氯碱化工园区污水处理工艺

2017-03-15 10:06:56 4

  山东某化学工业园区以氯碱化工及下游产品生产为主。生产企业的废水经预处理后达到纳管要求排入园区污水处理厂进行深度处理,由于该园区废水污染物复杂,水质波动冲击负荷大,除含有硫化物、氯化物、氯乙烯外[1],还含有氯化苯、环己酮、PVC糊树脂等难降解有机物,采用一般的物理、化学、生物法去除效果不理想,难以达到出水标准要求,故根据废水特点,采用细格栅—调节池—连续流砂滤—O3—ABAF—UV/H2O2工艺,使出水达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级A排放标准要求。

  1 进水水质及排放标准

  该工程设计处理量为10 000 m3/d,24 h运行,主要设计参数见表1。

  2 废水处理工艺流程及说明

  2.1 废水处理工艺流程

  综合调研情况和实验室小试结果,确定以细格栅—调节池—连续流砂滤—O3—ABAF—UV/H2O2工艺处理废水,工艺流程见图1。

 图1 工艺流程

  该污水处理厂主要处理化工厂废水,B/C比较低,生化性差,若单独采用物理化学方法去除污染物成本极高;若单独采用常规生物方法处理,则难以达到出水要求。

  (1)废水经细格栅去除悬浮物后由潜污泵打至调节池,在调节池中进行均质、混合,适当调节pH后经立式泵提升至活性砂滤池、臭氧接触池,经臭氧氧化的废水用泵提升至硝化滤池和反硝化滤池进行生物处理,随后溢流通过紫外消毒设备(备用保险工序)进入稳定池达标排放。

  (2)污泥部分:污泥主要来自活性砂滤池和硝化、反硝化生物滤池的反冲废水,经污泥泵打入污泥浓缩池浓缩后进入储泥池,储泥池内污泥积存到一定量后,开启板框压滤机脱水,外运焚烧。

  (3)空气部分:连续砂滤采用空压机供气,实现气提功能。硝化滤池工艺曝气由独立罗茨风机提供,反冲洗由单独罗茨风机完成,同型号罗茨风机全部有备用设备。

  (4)加药部分:水质不稳时根据pH变化向调节池加入少量的酸或碱;反硝化池中加入碳源,后根据实际情况改为加碱,以稳定水体碱度;脱泥系统加入FeCl3和CaO。

  (5)仪表及自控:主要安装有pH、SS、COD、氨氮、硝基氮、ORP、DO、Cl-、温度、流量等在线仪表;现场仪表及设备运行情况通过PLC上传中央控制室上位计算机管理系统进行集中管理和控制。

  2.2 工艺说明及主要设计参数

  (1)格栅井及进水泵房。细格栅井与进水泵房合建,共1座。格栅井内设置1道网板式阶梯细格栅,栅距3 mm,材质为316L。泵房内设置3台潜水离心泵,提升水至调节池,单泵流量270 m3/h,2用1备,1台变频。

  (2)调节池。用于接纳细格栅来水,对进厂污水进行水质水量的调节,减少因前方企业不达标排放或事故排放导致的水质超标和水量波动。半地上式钢筋混凝土结构,设置3台泵,2用1备,单泵流量270 m3/h;调节池内水位低时,开启泵将调节池内水泵送至砂滤池。

  (3)事故池。接纳前方企业事故排放来水,与调节池合建。半地上式钢筋混凝土结构,设置2台泵,1用1备,单泵流量50 m3/h。

  (4)连续流砂滤池。主要功能去除进水中的悬浮物,减小臭氧消耗量。1座,分2组,过滤面积6.25 m2。

  (5)臭氧接触池。对废水进行预处理,降解难降解有机物,1座(分2格)。

  (6)硝化、反硝化滤池。硝化滤池去除污水中 BOD5、NH3-N,1座4格(与反硝化滤池合建),滤料高度4 m,BOD5容积负荷为1.875 kg/(m3·d),硝化容积负荷(氨氮)为0.500 kg/(m3·d)。反硝化滤池去除污水中硝态氮及SS,1座4格(与反硝化滤池合建),滤料高度2.5 m,反硝化容积负荷(NO3--N)为0.188 kg/(m3·d)。

  (7)UV/H2O2紫外消毒车间。此车间具有2个功能,一是对滤池出水进行消毒,二是在滤池出水COD超标时投加H2O2,确保滤池出水COD达标排放。采用6套中压管道式紫外消毒反应器,每2套串联。共72支灯管,单支灯管功率3 kW。

  (8)污泥浓缩池。接纳调节池的排泥、连续流砂滤池洗砂水和生物滤池反冲废水的排泥进行二次浓缩,达到进压滤机所需污泥浓度。

  (9)污泥储存池。接收污泥浓缩池内污泥,进行污泥储存。

  (10)脱水车间。设板框脱水机1台,处理绝干污泥1.6 t/d。FeCl3储存投加,石灰储存。

  各构筑物尺寸见表2。

  3 调试和运行

  3.1 臭氧反应池的调试

  臭氧段主要利用O3在水中分解产生中间产物羟基自由基(·OH),·OH具有极强氧化性,可与水中多种有机污染物反应,提高可生化性。调试开始,笔者根据小试结果(COD去除率在30%~40%)及实际来水情况(COD约100 mg/L)确定进水量手动控制在170~200 m3/h,O3投加质量浓度为80 mg/L,投加量为12 kg/h。从3 d的运行情况看,COD 去除率好于实验结果,主要原因是进水量达不到设计规模,臭氧在池内反应时间长,批量运行利用率高等。后降低臭氧投加量为60 mg/L,去除率基本在30%左右,可达到后续工艺要求(见表3)。

  经过观察发现pH对COD去除率的影响也较明显,资料显示pH的升高能够促进O3的分解,增加体系中的·OH浓度,加快有机物的氧化分解,使很多具有毒性的物质转化为低毒或无毒状态,最终导致废水的生物毒性显著下降[2]。分析前期数据,同时兼顾后续ABAF的好氧微生物活性,认为pH在6.5~8.5较为适宜[3],确定进水pH控制在7.5~8.5,进一步稳定了出水水质。

  3.2 ABAF池的调试

  ABAF池的调试主要是活性污泥的培养、驯化工作。鉴于来水复杂、变化频繁的特点及水量不足5 000 m3/d的现状,决定采用直接培养方法。从5月5日开始每天分阶段少量进水进行闷曝,控制DO在2.5~4 mg/L,5 d后进行镜检并测定COD,无明显变化。5月17日开始投加工业葡萄糖,经过1个月的培养,滤池内开始有轮虫、尖毛虫出现,标志污泥已成熟[4]。从6月22日开始COD 去除率基本保持在 70%左右,出水COD在30 mg/L上下。

  整个过程无法去除氨氮,且氨氮有升高现象。分析原因可能为来水有机氮含量较高,经氨化反应后转化为氨氮[5]。为使出水达标购置了硝化菌种,经过筛选后选用北方某厂家菌剂,氨氮去除率可达到20%~50%。从硝化反应的物料平衡入手,分析可能影响的因素,发现进水碱度偏低且碱度不稳,理论上1 g氨氮氧化为硝酸盐需消耗约7.07 g重碳酸盐(以碳酸钙计)碱度[6] ,于是增加了加碱的自动装置,通过加入碳酸氢钠来调整水中碱度。经过一段时间的摸索,发现对应这种进水水质碱度应为理论消耗量的1.3倍以上;硝化反应后碱度应保持不低于70 mg/L时,方可保证硝化反应较完全。后考虑到硝化菌生长周期慢、世代期长的特点,减少了硝化池反冲洗次数,提高了处理效果的稳定性。

  随着园区企业逐渐运行正常,生产规模加大,处理水量逐步提高到7 000 m3/d以上,进水水质也相对趋于稳定,未对出水造成影响。因前面工序都达到单段设计要求,UV/H2O2工序只开启了紫外线作消毒使用。

  3.3 运行阶段

  经过4个多月的调试水量逐渐增加,又经过近2个月的运行,设备运转正常,系统运行稳定,出水水质可达到设计要求,COD <50 mg/L、氨氮<5 mg/L。 COD、氨氮的去除率变化情况如图2、图3所示。

 图2 进、出水COD及去除率变化情况

 
图3 进、出水氨氮及去除率变化情况

  由图2、图3可以看出,该系统对氯碱化工废水有良好的处理效果,COD去除率为73.2%,氨氮去除率为84.6%,且进水出现波动时,出水水质波动不大,说明该系统的抗冲击负荷能力较强。环保验收监测数据见表4。

  4 经济技术分析

  该工程占地10 000 m2,构筑物占地3 600 m2,总投资约7 600万元,系统运行的主要成本是电费、药剂费、人工费。与预计值相比,吨水电费1.69元,降低0.32元,液氧费0.86元,降低0.29元,增加小苏打费用 0.16元,人工费为0.24元,与预计持平,检修费0.28元,略低于预计值0.32元,UV/H2O2工序只启用了消毒功能,H2O2基本没有加入,减少0.15元,运行初期污泥产生量较少,暂不考虑。不计折旧、污泥处理及财务费用,综合计算实际吨水处理成本为3.23元,比预计成本低0.6元。具体参见污水技术资料更多相关技术文档。

  5 小结

  运行结果表明,只要严格监测进水指标,及时调整运行参数,出水各项指标均能稳定达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级A排放标准,出水清澈,水质良好,借助企业废水水温的相对稳定性,出水指示池中的各色鱼种常年自由游弋。采用连续流砂滤+O3+ABAF+UV/H2O2工艺处理化工废水,效果显著,切实可行,为难降解、生化性差的化工废水处理提供了一种思路。

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