煤化工企业污水处理站工况波动原因分析及对策

杨怀彬

(河南龙宇煤化工有限公司 ， 河南 永城 476600)



•生产与实践•

煤化工企业污水处理站工况波动原因分析及对策

杨怀彬

(河南龙宇煤化工有限公司 ， 河南 永城 476600)

针对污水处理站工况不断恶化，不能满足生产需要的实际情况，通过逐个分析水量、水质、水温、溶解氧、pH值、有毒物质等影响污水处理站正常运行的6个方面，找出污水处理站工况恶化的核心因子，并给出具体的解决措施，确保了污水处理站的稳定达标运行。

污水处理站 ； 工况波动 ； 影响机理 ； 溶解氧

0 前言

河南龙宇煤化工有限公司2008年4月建成投产年产50万t甲醇项目，项目配套建设一套污水处理站，用于处理气化废水、甲醇装置废水及厂区生活污水。2009年1月开工建设年产20万t二甲醚项目，2010年12月建成二甲醚项目，利用甲醇项目产生的粗醇生产二甲醚，生产、生活废水处理依托现有污水处理站。

公司配套污水处理站设计处理能力2 400 t/d，2008年3月经调试合格投入运行，采用水解酸化池+SBR生物脱氮除磷工艺，工艺流程为气化废水、甲醇废水、二甲醚废水等生产废水经管道送入集水池，检测后根据水质情况，泵入pH值调节池调节水质、水量后流入破氰池破氰，破氰后再进入中和池调节pH值，中和后废水加入混凝剂进入沉淀池沉淀，沉淀后废水进入均质池。厂区生活污水经机械格栅去除杂物后自流入生活污水集水池，再泵入均质池与生产废水混合。混合废水进入水解酸化池进行水解酸化处理，将大分子有机物分解为小分子物质，后泵入SBR池进行好氧处理。处理水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准后通过监测池排入公司区域污水处理厂进行深度处理。

公司建设的区域污水处理厂用于处理当地城镇生活污水和配套污水处理站排水，设计处理能力为15 000 t/d，其中城镇生活污水12 000 t/d，污水站处理站排水3 000 t/d，出水水质达《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准后排入白洋沟。

1 工况波动情况

污水处理站自2008年3月经调试合格投用以来，由于前期甲醇项目运行负荷较低，厂区生产废水、生活污水的水量相对偏少，污水处理站COD去除率达88.3%，氨氮去除率达89.8%，出水水质持续稳定达标。

2010年12月二甲醚装置投产后，二甲醚废水进入污水处理站处理，对污水处理站工况造成一定波动，但由于污水处理站存在设计余量，二甲醚废水进入后并未造成污水处理站超负荷运行，且污水处理站出水排入区域污水处理厂进行深度处理，通过综合调整污水处理站、区域污水处理厂运行工况和出水指标，至2014年底，污水处理站基本保持了稳定运行的状态，区域污水处理厂亦运行稳定，出水水质持续达标。

2015年以后，伴随着甲醇、二甲醚项目的稳定运行，污水处理站的运行工况逐步开始恶化，污泥老化比较严重，污泥的浓度持续降低，出水COD浓度、氨氮浓度经常超标，严重影响到生产装置的长周期稳定运行。

2 波动原因分析

影响污水处理站稳定运行的因素主要包括处理水量、进水水质、水温、溶解氧、pH值和有毒物质等方面。

2.1 水量分析

2.1.1 影响处理效果的原因

污水处理站受池容、曝气时间和出水指标的影响，若水量负荷远高于设计负荷，将造成曝气时间、沉淀时间的不足，使出水水质超标，严重时还会导致污泥老化。

2.1.2 数据分析

①污水处理站设计仅用于甲醇工段、气化工段生产污水和厂区生活污水，处理能力为100 t/h，在二甲醚装置投入运行后，废水处理总量115 t/h，已超出污水处理站设计处理能力；②2015年度，气化工段平均废水排量约55 m3/h ，超出设计废水量15 m3，甲醇平均废水排量约50 m3/h，超出设计量20 m3(包括二甲醚工段废水15 m3)。其废水总量超出控制水量35 m3/h。

2.1.3 结论

结合生产实际得出，甲醇装置、二甲醚装置自2009、2010年投入生产运行后，经过长期工艺摸索，操作人员的操作水平明显提升，装置运行稳定性大幅提高，系统负荷逐步达标达产，由于设计余量较大，部分装置甚至超负荷生产，造成了生产废水实际排放量高出设计排放量。

2.2 水质分析

2.2.1 水质对处理效果的影响

活性污泥中微生物赖以生活的主要外界营养为碳和氮，异养菌利用有机碳源，自养菌利用无机碳源。此外，还需要微量的钾、镁、铁、维生素等，营养物质最佳比例关系为BOD∶N∶P=100∶5∶1。如果污水中微生物需要的营养不路，比例失调，则会影响处理效果。

2.2.2 过程分析

①2015年度，污水处理站进水COD月度平均浓度660～3 053 mg/L，均高于设计进水COD浓度554 mg/L，若以生物适应周期一周，则COD的变化量更大；②2015年度，污水处理站进水氨氮月度平均浓度均高于设计进水浓度67 mg/L，除4、5月份平均75 mg/L外，其它月份平均达139 mg/L；③由于生产废水中以短链、低分子有机物为主，COD与BOD测定值相当，以此计算，全年BOD平均浓度1 040.9 mg/L；全年氨氮平均浓度109.5 mg/L；匹配BOD浓度的最佳氨氮浓度为52 mg/L，其废水氨氮浓度高出最佳比例2倍以上。④甲醇工段变换装置工艺冷凝液原送气化工段回用，因2014年变换装置实施了具有节能减排性质的低水汽比改造，在减少蒸汽用量的同时，也导致了变换工艺冷凝液总量减少、氨氮浓度升高(达300 mg/L 左右)，超出气化工段回用标准，只能直接排入污水处理站，增加了废水中的氨氮总量。

2.2.3 结论

污水处理站进水COD、氨氮浓度均远高于设计指标，且营养物质比例不匹配，造成污泥处理负荷过大，出水水质超标。结合该公司生产实际，氨氮浓度升高的主要原因是变换工艺冷凝液未按原设计回用。

2.3 水温分析

参与活性污泥中的微生物多属嗜温菌，其适宜温度在10～40 ℃。出于安全考虑，一般应将活性污泥处理的温度控制在15～35 ℃，低于5 ℃会造成微生物生长缓慢，高于40 ℃会抑制微生物活性，甚至会造成微生物死亡。

2.3.1 过程分析

①2015年12月，经对污水处理站来水水温连续分析，发现甲醇工段废水(含二甲醚工段废水)温度始终保持在48～60 ℃，导致污水处理站进水水温超过45 ℃，严重抑制了微生物污泥的活性。②经对各工段装置来水进行排查，发现二甲醚工段废水水温平均高于80 ℃，直接造成甲醇工段排水水温升高。

2.3.2 结论

该公司污水处理站进水水温>40 ℃，对微生物抑制作用明显。进水水温高的原因为二甲醚工段废水水温较高。

2.4 溶解氧分析

曝气池中溶解氧浓度以不低于2 mg/L为宜。局部区域有机污染物浓度高、耗氧速率高，溶解氧浓度不易保持2 mg/L，可以有所降低，但不能低于1 mg/L。

2.4.1 过程分析

①2015年12月，经对污水处理站曝气池中的溶解氧进行连续分析，曝气时间从120～240 min任意调整的情况下，曝气期间的溶解氧均<1 mg/L，无法满足系统溶解氧要求。②经对污水处理站曝气系统进行检查，由于污水处理站长周期运行，且现场环境腐蚀性大，导致曝气管线部分脱开，存在曝气死区，曝气量不足。

2.4.2 结论

该公司污水处理站曝气期间的溶解氧不足，无法满足系统要求。溶解氧不足的主要原因为曝气管线老化、部分脱开。

2.5 pH值分析

微生物的生理活动与环境的酸碱度密切相关，只有在适宜的酸碱度条件下，微生物才能进行正常的生理活动。参与污水生物处理的微生物，一般最佳的pH值范围为6.5～8.5。

2.5.1 过程分析

经对现场检查，污水处理站现场设置有1用1备2台碱计量泵，以此调节氨氮硝化反应造成的碱度消耗，并能控制pH值在合理范围内。

2.5.2 结论

污水处理站pH值满足运行要求。

2.6 有毒物质分析

锌、铜、镍、铅、铬等重金属离子和酚、醛、氰化物、硫化物等非金属化合物能抑制微生物生理作用，具有毒害作用，但只有当有毒物质在环境中达到某一浓度时，毒害和抑制作用才显现出来。其中，氰化物的毒害浓度为0.5 mg/L。

2.6.1 过程分析

根据生产工艺及环评分析，废水中可能存在的有毒物质为氰化物。经项目环保验收、年度环保监测及日常分析，废水中氰化物平均浓度低于0.1 mg/L，从未超过限值。

2.6.2 结论

污水处理站有毒物质浓度满足运行要求。

2.7 关键因素分析

通过上述影响因素分析，造成污水处理站工况恶化的关键因素为：①污水处理站进水水量、进水水质高出设计指标，且氨氮含量过高，营养物质不匹配，超出污泥处理负荷。②污水处理站进水水温高于微生物适宜生长温度，抑制了微生物的活性。③污水处理站曝气期间的溶解氧不足，影响微生物的正常代谢。

3 解决措施

针对造成污水处理站工况恶化的关键因素，结合实际情况，提出以下解决措施：

3.1 水量解决措施

生产装置严格控制运行负荷，并实施技术改造，将无污染的汽包排水、蒸汽冷凝液接入清净下水系统，控制污水处理站日均处理量≤2 800 t/d，最好不超过设计处理量2 400 t/d。

3.2 水质解决措施

①甲醇工段增设氨汽提塔，变换工艺冷凝液经氨汽提塔汽提达标(氨氮<100 mg/L)后送气化工段回用，汽提废气排入氨火炬管线，控制进入污水处理站的氨氮总量；②污水处理站加大进水分析频次，在影响物质不匹配时人为增加碳源，调整营养物质比例在合理范围；③充分发挥后续区域污水处理厂作用，适当放宽污水处理站处理指标，确保污水处理站可稳定处理高浓度废水。

3.3 水温解决措施

二甲醚工段废水总管处增设换热器，确保二甲醚废水的温度<40 ℃，甲醇工段总废水管线的温度<35 ℃，污水处理站进水温度<30 ℃，通过降温，充分激活污泥活性，提高污水处理效率。

3.4 溶解氧解决措施

利用甲醇装置、二甲醚装置停车大修机会，改造污水处理站曝气系统，消除曝气管线脱开和曝气死区等现象，确保曝气期间的溶解氧浓度≥1 mg/L。

4 实施效果

通过逐步落实上述解决措施，特别是利用2016年5月份的大修机会，增加了氨汽提塔、二甲醚换热器，收集了清净下水，更换了污水站曝气系统后，污水处理站进水水量持续稳定在2 700 t/d左右，工业废水氨氮持续稳定约80 mg/L，进水水温<35 ℃，出水COD<100 mg/L、氨氮<15 mg/L，实现了废水处理系统的持续稳定达标运行。

2017-03-12

杨怀彬(1983- )，男，硕士研究生，工程师，从事安全环保管理工作，电话：18738061701。

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