甲醇醋酸系列废水处理工艺

许 静

（博天环境集团股份有限公司，北京100000）

1 化工废水处理常用方法

1.1 物理法

主要有过滤、重力沉淀和气浮等技术。物理法一般只用作废水处理的初步预处理，可溶性成分不能被去除。

1.2 化学法

化学法是利用化学反应的原理除去水中污染物的技术，包括化学沉淀法、氧化还原法和电化学氧化法等。另外，树脂吸附法在特定水质的化工废水处理中不仅能使出水达标排放，还能回收化工原料，实现减量化和资源化［1］。

1.3 生物法

利用微生物的新陈代谢作用降解转化有机物的过程。生物法分为好氧技术和厌氧技术。有的化工废水成分复杂，不易生物降解，且带毒性，对于这样的废水，寻找新的微生物是成功处理这类废水的一个新途径［2-4］。可用于处理化工废水的生物方法还有生物膜法、酶生物处理技术和生物吸附降解技术等。

2 项目处理工艺

2.1 工艺流程的确定

废水处理工艺的选择主要取决于废水的性质。本项目为水煤浆加压制备粗合成气，经变换、净化得到满足甲醇合成要求的精制合成气，再经合成得到粗甲醇。本工程排放的废水主要为变换、气化、净化等过程的生产废水及厂区生活废水。主要污染物为酚、氨氮、有机物等。废水的B/C约为0.3，可生化性较好。设计出水水质要求达到GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A的标准［5］，因此本项目需采取深度处理措施方可满足排放要求。

综合进水水质及排水要求，初步拟定本工程采用如下工艺，如图1。

图1 工艺流程

各处理单元效果预测如表1。

表1 各处理单元效果预测

续表1

2.2 主要处理单元设计

2.2.1 调节池和缓冲池

厂区生活废水经格栅去除大块杂质后，由一级提升泵提升至调节池。同时各车间生产废水由压力管网直接送入调节池，池内设潜水搅拌机5台，废水在调节池内均衡水质、水量，池内水温51 ℃。池内设置COD、BOD、NH3-N、SS、pH/T等在线监测仪，用于观察来水水质，但水质异常时，废水超越至缓冲池，设手动阀门人工切换。调节池内的废水由设置在提升泵房的泵送至后续凉水装置。调节池尺寸30.4m×13.0m×6.5m，水力停留时间12h。

2.2.2 冷却塔

根据原水水质，水温高达51 ℃。在该温度下，微生物的活动会受到极大抑制，导致生物处理效率大大降低。故本方案考虑设置冷却塔以降低废水温度。采用方形逆流钢结构中空冷却塔，若废水进塔温度小于37 ℃时，可超越冷却塔，直接进入后续处理单元。冷却塔采用2台，并联运行。

2.2.3 混凝沉淀池

在混凝反应池中投加PAC，混凝池水力停留时间为25min，使形成絮体，形成絮体的废水进入后续斜板沉淀池，进行泥水分离，有效降低废水中的COD。混凝沉淀池尺寸：26.0m×7.5m×4.0m。

2.2.4 水解酸化池

为了改善进入后续接触氧化池进水水质，提高废水的可生化性，在废水进入接触氧化池前，首先进入水解酸化池。废水中的大分子有机物等不易生物降解的物质，在缺氧的条件下，由兼性微生物进行水解反应，形成易于生物降解的小分子有机物。为保证水解的有效进行，将二沉池排出的部分剩余污泥回流至水解池，提高水解池的污泥浓度，对进入后续接触氧化池的微生物进行选择，防止污泥膨胀的发生。水解酸化池尺寸：49.0m×4.7m×7.0m，2座，水力停留时间12h。

2.2.5 生物接触氧化池

水解酸化后的污水进入接触氧化池，污水中的有机物、氨氮等在接触氧化池时被去除。①接触氧化池中的填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；②生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力；③剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。

生物接触氧化法具有生物膜法的基本特点，但又与一般生物膜法不完全相同。首先供微生物栖附的填料全部浸在废水中，所以生物接触氧化池又称淹没式滤池。其次采用鼓风设备向废水中充氧，与一般生物滤池靠自然通风供氧不同，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填料，因此也可称为曝气循环型滤池或接触曝气池。再次除填料上的生物膜外，池内废水中还存在2%～5%的悬浮状态活性污泥，对废水也起净化作用。因此生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的优点。接触氧化池尺寸：49.0m×10.8m×7.0m，2座。

2.2.6 BAF

为保证最终排放水满足一级A的标准，废水在经过一级生物处理后，需要采用曝气生物滤池进一步处理。曝气生物滤池集吸附、氧化及过滤于一体，通过周期性反冲洗，使生物膜得以更新；氧的传输效率高，供氧动力消耗小，处理效果好，污泥量少，出水悬浮物低。填料容积负荷2.0kgCOD/m3·d，6kgBOD/m3·d，水反洗强度15m3/h·m2，气反冲洗强度50m3/h·m2，曝气气水比5∶1。BAF池尺寸：5.0m×5.0m×6.5m，4座。

2.2.7 砂滤池

为保证最终排放污水满足一级A的标准，末端设置砂滤池，进一步去除SS及COD。砂滤池尺寸：5.0 m×4.0m×3.5m，2座。

3 项目调试运行

项目以生化法为主进行废水处理，因此生化部分的调试是整个项目调试的重心。在单机试转和联动试转后，进入投料调试阶段。

3.1 接触氧化池的调试

取其他化工厂污水系统脱水后的污泥作接种污泥，将污泥投入接触氧化池进行培养，加适量水捣碎，将调节池内储存的试生产废水打入接触氧化池。由于试生产废水成分简单，COD、BOD含量低，为了加快生物膜的形成，避免废水的营养单一，每天加入1次BOD∶N∶P=100∶5∶1的营养物，即25～30kg/d尿素，10～15kg/d磷肥，100～200kg/d面粉。首次接种污泥后静置20h，不曝气，使微生物接种到填料上，然后闷曝2d，静置1h后排掉接触氧化池的上清液。再进水重复操作，6d后填料表面已全部挂上生物膜，从第7d开始根据厂区污水的量连续小水量进水。

换水时放掉或用泵排掉上层清液，一般为总体积的1/5或1/4，再加入新的污水、曝气。面粉、尿素和磷肥等营养物质同时投加。可根据池内水质的情况逐渐增加换水的次数，逐步增大有机负荷。池内的溶解氧控制在2～4mg/L。14d后，通过镜检填料上的污泥，可以观察到变形虫、漫游虫等微生物。再经过20d，观察生物相可看到鞭毛虫、钟虫等原生动物。继续调试运行，污泥中可观察到的生物相有轮虫、线虫、累枝虫等微生物，生物膜基本上已经培养长成。根据厂区来水情况，可连续小水量进水运行。

污泥培养成后进行污泥的驯化，每天进入系统处理的生产废水量的百分比视出水情况逐渐增加，直至系统全部进入生产废水。每天测定接触氧化池的出水水质指标，多观察污泥的生物相和生长状况，直至驯化结束。

3.2 BAF调试

曝气生物滤池调试运行主要指挂膜、BAF各设备及其运行状态进行调整到最佳运行参数，使处理出水达标。

调试采用接种挂膜法。接种其他有机化工厂水处理系统压滤后的污泥，投入量约为有效池容的1%，经过间歇进水、闷曝、逐渐过度到满负荷运行等一系列措施后，池中培养了活性良好的成熟的生物膜。在调试过程中，定期监测池内溶解氧，使池内溶解氧DO控制在4～6mg/L，滤池出水的溶解氧控制在2～3mg/L。

现场首先根据调试指导手册进行运行，在运行中根据现场的具体情况，将各个程序、设备、运行参数等控制到一个最佳的状况。

由于厂区生产废水污染物含量一直未达到设计值，废水经工艺前段的混凝沉淀、水解酸化和接触氧化处理后，再加上后段的BAF和砂滤消毒处理，水质很容易达到排放标准。

4 调试阶段稳定运行出水水质数据分析

该项目从2013年1月份开始调试，到5月中旬运行基本稳定，接触氧化池生物膜微生物组成多样，可观察到轮虫、线虫和累枝虫等原生动物和后生动物，表明填料上的生物膜已经培养成熟。图2和图3是统计的调试稳定阶段进出水COD和各阶段COD去除率。

图2 进出水COD浓度

图3 前后两阶段COD去除率

从各阶段的COD出水浓度和去除率来看，就目前厂区的生产废水水质和水量，此工艺已经基本可以保证出水合格。

5 调试运行注意事项

（1）运行前的清理工作和构筑物充水试验非常重要。由于在管道连接设备安装过程中遗留下来的杂物非常多，如果不清理干净，将可能发生管道堵塞、设备破坏等情况，给调试运行工作造成很大困难。

（2）调试运行中，应严格监测生物接触氧化池内DO、温度、COD、pH值变化、微生物生长状态及种类，尤其是pH值，超过要求时应立即采取相应措施，否则会使培菌工作前功尽弃。

（3）好氧接触氧化池应预留一条束状弹性立体填料，钢绳上端可以系在池子的走道板的护栏上，填料部分自然落入水中，下端不固定，在调试和日常运行过程中，可以拉出水面查看生物膜的生长状况。

（4）接触氧化池开始调试时，由于池中是部分厂区生产水和自来水混合，曝气量小，随着生产废水量进入池子的比例增大，可逐步增大曝气量直至设计曝气量，保证池中的溶解氧在2～4mg/L。

（5）现场发现问题应及时找到原因，并采取相应解决措施，不影响项目的整体进度。

6 结语

对于甲醇醋酸系列废水，可生化性相对较好，采用预处理+水解酸化+接触氧化+BAF+砂滤工艺，完全可以达到GB18918—2002 《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级A标准。生化处理部分的调试是整个项目工艺调试的关键，控制好参数，多观察池内污泥的活性及生物相，发现问题及时作出相应对策。给类似化工废水项目做参考。

［1］张全兴.有机化工废水治理及资源化技术新进展［J］.中国农药，2007 （4）：28-30.

［2］丁春生，李达钱.化工废水处理技术与发展［J］.浙江工业大学学报，2005，33（6）：647-651.

［3］梅凯，吴慧芳，孙文全.水解-SBR法在有机化工废水处理中的应用［J］.南京工业大学学报，2003，25（4）：76-80.

［4］李腊红.酸化水解+UASB+曝气生物滤池工艺处理有机化工废水［J］.山西化工，2008，28（4）：63-66.

［5］GB18918—2002，城镇污水处理厂污染物排放标准［S］.