煤化工行業(yè)的生產(chǎn)工藝流程多、耗水量巨大，每個(gè)環(huán)節都會(huì )有各種污染物產(chǎn)生，目前大部分污染物可以進(jìn)行回收，但進(jìn)入廢水的大多是有毒有害、難降解的污染物，如果不經(jīng)過(guò)處理直接排放，會(huì )對環(huán)境造成嚴重的危害。兗礦魯南化工有限公司凈化水廠(chǎng)采取的是預處理+A/O+UASB處理工藝，處理的是甲醇、醋酸、聚甲醛、醋酸纖維素等生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢水。其廢水水質(zhì)、水量波動(dòng)大，有機物濃度高、色度高，有毒有害物質(zhì)成份復雜，極易對生化系統形成負荷沖擊。因此，了解掌握A/O系統受沖擊的原因并采取對策，對水廠(chǎng)的穩定運行非常重要。本文梳理總結了凈化水廠(chǎng)在實(shí)際運行中出現的問(wèn)題并采取的措施。
1、凈化水廠(chǎng)情況
凈化水廠(chǎng)設計日處理廠(chǎng)區生產(chǎn)生活污廢水26000m3，2007年9月建成投入運行，采用華東理工大學(xué)設計的預處理+A/O+UASB處理工藝，采用兩條并行生化處理線(xiàn)(分別稱(chēng)作一系列、二系列)，凈化水廠(chǎng)的主要處理工藝流程如圖1。
處理后的排放水符合《山東省南水北調沿線(xiàn)水污染物綜合排放標準》及相關(guān)補充附件要求的標準。
2、凈化水廠(chǎng)運行中出現的問(wèn)題和解決方法
2.1 來(lái)水水質(zhì)、水量波動(dòng)大
自?xún)艋畯S(chǎng)運行以來(lái)，較長(cháng)的一段時(shí)間內進(jìn)入水廠(chǎng)調節池的水質(zhì)、水量波動(dòng)都非常大，現取其中1天的進(jìn)水量及氨氮、COD主要指標，變化趨勢如圖2所示。
從圖2中可以看出，凈化水廠(chǎng)連續24小時(shí)進(jìn)水量最大值900m3/h、最小值465m3/h、平均值703m3/h，來(lái)水的氨氮負荷最大值200mg/l、最小值70mg/l、平均值121.3mg/l，來(lái)水中的COD最大值720mg/l、最小值370mg/l、平均值502.6mg/l。從以上數據得出不論是來(lái)水量還是水中污染物負荷最高時(shí)段的值是最低時(shí)段的值的二倍或多于二倍。經(jīng)過(guò)分析，其原因是廠(chǎng)內產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn)多、不同產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的污染物的量及種類(lèi)復雜，幾乎沒(méi)有規律可循。
由于進(jìn)水污染物的降解主要是通過(guò)微生物的新陳代謝作用完成，當進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)過(guò)大，超過(guò)微生物的代謝速度時(shí)，進(jìn)水中部分污染物將得不到降解，進(jìn)而影響出水水質(zhì)，而僅靠?jì)艋畯S(chǎng)的一座5000m3的調節池進(jìn)行調量、調質(zhì)是遠遠不夠的。通過(guò)論證，采取以下對策:一是利用廠(chǎng)內一座閑置的2000m3水池作為高濃度廢水的緩沖池，將甲醇、醋酸、醋酐、尿素等產(chǎn)品生產(chǎn)中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水，預先在此池內調質(zhì)、調量，避免高濃度廢水沖擊凈化水廠(chǎng)生化系統;二是充分發(fā)揮凈化水廠(chǎng)一座10000m3事故池的作用，在凈化水廠(chǎng)運行不正�；蚧ぎa(chǎn)品裝置生產(chǎn)不正常時(shí)，及時(shí)將生產(chǎn)廢水引入事故池，待生產(chǎn)運行正常后再切至正常流程。
2.2 含醛廢水的沖擊
在聚甲醛的生產(chǎn)過(guò)程中廢水產(chǎn)生量約25m3/h，主要來(lái)自稀醛回收單元加壓脫水塔的排水、甲醛制備單元以及一些受污染地坪的沖洗水和初期雨水;煤制聚甲醛廢水中COD濃度變化十分大，這是因為水中含有甲醛、三聚甲醛、二氧五環(huán)、甲醇等很多污染物質(zhì)，而這些污染物質(zhì)的組分和含量都具有很大的不確定性，此套裝置產(chǎn)生的廢水中甲醛濃度在500mg/l～2000mg/l。甲醛是一種具有強烈抑制生化反應的化學(xué)物質(zhì)，當系統進(jìn)水甲醛含量低于100mg/L時(shí)，系統不會(huì )受到太大影響，沒(méi)有崩潰的危險，在進(jìn)水中甲醛含量為173mg/L的條件下，系統經(jīng)過(guò)57h出水水質(zhì)會(huì )嚴重惡化，有崩潰的危險，所以必須將含醛廢水在進(jìn)凈化水廠(chǎng)前將甲醛濃度降至100mg/l以下。
采取的對策是，將廠(chǎng)內一套處理規模110m3/h的SBR裝置專(zhuān)門(mén)用于處理甲醛廢水。為適應處理甲醛硝化反應時(shí)間較長(cháng)的特點(diǎn)，改造了SBR的鼓風(fēng)系統、加堿系統，并調整了曝氣時(shí)長(cháng)，將每個(gè)SBR池曝氣時(shí)間由4小時(shí)延長(cháng)到7～8.5小時(shí)，滿(mǎn)足了生化系統的溶解氧量要求。通過(guò)以上方式將SBR出水的甲醛含量降到不大于5mg/l，完全滿(mǎn)足了凈化水廠(chǎng)的進(jìn)水要求。
2.3 進(jìn)水、排水色度的控制
醋酸纖維素生產(chǎn)時(shí)，在回收、萃取、洗滌工段產(chǎn)生大量廢水。廢水中的半纖維素衍生物、損失的纖維素醚產(chǎn)品等造成廢水色度較高，A/O工藝對降低色度具有一定難度。
為改觀(guān)出水色度，使用了絮凝脫色劑配合PAM助凝方法(以下簡(jiǎn)稱(chēng)方法一)、PAC粉末活性炭方法(以下簡(jiǎn)稱(chēng)方法二)進(jìn)行了一系列的試驗。試驗發(fā)現，方法二在降低出水色度方面較方法一效果要好，利用方法一出水色度在30～40度，而利用方法二出水色度可以達到20度左右。這是因為，PAC除具有良好的吸附作用外，還具有生物協(xié)同作用，其生物協(xié)同作用體現在PAC的存在增大了固液接觸面積，在PAC表面吸附有微生物細胞、酶、有機物以及氧，所有這些都為微生物的新陳代謝提供良好的環(huán)境，從而使吸附的有機物降解，最終出水水質(zhì)大大改善。但是PAC投資大、運行成本比較高;絮凝脫色劑配PAM具有較高的性?xún)r(jià)比，處理成本在每立方0.5～0.7元。
為使出水色度達到不大于30度的廠(chǎng)控要求，在模擬試驗的基礎上，對絮凝脫色劑的加藥點(diǎn)進(jìn)行合理分布：一是在廠(chǎng)內醋酐纖維素廢水池處設置加藥點(diǎn)，二是在凈化水廠(chǎng)好氧池和沉淀池處各設置一處加藥點(diǎn)，其中好氧池的加藥點(diǎn)距其出水口約1/5。通過(guò)改造，醋酐纖維素廢水池出水色度也降到了50度左右，同時(shí)有效去除40%以上的COD、懸浮物、氨氮等;通過(guò)運行經(jīng)驗得知，在好氧池出口1/5處水中易降解的有機物基本上被降解代謝完畢，可利用絮凝劑對難降解的有機物進(jìn)行吸附，達到進(jìn)一步降低導致色度有機物的目的;在沉淀池處設置加藥點(diǎn)起到降低出水色度的保安作用。
投入絮凝脫色劑后出水指標的變化如圖3所示。從圖中可以看出，剛開(kāi)始投加時(shí)出水色度在65倍，連續投加一個(gè)月出水色度降低明顯并且基本穩定到25倍左右。說(shuō)明改造加藥流程并投加絮凝脫色劑及PAM是成功的。
2.4 污泥壓濾機效率低下
凈化水廠(chǎng)兩臺污泥壓濾機是板框式壓濾機，處理能力5噸/箱。隨著(zhù)廠(chǎng)內產(chǎn)品種類(lèi)的增多，廢水中COD總量增大，污泥增長(cháng)速度和泥量相應增加，對應的生化系統剩余污泥量增多約5噸每天。另外，活性污泥具有一定的粘性，濾布容易被堵塞，清洗間隔時(shí)間不斷縮短，處理效率不斷下降。部分濃縮池污泥隨上清液進(jìn)入調節池，導致生化系統進(jìn)水SS升高，A/O系統污泥濃度升高，甚至達到11000～13000mg/l(設計污泥濃度在6000mg/L)。進(jìn)而帶來(lái)為提高溶解氧增大鼓風(fēng)量，風(fēng)機負荷不斷攀升，各種消耗居高不下，同時(shí)污泥老化，對COD、氨氮去除能力下降，影響出水水質(zhì)等惡性循環(huán)。
根據凈化水廠(chǎng)的實(shí)際情況，決定增容污泥處理能力，新上兩臺型號180-300kgDS/h疊螺式污泥脫水機。經(jīng)過(guò)改造后，大幅提高了污泥處理能力，每天產(chǎn)出含水率75%污泥7.2～14.4噸，完全滿(mǎn)足排泥要求，解決了凈化水廠(chǎng)污泥壓濾機效率低下的問(wèn)題，提高了污泥處理能力，同時(shí)提高了A/O活性污泥含量，保障了凈化水廠(chǎng)系統穩定運行。
2.5 溶解氧控制困難
在生化系統中溶解氧指標的合理控制對硝化、反硝化具有重要的作用。硝化菌是專(zhuān)性好氧菌，在好氧段，溶解氧升高，硝化速度增大，但當溶解氧質(zhì)量濃度大于2.0mg/L以后，其硝化速度增長(cháng)趨勢變緩，高濃度的溶解氧會(huì )抑制硝化菌的硝化反應，同時(shí)，好氧池過(guò)高的溶解氧會(huì )隨污泥回流和混合液分別帶到厭氧段和缺氧段，影響厭氧段聚磷菌的釋放和缺氧段硝酸鹽的反硝化，對除磷脫氮均不利;相反，好氧段的溶解氧質(zhì)量濃度太低也限制了硝化菌的生成率，硝化反應趨于停止，其對溶解氧的忍受極限是0.5～0.7mg/L，否則將導致硝化菌從污泥系統中淘汰，嚴重影響脫氮效果;在缺氧段，溶解氧對反硝化脫氮有很大影響，這是由于溶解氧與硝酸鹽競爭電子供體，同時(shí)還抑制硝酸鹽還原酶的合成和活性，影響反硝化脫氮，為此，缺氧段溶解氧質(zhì)量濃度應小于0.5mg/L[5];凈化水廠(chǎng)好氧池末端溶解氧控制在2.0～4.0mg/l，缺氧池溶解氧控制不大于0.5mg/l，以實(shí)現較好的硝化、反硝化作用。為達到要求的溶解氧范圍，凈化水廠(chǎng)主要采取了以下手段:
一是根據在線(xiàn)溶解氧，調整一、二系列風(fēng)管連通的電動(dòng)蝶閥，將風(fēng)量向溶解氧較低的系列勻量，避免頻繁開(kāi)停風(fēng)機，減少設備起停次數;二是調整內外回流，在好氧池溶解氧小于2.0mg/l時(shí)，減少外回流量至正常的1/3，內回流全關(guān)，并配合風(fēng)量調整，直至溶解氧恢復，如果好氧池溶解氧大于4.0mg/l，則內、外回流全開(kāi)，并配合風(fēng)量調整，直至溶解氧恢復。
規定好氧池末端出水的溶解氧在2.0～4.0mg/l范圍內，目的是既要避免二沉池因出現缺氧產(chǎn)生反硝化，同時(shí)也降低回流混合液的含氧量，進(jìn)一步維持缺氧池的溶解氧在范圍，形成良性循環(huán)。
3、結語(yǔ)
在進(jìn)水水質(zhì)符合要求的前提下，預處理+A/O+UASB作為一種較為成熟的且具有一定經(jīng)濟性的廢水處理工藝，在煤化工廢水處理方面具有一定的優(yōu)勢。但同時(shí)也存在局限性，通過(guò)研究分析預處理+A/O+UASB處理工藝在實(shí)際處理煤化工生產(chǎn)廢水過(guò)程中出現的問(wèn)題，采取對應的技術(shù)改造、優(yōu)化操作方法，消除局限性帶來(lái)的不正常因素，凈化水廠(chǎng)得以穩定運行。(來(lái)源：兗礦魯南化工有限公司)
