吳 濤，強(qiáng)霄晶，習(xí)亞娟，薛雪玲，陳曾光

(洛陽(yáng)石化工程設(shè)計(jì)有限公司，河南洛陽(yáng) 471012)

中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司化纖污水處理場(chǎng)匯集化纖廠PTA裝置、PET裝置、長(zhǎng)短絲裝置及部分配套工程所產(chǎn)生的連續(xù)和間斷污水、生產(chǎn)生活污水，分為化纖污水處理系統(tǒng)和回用系統(tǒng)。

化纖污水處理系統(tǒng)是和分公司化纖工程相配套的設(shè)施，化纖污水處理系統(tǒng)原料水按照其性質(zhì)遵循清污分流，污污分流的原則分三條線進(jìn)入裝置，分別為:PTA裝置連續(xù)排水、PTA裝置間斷排水、生產(chǎn)生活污水。該污水處理系統(tǒng)由洛陽(yáng)石化工程公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)處理能力為440 m3/h，其中PTA連續(xù)排水160 m3/h，PTA裝置間斷排水40 m3/h，其它生產(chǎn)生活污水240 m3/h。

化纖污水回用系統(tǒng)是由中國(guó)石油化工股份公司洛陽(yáng)分公司與廣州諾衛(wèi)環(huán)境工程有限公司共同設(shè)計(jì)施工的污水回用工程，它原則上以原有的污水處理系統(tǒng)為依托，對(duì)化纖污水進(jìn)行深度處理，處理后達(dá)到污水回用補(bǔ)充循環(huán)水目的，處理規(guī)模為200 m3/h?；w污水處理場(chǎng)從投入運(yùn)行至今實(shí)際處理水量為200 m3/h，實(shí)現(xiàn)了零排放。

1 污水處理工藝

1.1 PTA污水特點(diǎn)

PTA(精對(duì)苯二甲酸)裝置廢水主要包括工藝廢水、殘?jiān)鼭{料和清洗廢水，含有對(duì)苯甲酸、苯二甲酸(TA)、PX、PTA、間苯二甲酸、對(duì)甲基苯甲酸、醋酸、醋酸甲酯等［1-2］，是較難處理的石油化工污水。廢水生物需氧量(BOD)與COD的比值只有0.1～0.2，屬于難生物降解的廢水［3］。主要特點(diǎn)有:①CODCr濃度高。污水中有機(jī)污染物以溶解性和膠狀物質(zhì)存在，CODCr濃度范圍在5 000～9 000 mg/L，甚至更高，TA濃度范圍在 800～2 500 mg/L，CH3COOH 濃度范圍在800 ～1 200 mg/L［4］。②PTA廢水酸堿交變頻繁，pH值范圍大，一般在2～13波動(dòng)。溫度比較高，一般高于45℃，有時(shí)高達(dá)90℃。③PTA廢水的水質(zhì)、水量變化大，尤其是沖洗設(shè)備管道，裝置處于開(kāi)、停車(chē)階段或出現(xiàn)異常情況時(shí)。同時(shí)工藝廢水中的Co2+、Mn2+濃度能達(dá)1 000 mg/L以上。當(dāng)Co2+濃度達(dá)到200 mg/L、Mn2+濃度達(dá)到100 mg/L時(shí)，就會(huì)影響厭氧污泥的活性，甚至使厭氧微生物死亡［5］。

1.2 進(jìn)水水量、水質(zhì)

化纖污水處理場(chǎng)設(shè)計(jì)進(jìn)水水量、水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 污水水量、水質(zhì)

1.3 處理流程

污水處理流程如圖1所示。

圖1 PTA污水處理流程

2 主要處理單元

2.1 預(yù)處理

由于在PTA裝置內(nèi)設(shè)有PTA生產(chǎn)廢水換熱器，可將PTA連續(xù)排水水溫降至50℃以下，能夠滿(mǎn)足污水處理場(chǎng)的PTA污水進(jìn)水水溫要求，因此污水處理場(chǎng)未設(shè)置污水降溫設(shè)施。

PTA污水的水質(zhì)、水量波動(dòng)大，含有大量TA及其衍生物，屬難生物降解污水。雖然好氧處理對(duì)COD及TA去除率較高，但需要消耗大量的能量。為節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用、節(jié)省能量，有效利用資源，處理系統(tǒng)采用對(duì)PTA污水先進(jìn)性酸化沉淀，去除大部分TA等污染物，大大降低污水中的COD。處理系統(tǒng)PTA污水設(shè)pH值自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)施，控制酸沉前污水pH值3.5～4，并設(shè)有根據(jù)流量控制混凝劑投加量的自動(dòng)加藥設(shè)施，控制混凝劑投加量2～3 mg/L，酸沉后污水的CODCr＜4 000 mg/L。

對(duì)于PTA間斷排水，由于其水量、水質(zhì)變化很大，先進(jìn)入事故池調(diào)節(jié)，在池子末端可與酸沉后的部分PTA污水混合，降低其pH值，而后由泵均勻提升至水力旋流沉淀器。PTA連續(xù)排水和事故調(diào)節(jié)池出水均調(diào)整pH值為3.5～4，投加混凝劑2 mg/L，然后進(jìn)水力旋流沉淀器進(jìn)行酸沉。在沉淀器內(nèi)沉淀時(shí)間2 h。用TA輸送泵將沉淀分離的TA送至TA脫水間進(jìn)行脫水。

2.2 調(diào)節(jié)均質(zhì)

預(yù)處理后的污水進(jìn)入PTA污水調(diào)節(jié)均質(zhì)池，進(jìn)行均質(zhì)調(diào)節(jié)。PTA污水調(diào)節(jié)均質(zhì)池出水及其它生產(chǎn)生活污水在調(diào)節(jié)均質(zhì)池混合，池中設(shè)有3臺(tái)潛水泵，使污水充分混合。調(diào)節(jié)均質(zhì)池設(shè)有pH值調(diào)節(jié)(加堿)、營(yíng)養(yǎng)鹽投加設(shè)施，可保證生化處理系統(tǒng)穩(wěn)定進(jìn)行，同時(shí)還設(shè)有處理后污水回流設(shè)施，以節(jié)省堿的消耗。

2.3 生化處理

生化處理為二級(jí)好氧處理，Ⅰ級(jí)曝氣池控制COD負(fù)荷1.5 kg/(m3·d)，溶解氧1～2 mg/L，污泥濃度4～5 g/L，污泥回流比100% ～150%。Ⅱ級(jí)曝氣池 COD負(fù)荷0.2 kg/(m3·d)，溶解氧2～4 mg/L，污泥濃度1.5～2 g/L，污泥回流比50% ～100%。二級(jí)曝氣池均設(shè)置獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，保持各自的優(yōu)勢(shì)生物群落。Ⅰ級(jí)曝氣池剩余的活性污泥排入污泥池，經(jīng)馴化和增長(zhǎng)泥齡后可補(bǔ)充入Ⅱ級(jí)曝氣池，提高Ⅱ級(jí)曝氣池污泥的活性和濃度。該工藝基本無(wú)污泥排放，只是為保證Ⅱ級(jí)曝氣池污泥的活性排出少量的污泥。沉淀池采用輻流式沉淀池，中心進(jìn)水，周邊出水，配有中心傳動(dòng)刮泥機(jī)。

2.4 污水回用系統(tǒng)

污水回用系統(tǒng)是在原有污水處理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)生化系統(tǒng)一級(jí)曝氣池部分池子進(jìn)行改造，形成缺氧區(qū)、好氧區(qū)及膜反應(yīng)區(qū)，成為一套包括缺氧工藝、好氧處理工藝與膜處理工藝相結(jié)合的單獨(dú)的污水處理工藝，原系統(tǒng)一級(jí)生化出水經(jīng)泵提升后，經(jīng)過(guò)缺氧區(qū)、好氧區(qū)及膜反應(yīng)區(qū)后，出水即可達(dá)到回用要求。一沉出水惡化，出水CODCr高于1 000 mL時(shí)，調(diào)整一沉出水部分進(jìn)入緩沖調(diào)節(jié)池處理，部分入二曝進(jìn)行處理后，進(jìn)入緩沖調(diào)節(jié)池進(jìn)行處理。在一沉出水水質(zhì)更差的情況下，一沉出水全部進(jìn)入二曝處理后再進(jìn)污水回用系統(tǒng)處理。

膜生物反應(yīng)器進(jìn)水通過(guò)預(yù)過(guò)濾器(格柵間隙為0.8 mm)，去除污水中大顆粒的懸浮雜質(zhì)。污水通過(guò)預(yù)過(guò)濾器后進(jìn)入缺氧池后，經(jīng)潛水?dāng)嚢杵鞯淖饔门c缺氧池內(nèi)的活性污泥混合液混合均勻。在缺氧條件下，大相對(duì)分子質(zhì)量長(zhǎng)鏈有機(jī)物被厭氧微生物分解為易生化的小分子有機(jī)物。缺氧池的出水自流至好氧池，好氧池通過(guò)其底部設(shè)置的微孔曝氣裝置進(jìn)行不間斷曝氣，污水中有機(jī)物在好氧微生物作用下進(jìn)行生化降解，去除BOD和COD。污水從好氧池進(jìn)入膜好氧區(qū)，膜好氧區(qū)底部也布有微孔曝氣裝置，可持續(xù)提供該區(qū)生化降解所需的氧氣，其產(chǎn)生的氣泡及其產(chǎn)生的紊動(dòng)水流可清洗膜表面，保持膜通量穩(wěn)定。膜好氧區(qū)內(nèi)放置有18組共36套膜生物反應(yīng)器(簡(jiǎn)稱(chēng)MBR)，在真空泵和清水泵的抽提作用下，膜區(qū)內(nèi)污水通過(guò)MBR進(jìn)行微濾，通過(guò)MBR集水管匯集，濾過(guò)液流入清水/反洗罐。全部細(xì)菌及懸浮物在膜的高效截留作用下均被截流在膜好氧區(qū)中。并且膜有效截留硝化菌，使硝化反應(yīng)順利進(jìn)行，有效去除氨氮;同時(shí)可以截留難于降解的大分子有機(jī)物，延長(zhǎng)其在反應(yīng)器中的停留時(shí)間，使之得到最大限度的降解。MBR安裝在池內(nèi)偏上位置，為緩解膜表面污泥累積，膜下部設(shè)置有氣吹掃裝置，對(duì)膜組進(jìn)行連續(xù)吹掃。膜好氧區(qū)定期排出剩余污泥，以保證池內(nèi)的活性污泥濃度在一定范圍內(nèi)。系統(tǒng)使用膜組間歇運(yùn)行、化學(xué)反洗及化學(xué)清洗程序以保證MBR膜組件良好的水通量，持續(xù)、穩(wěn)定地出水。

2.5 污泥的處理

Ⅰ、Ⅱ級(jí)沉淀池及MBR產(chǎn)生的剩余污泥進(jìn)入污泥濃縮罐濃縮，經(jīng)過(guò)離心式脫水機(jī)脫水后，污泥含水80%，運(yùn)出場(chǎng)外。

3 運(yùn)行效果

化纖污水處理場(chǎng)各工藝單元處理效果見(jiàn)表2。

表2 各工藝單元處理效果

最終出水懸浮固體6 mg/L左右，氨氮4 mg/L左右。再生水用作循環(huán)冷卻水的水質(zhì)要求(HG/T 3923-2007)見(jiàn)表3。

從最終出水水質(zhì)和表3可看出，污水回用系統(tǒng)出水達(dá)到再生水用作循環(huán)冷卻水的水質(zhì)要求。

表3 再生水用作循環(huán)冷卻水水質(zhì)要求HG/T 3923-2007

4 結(jié)論

①經(jīng)過(guò)洛陽(yáng)石化化纖污水處理場(chǎng)近幾年的實(shí)際運(yùn)行證明，預(yù)處理—兩級(jí)好氧生化-MBR處理PTA污水，達(dá)到回用補(bǔ)充循環(huán)水是完全可靠的。既減少?gòu)U水的排放量，又減少了工藝用水量，對(duì)減輕環(huán)境污染、節(jié)約水資源和整個(gè)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。②PTA裝置排出的污水采用旋流沉淀器進(jìn)行酸沉，TA的去除率可達(dá)到60% ～70%。脫水后的TA殘?jiān)勺鳛橥苛显系染C合利用，并為后續(xù)處理工藝創(chuàng)造了良好的條件。③采用兩級(jí)好氧的生化處理工藝，對(duì)COD及TA去除率較高，可使出水中COD降低至160 mg/L以下，TA降低至20 mg/L以下。④MBR能耗較低，系統(tǒng)處理效果高，出水可達(dá)到再生水用作循環(huán)冷卻水的水質(zhì)要求，自動(dòng)化程度高，可以減少人為因素對(duì)污水處理工程運(yùn)行穩(wěn)定性的影響，占地面積小。

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