武進(jìn)精細(xì)化工廠是國(guó)內(nèi)最大的生產(chǎn)水質(zhì)穩(wěn)定劑的化工廠之一。水質(zhì)穩(wěn)定劑類生產(chǎn)廢水的特點(diǎn)是：廢水成分復(fù)雜且濃度高，間歇排放，水質(zhì)水量波動(dòng)大。該廠高濃度有機(jī)廢水主要含有甲醇、甲酯、醛、羧酸等有機(jī)物，尤以甲醇為主要污染物。廢水的COD高達(dá)(2.5～44)×104 mg/L，排放周期為3～30 h，濃度逐級(jí)惡化，pH值為3.5。該廠廢水受納水域?yàn)樘饔�，廢水處理須達(dá)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)的新擴(kuò)改一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

1　方案選擇及工藝流程

1.1  方案選擇

　�、俑邼舛群状紡U水通過精餾塔進(jìn)行預(yù)處理，回收97%以上的甲醇，這既有一定的經(jīng)濟(jì)效益，又把高濃廢水的COD值控制在合理的范圍內(nèi)，為后續(xù)處理減輕壓力。精餾后廢水水質(zhì)指標(biāo)見表1。

　�、诟邼舛葟U水的BOD₅/COD＞0.5，基本上屬于易生物降解廢水，因此選擇以厭氧處理為主，好氧處理為輔的生物處理工藝。

　�、鄣蜐舛壬a(chǎn)、生活混合廢水因其有機(jī)物含量較低，且易于生物降解，可與厭氧出水進(jìn)行混合，然后一起進(jìn)好氧生物處理設(shè)備。低濃度生產(chǎn)、生活混合廢水的具體水質(zhì)情況見表2。

1.2 工藝流程

　　武進(jìn)精細(xì)化工廠廢水處理流程如圖1所示。

1.3　主要構(gòu)筑物

　�、僬{(diào)節(jié)池的有效容積為30 m³，主要作用是均化水質(zhì)，調(diào)節(jié)水量。高濃度來水和一體化兩相厭氧器的出水回流混合可有效調(diào)節(jié)廢水的pH值，使其提高至6.0左右。

　�、谝惑w化兩相厭氧反應(yīng)器屬新型UASB設(shè)備，是專門針對(duì)高濃度有機(jī)廢水而設(shè)計(jì)的。它基于兩相厭氧生物降解的原理，在同一個(gè)反應(yīng)器中通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷兩相分離，從而保持這兩大類微生物的生物活性，使二者在各自的最佳生長(zhǎng)繁殖條件下，以最高的反應(yīng)速度達(dá)到最好的運(yùn)行效果。該反應(yīng)器有效容積為200m³，直徑為6.6 m，高為7.8 m，采用中溫消化，反應(yīng)溫度通過自動(dòng)控制系統(tǒng)保持在(35±3)℃范圍。

　　③在好氧反應(yīng)器中內(nèi)置一種有機(jī)填料，可使混合液在其內(nèi)部交叉流動(dòng)，并使微生物在填料表面掛膜，從而有效強(qiáng)化污水與微生物膜之間的傳質(zhì)速率，提高氧的利用率，加快反應(yīng)速度。單體有效容積為75 m³，填料高度為2.0m，兩座并聯(lián)運(yùn)行。

　�、苤亓^濾器直徑為1.6m，柱高為2 m，濾速為8.6 m/h。

2　一體化兩相厭氧反應(yīng)器的運(yùn)行過程

2.1接種污泥

　　反應(yīng)器中產(chǎn)酸相的接種污泥部分來自于常州市麗華污水處理廠二沉池排放的好氧活性污泥，另一部分來自于南京揚(yáng)子化工廠脫水后的厭氧污泥。產(chǎn)甲烷相的污泥全部取自南京揚(yáng)子化工廠的厭氧污泥。裝泥時(shí)，向兩反應(yīng)器內(nèi)加入適量過濾后的新鮮糞便水作為營(yíng)養(yǎng)。揚(yáng)子廠的厭氧污泥：VSS/SS=0.42，含水率為76.4%；麗華廠污泥的MLSS約為2000 mg/L。產(chǎn)酸相的污泥接種濃度約為10kgVSS/m³，產(chǎn)甲烷相的污泥接種濃度約為18 kgVSS/m³。

2.2　污泥培養(yǎng)馴化期

　　馴化期間為使菌種恢復(fù)活性并逐步適應(yīng)新的水質(zhì)，采取間歇進(jìn)水。進(jìn)水COD控制在1 000～2 000 mg/L，進(jìn)水流量為4 t/h(設(shè)計(jì)流量)左右。最初每班(8 h)進(jìn)水0.5 h，隨后增加至1.0 h，使反應(yīng)器的出水COD維持在400 mg/L左右，當(dāng)來水水質(zhì)穩(wěn)定后即逐步延長(zhǎng)進(jìn)水時(shí)間。

2.3 逐步提高負(fù)荷期

　　約45 d以后系統(tǒng)開始連續(xù)進(jìn)水，并逐步提高進(jìn)水負(fù)荷。這一階段依靠增加進(jìn)水流量和濃度來提高進(jìn)水負(fù)荷。由于企業(yè)生產(chǎn)量增加，進(jìn)水流量由4 t/h提高至6 t/h，進(jìn)水COD由2 000 mg/L提高至8 000 mg/L。經(jīng)過兩個(gè)月左右的運(yùn)行，反應(yīng)器的負(fù)荷達(dá)設(shè)計(jì)要求，并且有很大的潛力。反應(yīng)器內(nèi)的污泥先由原來小顆粒狀的固體污泥溶解成絮狀，并逐步變成密實(shí)、表面有光澤的顆粒污泥，污泥性質(zhì)發(fā)生了明顯的變化。由此，反應(yīng)器具備了一定的抗沖擊負(fù)荷的能力，轉(zhuǎn)入滿負(fù)荷運(yùn)行階段。

2.4 滿負(fù)荷運(yùn)行期

　　該階段是在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行和出水水質(zhì)情況下，進(jìn)一步提高反應(yīng)器的容積負(fù)荷，充分挖掘反應(yīng)器的潛力，并使出水水質(zhì)進(jìn)一步提高。這段時(shí)間反應(yīng)器的進(jìn)水COD達(dá)到15 000 mg/L，處理量超出設(shè)計(jì)值50%左右。各階段的運(yùn)行情況見表3。

3　好氧反應(yīng)器的運(yùn)行過程

　　好氧反應(yīng)器的接種污泥全部來自于麗華污水處理廠二沉池的剩余污泥，在裝泥過程中同時(shí)投加經(jīng)過濾的新鮮糞便水和適當(dāng)?shù)牡�、磷營(yíng)養(yǎng)。對(duì)好氧池鼓風(fēng)悶曝3 d，污泥恢復(fù)活性，此時(shí)污泥中的原生動(dòng)物比較活躍，可以進(jìn)水對(duì)污泥進(jìn)行培養(yǎng)和馴化。

　　因來水水質(zhì)變化較大，系統(tǒng)先間歇進(jìn)水，待出水COD降到200 mg/L以下時(shí)，逐漸增加進(jìn)水時(shí)間。系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)水后，負(fù)荷由小到大逐漸增加，然后按設(shè)計(jì)負(fù)荷進(jìn)水正常控制工藝條件。約經(jīng)一個(gè)月時(shí)間，污泥已適應(yīng)新的水質(zhì)，污泥生物相豐富活躍，各種有機(jī)物去除率穩(wěn)定，培馴基本成功。各階段運(yùn)行的具體情況和參數(shù)見表4。

4　分析與討論

　　武進(jìn)化工廠高濃度含甲醇廢水生物處理工程的啟動(dòng)和運(yùn)行非常成功，目前系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，抗沖擊能力強(qiáng)，處理效果顯著。

4.1　厭氧處理

　�、俜N泥選擇得當(dāng)

　　南京揚(yáng)子化工污水廠脫水后的厭氧顆粒污泥已基本能適應(yīng)化工類廢水的特點(diǎn)，作為種泥在馴化期能迅速完成基質(zhì)轉(zhuǎn)換，維持反應(yīng)器的高負(fù)荷運(yùn)作。所以在厭氧處理段選取接種污泥時(shí)厭氧消化污泥應(yīng)優(yōu)先考慮。

　�、诜N泥濃度適宜

　　接種污泥的濃度應(yīng)隨污泥性質(zhì)和反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)而變化，一般來說污泥接種量過多或過少都不可取。污泥接種量過少，反應(yīng)器啟動(dòng)初期，菌種篩選繁殖速度慢，不能及時(shí)形成平衡的生態(tài)系統(tǒng)，致使啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性差；污泥接種量過多也不必要，因?yàn)殡S著水力負(fù)荷的提高和產(chǎn)氣量的增加，會(huì)造成大量污泥流失，惡化出水水質(zhì)。就反應(yīng)器來說，污泥接種量又有所不同，一體化兩相厭氧反應(yīng)器采用水力噴射攪拌且內(nèi)置特殊結(jié)構(gòu)的填料，能有效防止污泥流失，所以可適當(dāng)增加污泥接種量，這有利于系統(tǒng)快速平穩(wěn)啟動(dòng)。

　　③水質(zhì)、水量的調(diào)節(jié)

　　由于來水水質(zhì)、水量波動(dòng)非常大，所以經(jīng)一體化反應(yīng)器的出水大部分循環(huán)回流，從而在把進(jìn)水負(fù)荷降低一個(gè)數(shù)量級(jí)的基礎(chǔ)上，有效調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，同時(shí)可節(jié)省營(yíng)養(yǎng)鹽的投加量，降低運(yùn)行成本。

　�、軤I(yíng)養(yǎng)條件的控制

　　在啟動(dòng)初期為使反應(yīng)器內(nèi)的微生物盡快恢復(fù)活性，特加幾車糞便水作為營(yíng)養(yǎng)，并在啟動(dòng)中期適量補(bǔ)加。運(yùn)行過程中，通過投加營(yíng)養(yǎng)鹽(尿素、磷酸鈉等)補(bǔ)充N、P營(yíng)養(yǎng)，維持C∶N∶P=(100～500)∶5∶1左右，以刺激細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖。正常運(yùn)行時(shí)營(yíng)養(yǎng)鹽基本不加。

　　⑤設(shè)備選擇正確

　　一體化兩相厭氧反應(yīng)器是專為高濃度有機(jī)工業(yè)廢水設(shè)計(jì)的，反應(yīng)器性能優(yōu)良、操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高。運(yùn)行結(jié)果證明，該反應(yīng)器對(duì)高濃度含甲醇廢水進(jìn)行預(yù)酸化處理，為甲烷菌對(duì)底物的轉(zhuǎn)化提供了有利的條件和環(huán)境，所以說該反應(yīng)器是一針對(duì)性、實(shí)用性都很強(qiáng)的設(shè)備。

4.2　好氧處理

　�、龠\(yùn)行維護(hù)及時(shí)合理

　　好氧反應(yīng)器在運(yùn)行過程中應(yīng)及時(shí)注意來水和氣溫的變化。實(shí)踐證明，來水負(fù)荷急遽增高易造成污泥中毒、解體等現(xiàn)象。污泥中毒、解體時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整進(jìn)水負(fù)荷，進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)維護(hù)，必要時(shí)停止進(jìn)水而悶曝一段時(shí)間。進(jìn)水負(fù)荷和氣溫的變化易造成污泥膨脹、產(chǎn)生大量泡沫，污泥一旦發(fā)生膨脹就很難控制。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，通過投加聚合鋁鐵絮凝劑可有效改善污泥的沉降性能，結(jié)合加大二沉池的排泥力度、調(diào)節(jié)曝氣量等措施，控制了污泥膨脹。好氧池運(yùn)行過程中，曾有一段時(shí)間產(chǎn)生大量泡沫，氣泡直徑大至30cm，若不及時(shí)除去，泡沫堆積硬化，影響出水水質(zhì)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，泡沫產(chǎn)生與進(jìn)水水質(zhì)有著很大的關(guān)系，通過控制曝氣量可減少泡沫，但不能根除，投加消泡劑是一快捷有效的辦法，該廠恰又生產(chǎn)該類產(chǎn)品，降低了費(fèi)用。

　�、谠O(shè)備性能優(yōu)良

　　實(shí)踐證明好氧反應(yīng)器的處理能力、抗沖擊能力非常強(qiáng)，對(duì)高、低負(fù)荷的廢水都有很高的去除率。

5　結(jié)論

　　一體化兩相厭氧反應(yīng)器的處理效果十分顯著，容積負(fù)荷達(dá)到6.0～11.0kgCOD/(m³·d)，進(jìn)水COD達(dá)到6 000 mg/L以上，運(yùn)行期間無論進(jìn)水負(fù)荷有多大波動(dòng)，出水COD值都在200～400 mg/L，甚至更低。好氧反應(yīng)器通過對(duì)厭氧反應(yīng)器出水和低濃度生產(chǎn)、生活廢水的進(jìn)一步處理，能夠有效保證最終出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　整套厭氧—好氧工藝搭配合理，能夠充分發(fā)揮兩相厭氧反應(yīng)器處理負(fù)荷高、抗沖擊能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，利用好氧反應(yīng)器對(duì)高、低負(fù)荷皆可適應(yīng)的特點(diǎn)對(duì)厭氧出水進(jìn)行深度處理，提高了出水水質(zhì)。該工藝自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定，整個(gè)工程具有投資少、效益高、有效利用空間、節(jié)省占地、易于維護(hù)等特點(diǎn)，成為處理高濃度有機(jī)廢水的一個(gè)示范工程。
 

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