煤化工制乙二醇污水处理装置运行探讨

龚 立，张广洋，秦 伟，吴宝宏

(1.徐州水处理研究所，江苏徐州 221006； 2.阳煤集团深州化工有限公司，河北深州 053800)

随着我国工业化进程的加快，化工产品的发展对水资源的使用量越来越大，造成全国大多数地区出现水资源紧张甚至短缺[1]。国家对水资源的节约也越来越重视，从前几年对化工生产的限量用水，到“水十条”的发布，再到今天的节能减排，甚至达到零排放要求，都是为了保护我们赖以生存的水资源，所以在当今经济和环保形势十分严峻的情况下，要想企业稳步发展就必须贯彻国家号召，节能减排，合格处理水、气和固废等污染物，必须达标排放或回收利用。

1 工艺选择

阳煤集团深州化工有限公司(以下简称深州化工)是一家大型煤化工企业，年产220 kt乙二醇，配套1台Ф 3 200 mm航天炉。根据生产需要和环境保护政策，必须要有配套的污水处理装置和气味处理设施，选择何种处理工艺对运行效果影响重大，所以必须慎重选择。经全国招标最终选择徐州水处理研究所开发的短程硝化A/SBR+EM菌+BAF+臭氧氧化污水处理新工艺。该污水处理装置于2014年10月安装结束即开始运行，至今运行稳定，处理效果良好。

在生产过程中虽经源头治理，外排污水量减少、水质大为改善，但还是有少量污染物超标污水需要处理合格后达标外排[2]。化工污水中超标物一般为COD、氨氮、氰化物、硫化物、固体悬浮物等。其中固体悬浮物、氰化物、硫化物经加药絮凝沉淀处理后，大部分可除去，余下的少量进入生化系统也易除去，不会成为处理难题[3]；而COD、氨氮含量一般严重超标，影响很大而不容易去除。一般化工污水中COD与氨氮的比值多为1～3，若COD与氨氮的比值很高，则污水处理难度较大。综上可知，污水主要污染源和处理难点是COD和氨氮。

含氨氮污水的处理一直是污水处理中的难题，同时处理成本也很大。这是因为污水中的COD较易处理，当COD与BOD的比值>0.35时，在厌氧或好氧条件下极易生化，反应速率快，好氧异养菌或厌氧菌即可完成分解[4-5]；而氨氮则不容易处理，由于氨氮对微生物菌有抑制作用，所以高氨氮废水不易生化。

1.1 硝化的主要生化反应

硝化与氧化反应主要由好氧菌和兼氧菌在SBR池(有氧状态)完成，其反应式为：

(1)

(2)

1.2 反硝化的主要生化反应

反硝化反应主要由厌氧菌和兼氧菌在缺氧状态下完成，其反应式为：

(3)

(4)

(5)

除氨反应步骤多，参加菌种多，反应条件又分为好氧条件和缺氧条件；而亚硝酸、硝酸菌生长周期又长，且占总菌群数量又少(5%)，所以除氨过程困难。

1.3 工艺的确定

污水处理站采用水解酸化+短程硝化A/SBR+EM菌+BAF+臭氧氧化，利用现代设备和传统方法相结合的新工艺。

通过对化工污水特征分析并论证其技术难点，得出以下结论：①活性污泥法技术成熟、可靠，优于生物膜法。比固化菌法投资少，处理费用低，应是治污首选工艺。②活性污泥法中的新工艺——短程硝化技术，比常规除氨工艺省氧25%，省有机碳40%，少产污泥50%，节碱20%，因此，可降低投资20%～30%，处理费用也会相应下降1/3，无疑应优先采用。

2 设计参数

处理水量为340 m3/h，即8 160 t/d。污水处理进、出水水质对比见表1。

表1 污水处理进、出水水质对比

3 工艺流程

污水处理工艺流程如图1所示。来自乙二醇生产工段的废水经管道进入格栅池后溢流至水解酸化池，高浓度污水流入事故池。污水在水解酸化池中进行水解酸化，通过水解酸化菌将大分子不易生化的COD分解成小分子易生化的COD，并去除部分COD，通过内设的潜水推流器进行搅拌以均匀水质。水解酸化池废水经分析达到生化系统进水水质要求后，由提升泵提升进入调节池，在调节池内调节水量均衡、水质均匀，池内设潜水搅拌机进行搅拌，使污水均匀混合。

调节池污水首先进入预处理器，除去调节池内生成的碳酸钙、固体悬浮物及其他杂质，并通过臭氧破氰，然后自流到冷却塔降温后，通过流量计控制各池中流量并均匀分配到反硝化池(A池)进行推流反硝化，再进入SBR池进行序批式的反硝化、硝化反应，使污水在活性污泥的作用下去除废水中的氨氮、COD及其他微量氰化物、硫化物等污染物质[6]。污水在经过上述步骤后静沉1 h，通过滗水器将上清液(处理合格水)排入缓冲池，通过缓冲池提升泵提升至生物过滤器，滤除污水中剩余的活性污泥、杂质，再经曝气生物滤池(简称BAF装置)过滤，进一步净化污水中的污染物。过滤后的污水进入清水池，若不可生化的COD超标，可在此池内通过臭氧进一步氧化达标后外排。

在水解酸化池和调节池附近设除味装置，由于高COD污水在酸化过程中会产生少量硫化氢气体及其他异味气，利用引风机集中收集，经除味装置处理后排至锅炉燃烧。整个过程中污水达标排放，气味集中收集处理，废渣外运处理。

图1 污水处理工艺流程

4 主要设备参数及作用

主要设备参数见表2。

事故池作用：开车期及发生事故时储存高浓度废水。

水解酸化池作用：通过水解酸化菌将大分子不易生化的COD分解成小分子易生化的COD，并去除部分COD。

调节池作用：调节水质、水量，不同时段的进水质量不同，甚至差别很大。为了防止进水污染物突然增多对系统造成冲击，设调节池调节、储存污水，使水量均衡、水质均匀。池内设潜水搅拌机进行搅拌，使污水均匀混合

预处理器作用：除去调节池内生成的碳酸钙、固体悬浮物及其他杂质，并通过臭氧破氰。

表2 主要设备及其参数

冷却塔作用：循环冷却，以降低水温。

SBR池作用：曝气除去水中COD、氨氮等污染物，合格后沉淀、排水。

缓冲池作用：调节均衡污水排放量，控制在短时间内不让大量污水外排而使地沟溢水。

生物过滤器作用：过滤生物黏泥、固体悬浮物及细小微生物。

BAF装置作用：进一步净化处理污水中各项污染物，提高外排指标。

清水池作用：若不可生化的COD超标，可在此池内通过臭氧强制氧化达标后再排。

污泥浓缩池作用：有效地进行泥水分离，为污泥脱水提高效率。

除味氧化塔作用：通过引风机将异味气体引入吸收氧化塔，并利用吸收氧化液进行氧化处理，从而除去臭味，净化空气。

5 工艺特点

短程硝化工艺匹配新型生化组合池A/SBR是一种强强组合工艺，具有投资省、占地小、运行费用低、出水水质好、耐负荷冲击等优点。

(1)短程硝化效果好，成本低。比常规除氨工艺省O225%，省有机碳40%，少产污泥50%，节省纯碱20%，减少投资20%～30%，处理费用下降1/3。

(2)A/SBR组合将A池(反硝化)前置，利用进水中COD进行同步反硝化反应，并弥补污水中COD的不足，反硝化效果好，可节省供氧量，同时副产碱度，硝化除氨耗碱量下降20%，减少运行费用和SBR池内反硝化时间。

(3)SBR工艺为序批式运行，静置、排水、推流、曝气多工序在同一池内完成，省去了二沉池和污泥外循环，投资少，抗负荷冲击强。因SBR对进水有几十倍的“稀释”能力，即使进水氨氮浓度短时间内突然升高，一般不会影响SBR池的处理效果，只需适当调整运行时间。

(4)出水水质调整空间较大，只要改变各工序的运行时间，出水水质就会发生相应的变化。

(5)该工艺为序批式运行方式，易于实现自动控制和操作自动化，节省人力、物力，处理效果稳定。

(6)采用臭氧氧化分解大分子难生化COD变为易生化的小分子COD。若处理后不可生化的COD偏高、生化出水超标，可通过臭氧氧化后达标排放，保证出水合格。

6 经验总结

(1)对比国内同行污水处理装置，深州化工率先采用改良型臭氧+A/SBR+EM+BAF工艺，将A/O工艺与SBR工艺和新型设备进行有机结合，利用前置反硝化，减少纯碱投加量，降低出水总氮含量，同时又发挥了SBR工艺减少污泥产生量和缩小池容、出水水质稳定的优势，值得推广。

(2)该工艺在开车调试时，采用投加EM(有效菌群)的方式来缩短污泥培养驯化时间，调试周期比普通生化调试时间缩短了近一半，节省了人力、物力和财力。

(3)该系统应严格控制污水氨氮质量浓度不超过400 mg/L，氨氮含量偏高将影响生化系统的营养平衡和污泥活性，进水短时间出现超标则不影响出水水质，耐负荷冲击。

(4)该生产污水COD偏高，一般工艺很难达到去除率95%以上。该工艺利用臭氧氧化和传统生化+BAF相结合，COD去除率达96%～97%，出水水质十分稳定。

(5)除味氧化吸收塔设备运行稳定，运行费用低，没有恶臭气味产生，效果十分可观，达到环保要求。

7 结语

通过3年多的运行实践，目前该污水处理系统出水水质非常稳定，在线监测时上传运行数据至环保网全部合格，各项指标达到城镇污水排放标准(GB 18918—2002)一级A标准设计要求。在生产运行当中，设备运行稳定，出水水质好，自动化程度高，整体处理费用相对较低，为企业创造了良好的生产环境和社会效益，既节能、环保又安全稳定，是乙二醇污水合格排放达标或零排放值得推广的新工艺、新技术。