資19312萬(wàn)元，直接運(yùn)行成本包括電費(fèi)15元/t、污泥處置2元/t、藥劑費(fèi)0.5元/t、人工費(fèi)0.3元/t、膜更換17.2元/t，總計(jì)35元/t。
06結(jié)論
（1）A/O+MBR工藝對(duì)CODCr的去除率可達(dá)85%，出水CODCr均值＜21mg/L；對(duì)氨氮的去除率可達(dá)98%，出水氨氮均值＜2mg/L，總氮去除率平均為61.2%，且運(yùn)行穩(wěn)定；對(duì)SS的去除率可達(dá)85%以上，出水SS均值＜23mg/L，均達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978—1996的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。
（2）A/O+MBR工藝可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行，解決了傳統(tǒng)生化處理工藝中占地面積大、剩余污泥量大、去除效率低等問(wèn)題，具有廣闊的應(yīng)用前景。
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