锦纶6生产废水处理工艺设计及工程实践

柯雄峰，陈晓英

(1.天津滨海旅游区公用事业发展有限公司 天津300480；2.天津市塘沽鑫宇环保科技有限公司 天津300450)

锦纶6生产废水处理工艺设计及工程实践

柯雄峰1，陈晓英2

(1.天津滨海旅游区公用事业发展有限公司 天津300480；2.天津市塘沽鑫宇环保科技有限公司 天津300450)

天津某生产锦纶 6切片的化工企业新建一座生产废水处理站工程(350,t/d)，废水处理工艺采用初沉池-缺氧-好氧(AN/O)-二沉池流程，工程工艺设计依据《室外排水设计规范》，并对缺氧-好氧(AN/O)工艺参数的选取进行了详细阐述。工程建成后经过3个月的试运行，在进水ρ(CODCr)＝1,845～7,367,mg/L、ρ(NH3-N)＝37～84,mg/L时，经缺氧(HRT＝7.9,h)-好氧(HRT＝30.6,h)处理后出水，ρ(CODCr)≤500,mg/L、ρ(NH3-N)≤35,mg/L、CODCr和NH3-N去除率分别为 87.54%、95.41%和 42.22%、73.33%。工程试运行结果与设计基本一致，其工艺设计经验可供借鉴与推广。

锦纶6 己内酰胺 AN/O工艺 工艺参数

天津开发区某化工企业(以下简称“企业”)共设3条锦纶6切片生产线，其中100 t/d高性能锦纶6切片生产线2条。同时配套建设45 t/d生产线1条(辅线Ⅲ)，利用 2条主线回收余料生产工程塑料或BOPA拉膜切片。

本项目在生产过程中废水产生量为350 m³/d，废水主要来源于锦纶切片的废水，其特点是高 CODCr、高含氮，成分复杂；主要污染物为己内酰胺、苯甲酸、甲苯、环己酰胺等。根据当地环保部门要求，出水执行天津市《污水综合排放标准》(DB 12/356-2008)中三级排放标准。

1 废水水质分析

原水取自该化工企业车间排放口的生产废水，废水水质如表1所示。

由表 1 可知，ρ(BOD5)/ρ(CODCr)≥0.6，属于可生化处理；ρ(BOD5)/ρ(TN)＞8，碳源充足，满足生物脱氮要求，经分析废水处理工艺可采用缺氧-好氧(AN/O)工艺。

另外，由于废水来水悬浮物 SS值过高，因此缺氧-好氧(AN/O)工艺处理前段设置初沉池，工艺流程图详见图1。

表1 水质情况一览表(单位：mg/L)Tab.1 List of water quality conditions(Unit：mg/L)

2 工程设计难点及生物处理关键参数确定

2.1 工程设计难点

①国内同类型企业产生的废水水质和水量差别较大，处理工艺也千差万别，[1-3]而这些工程在设计时也缺乏相应的设计理论依据。

②废水主要来源于聚合切片的萃取废水，由于己内酰胺极易分解，在生物降解过程中转化为 NH3-N，造成废水中氨氮浓度较高，成为本工程处理的重点和难点之一。[4-5]

2.2 缺氧-好氧(AN/O)工艺关键参数确定

本工程处理工艺设计参照《室外排水设计规范》(GB 50014-2006)(2011版本)[6]和《活活性污泥工艺简明原理及设计计算》[7]，采用国家标准及规范进行设计，具有推广和借鉴意义。

2.2.1 硝化泥龄确定[7]

有硝化的废水处理工程最小泥龄必须大于硝化菌世代周期，设计通常采用一个安全系数，以确保硝化作用的进行，其计算公式为：

式中：θco——满足硝化要求的设计泥龄(d)；F——安全系数，取值范围 1.45～1.80，本工程规模小取值1.80；3.4——水温15,℃时保证最小硝化的泥龄。

本工程废水最低水温为 T＝17,℃，则本工程硝化泥龄 θco＝7.5 d。

2.2.2 MLSS浓度[7]

在其他条件不变的情况下，MLSS增大一倍，曝气池容就减小一倍；MLSS减小一倍，曝气池容就增大一倍。它直接影响基建投资，因此需要慎重确定。

在设计规范和手册中，对 MLSS值推荐了一个选用范围，如《室外排水设计规范》[6]推荐为 2.5～4.5,g/L，变化幅度都比较大，设计时不好操作。根据周雹[7]等人提出的如有初沉池，MLSS取值为 2.5～3.5,g/L，本工程取值3.0,g/L。

2.2.3 脱氮速率Kde[6]

《室外排水设计规范》中规定，脱氮速率[kgNO3-N/ kgMLSS·d]无试验资料时，20,℃的 Kde值可采用 0.03～0.06,[kgNO3-N/kgMLSS·d]，可见取值变化较大。脱氮速率 Kde与混合液回流比、进水水质、温度和污泥中反硝化菌比例等因素有关。混合液回流量大，带入缺氧池的溶解氧多，Kde取低值；进水有机物浓度较高且较易生化降解时，Kde取高值。因此，本工程脱氮速率Kde取值0.06，计算本工程最低水温 17,℃时的 Kde值为 0.048,[kgNO3-N/kgMLSS·d]。

3 主要构筑物设备设计参数

3.1 初沉池

由于废水来水悬浮物 SS值较高，因此需要设置沉淀池以去除废水中大部分无机质。

初沉池采用平流沉淀池，设置一组，表面负荷q＝0.8,m3/m2·h，水力停留时间 HRT＝1.5,h，有效水深H＝1.2,m。

3.2 调节池

由于废水来水水质变化较大，一般需设置调节池以均匀水质和水量。调节池停留时间 HRT＝8.0,h，有效水深 5.5,m，设置潜水搅拌器 1台，搅拌功率8,W/m³。[6]

3.3 缺氧-好氧(AN/O)工段

缺氧池容 Vn(m³)、好氧池容 Vo(m³)、混合液回流Ri比、需氧量O2(kg/d)和剩余污泥量ΔX计算参照《室外排水设计规范》[6]中公式 6.6.18-1～6.6.18-7、6.8.2和 6.10.3-1，详细计算过程不再赘述，缺氧-好氧(AN/O)工艺关键参数计算结果如下：

①缺氧池容 Vn＝115,m³(HRT＝7.9,h)；

②好氧池容 Vo＝446,m³(HRT＝30.6,h)；

③混合液回流比Ri＝200%～300%；

④需氧量 O2＝682,kg/d(1.11,kg O2/kg BOD5)；

⑤最不利情况下剩余污泥量ΔX＝168,kg/d。

3.4 二沉池

受占地面积限制，AN/O出水沉淀池采用中心管沉淀池，沉淀池有效水力停留 HRT＝2.0,h，上升流速V＝0.000,4,m/s，有效水深 H＝3.2,m；沉淀池表面负荷 q＝0.80,m³/m2·h。

4 工程建设指标

4.1 工程内容及投资预算

工程新建设备间 1座(22.0,m×5.0,m)和半地下水处理构筑物 1座(20.3,m×13.0,m×5.5,m)，如图 2所示。

工程土建预算为 191.87万元，设备购置安装预算为 120.05万元，工程总投资 311.92万元，吨水投资为0.89万元。

4.2 运行费用

工程运行电耗为1.55,kwh/吨水，药剂费0.06元/吨水。

图2 污水处理构筑物平面布置图Fig.2 Plane layout of wastewater treatment facilities

4.3 实际运行效果

工程自2013年11月份建成以来，运行效果见下表 2。

表2 运行结果数据Tab.2 List of operation result data

5 结论及分析

①在 75,d由于生产过程中原料泄露导致废水水质恶化，出水水质未能达标。隔天(76,d)将备用风机启用后，混合液回流比 Ri＝300%时，即使来水废水水质远远超过设计值，出水仍能达标排放。

②由于废水来水中悬浮物多为悬浮颗粒物，不易沉淀，初沉池沉淀效果不佳，后在此加入了 PAM，显著提高了沉淀效果。

③二沉池污泥回用于缺氧-好氧(AN/O)池，从而使污泥硝化，成为生物脱氮系统中的内源碳，目前整个系统基本实现剩余污泥的“零排放”。

④由表 2可知，绝大部分时间，废水出水水质均远远优于排放标准，说明缺氧-好氧(AN/O)工艺参数较合理，评价偏保守，有利于实际运行，能确保废水长期稳定达标排放。

［1］高兴廷. 锦纶-6生产废水治理及综合利用[J]. 工业用水与废水，2001，1(34)：47-49.

［2］向雯. A/O2法处理己内酰胺废水脱氮效果初探[J]. 岳阳师范学院学报(自然科学报)，2000，3(13)：48-51.

［3］刘芳，刘国华，张曼，等. 水解酸化/两段生物接触氧化法处理锦纶6生产废水[J]. 中国给水排水，2007，23(5)：105-108.

［4］树伟，陈季华，张曼. 锦纶生产废水的深度处理研究[J]. 江苏环境科技，2006，2(19)：28-32.

［5］胡茂刚，奚旦立，陈季华，等. 锦纶-6生产废水的处理[J]. 工业用水与废水，2003，1(34)：47-49.

［6］室外排水设计规范[S]. GB50014-2006. 北京：中国计划出版社，2006年.

［7］周雹. 活性污泥工艺简明原理及设计计算[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2005.

Engineering Practice and Process Design of Wastewater Treatment in Polyamide-6 Granula Production

KE Xiongfeng1，CHEN Xiaoying2
(1. Tianjin Binhai Tourism Area Utilities Development Co., Ltd.，Tianjin 300480，China；2. Tianjin Tanggu Xinyu Environmental Protection Technology Co.，Ltd.，Tianjin 300450，China)

A waste water processing project(350 tons/day)was constructed in a polyamide-6 granula producer in Tianjin. Taking anoxic-aerobic(AN/O)process as the main process，the project’s engineering design was referenced to the Code for Design of Outdoor Drainage Engineering and process parameters of the AN/O process were elaborated. After a 3-month trial run，when ρ(CODCr)＝1,845～7,367 mg/L and ρ(NH3-N)＝37～84 mg/L for the influent，ρ(CODCr)≤500 mg/L and ρ(NH3-N)≤35 mg/L for the final effluent after treatment of Anoxic(HRT＝7.9,h)-Aerobic(HRT＝30.6 h)，the removal rate of CODCrreached 87.54% and 95.41% and the removal rate of NH3-N reached 42.22% and 73.33%. Results of the pilot run were basically consistent with the design，indicating that the experience could be referred and popularized by other similar wastewater treatment projects.

polyamide-6；caprolactam；AN/O process；process parameters

TQ319

A

1006-8945(2014)10-0018-03

2014-09-09