氯碱企业废水生化处理技术改造

崔妤，澹台姝娴，谢明立，李反修

(河南平煤神马东大化学有限公司，河南 开封 475003)

河南平煤神马东大化学有限公司(以下简称“开封东大”)是河南省大型化工企业，主导产品为离子膜法烧碱及氯下游产品，现有15万t/a离子膜法烧碱、5万t/a氯乙酸、1万t/a氯化亚砜等装置。装置生产废水和生活废水收集后送入污水处理站集中处理，合格后统一排放。

根据2015年4月16日国务院关于印发水污染防治行动计划的通知中发布的国发〔2015〕17号《水污染防治行动计划》、GB 15581—2016《烧碱、聚氯乙烯工业污染物排放标准》[1]和河南省、开封市污水排放标准，开封东大废水总排口COD质量浓度排放指标必须控制在25 mg/L以下。废水不达标，企业不仅要面临巨额的排污费，甚至必须停产整改至合格方可开工。

1 现状

开封东大污水处理站现有生化处理系统1套，是将来自氯乙酸装置ρ(COD)约3 g/L的废水，通过好氧菌进行生物降解，使废水中的ρ(COD)降低到150 mg/L以下，然后和公司其他装置的清净废水混合使ρ(COD)降至25 mg/L以下，达标排放。

生化处理池是开封东大处理COD的核心装置。目前生化处理池已经运行10多年，设备陈旧老化，生化池内曝气管、曝气头、细菌着床受损严重；细菌流失，存活率不足30%。

2019年上半年以来，生化处理池出水中的ρ(COD)一直大于200 mg/L，居高不下，直接影响到开封东大废水的达标排放，更进一步影响到氯乙酸装置的正常运行。受制于污水排出量，氯乙酸装置不能满负荷运行，影响到该装置的正常生产。

为提高污水站COD处理能力，开封东大组建技术攻关小组，针对开封东大污水处理站生化处理系统处理效率差，生化菌存活率低，导致生化处理池出水指标COD值一直居高不下的问题进行了深入研究。

2 工艺路线

2.1 提高水中活性污泥浓度

开封东大生化处理系统核心装置生化池采用曝气氧化工艺，使用好氧微生物氧化分解污水中的有机污染物。空气经罗茨风机由管道输送到生化池底部的曝气管，经曝气头变成气泡排出。

通过对生化池中污水状态、氧含量和菌群的分析[2]发现：原设计采用的75 kW罗茨风机风量过大，导致池底产生的气泡不仅数量多而且体积大，池内污水呈沸腾状态，引起填料表层的生物膜剥离，池内悬浮的活性污泥被上升的气泡带上来，呈现出大量污泥气泡漂浮在废水表面，导致水中的活性污泥浓度越来越低，生化处理效率随之递减。同时，罗茨风机风量大也会使溶解氧长期偏高，导致活性污泥自身氧化，细碎污泥多，活性好的污泥含量降低[3]。

为提高活性污泥浓度，通过计算确定生化池需要的曝气风量，重新选型，改用30 kW罗茨风机鼓风，降低气量，使生化池内含氧质量浓度降低到2 mg/L左右。

2.2 改进曝气工艺技术

为了提高曝气质量，在生化池内优化曝气管路布设方案。通过增加曝气管网排列密度，减少曝气总管管径，增加曝气头数量，降低气泡直径，加大气泡密度，在池内形成细碎的小气泡，满足好氧菌繁殖需要[4]。

改进曝气系统上部生化填料，选用新型尼龙丝填料，提高生化菌挂膜效率。

原系统生化池出水经沉降后，污泥直接送至板框压滤机脱水外送，导致大量活性污泥损失。为回收好氧菌，在生化池出口二沉池增加活性污泥回流装置，部分活性污泥返回生化池，提高生化池内菌群数量。

2.3 优化技术方案

通过对生化处理工艺的研究，采用更换罗茨风机鼓风，重新布设曝气管网，增设曝气头，选用新型尼龙丝填料，增加活性污泥回流装置，提高COD处理效率，实现污水达标排放。

2.4 工艺流程

生化工艺流程如图1所示。

图1 生化工艺流程简图

3 经济与环保效益分析

3.1 经济效益

本技改将原75 kW风机改为30 kW风机，开封东大平均电费0.62元/(kW·h)，运行时间为8 000 h/a，节电金额：

8 000×(75-30)×0.62=22.32万(元/a)。

3.2 环保效益

该次技术改造重在环保效益。污水排放不达标，环保局一次罚款最低50万元。在污水生化提标工艺应用前，开封东大5万t/a连续法氯乙酸装置已经因COD高而减产，造成极大的经济损失。

该次技术改造自2019年10月在开封东大实施以来，运行效果良好。污水总排口有机物质量浓度一直控制在20 mg/L以下，运行稳定，排放指标低于国家排放要求，成功地解决了制约开封东大正常运行的环保难题，为公司的生存和发展提供了条件，减少污染物的排放，达到预期的目标，满足污水排放标准，确保开封东大各生产装置正常运行，具有良好的环境效益和社会效益。

4 结语

(1)随着科技进步，污水处理有了更多的新工艺、新设备，各种物理、化学、生物处理方法，各有所长，经济性各有优劣。

(2)污水处理是每个氯碱企业都需要面对的课题，产品不同，生产工艺不同，导致污水成分随之不同，污水处理工艺也要因地制宜。

(3)随着环保标准的不断严格，如何根据企业污水性质、成分和产量进行技术和经济性比选，选择适合本企业的污水处理方法，进一步提高污水处理效率、降低污水处理成本是摆在每一个技术人员面前的课题，未来需要我们氯碱人继续对此进行深入研究探讨。