工业污水处理装置污泥的利用

2020-06-04孙照新陈艳梅魏葆婷3李腾云

河南化工 2020年4期

孙照新，陈艳梅，魏葆婷3，李腾云

(1.河南能源开封龙宇化工有限公司,河南开封 475200；2.开封市聚甲醛新材料重点实验室，河南开封 475200；3.河南化工技师学院，河南开封 475000)

开封龙宇化工有限公司污水站厌氧/好氧工艺(A/O法)。原理是在常规好氧活性污泥法处理系统前，增加一段厌氧生物处理过程，污水先后进入厌氧段和好氧段，充分利用厌氧微生物和好氧微生物的特点，使污水得到净化。活性污泥大部分通过污泥回流泵循环使用，部分老化污泥外排，通过压滤后进行处理。装置设计处理能力85 m3/h，其中生产区污水55 m3/h，聚合区污水10 m3/h，生活污水10 m3/h，初期雨水10 m3/h。装置投入运行以来，运行平稳，为公司的长周期稳定生产提供了保障。

1 系统工艺流程及工艺指标

1.1 工艺流程

工艺装置所来废水直接进入污水站工艺废水调节池中，调节池作用是克服污水排放的不均匀性，均衡调节污水的水质、水量、水温的变化，储存盈余，补充短缺，使生物处理设施的进水量均匀，降低污水的不一致性，减少对后续二级生物处理设施的冲击。碱性污水和酸性污水还可以在调节池内进行中和处理。在调整过程中可通过废碱储罐或NaOH加药装置对废水的pH值进行调整，再由一级提升泵打至冷却塔，在调节池水温>40 ℃时开启冷却塔风机进行冷却降温，降温后的污水进入甲醛预处理反应池。

甲醛预处理反应池中的大量活性污泥含有抗甲醛微生物，能抵抗较高浓度甲醛的冲击，并且处理甲醛的效果与其他微生物相比较高。甲醛预处理反应池的作用是降低高浓度甲醛含量，为后续生物段处理提供较好的环境。甲池两端各有一台高效均合反应器，使污水在甲池中循环流动，与微生物充分接触，使反应更充分。

甲醛预处理反应池中的污水由调节堰门自流进两个厌氧池，每个池中设有两个高效厌氧混合反应器,使污水在厌氧池中循环流动，与微生物充分接触，使反应更充分。池中还挂有ZYZX系列球形蜂窝状叠片展开式生物载体，使微生物附着其上，一方面有利于微生物的生长，另一方面也可使微生物与污水充分接触。厌氧处理作用主要是利用厌氧菌的作用，通过厌氧消化去除水中高浓度有机物，提高COD的去除率，将高分子难降解的有机物转变为低分子易被降解的有机物，提高BOD/COD的比值。厌氧过程可分为水解阶段、酸化阶段和产甲烷阶段。

经过厌氧池的处理后，污水通过自流进入好氧反应池。污水站设有鼓风机房，内有三台离心式鼓风机，为两用一备。空气经过自洁式空气过滤器过滤后，由鼓风机通过曝气管至好氧池，池底部设有微孔曝气管，使空气均匀地分布于好氧池内。污泥的好氧消化是在不投加有机物的条件下，对污泥进行长时间的曝气，活性污泥进行有氧呼吸，进一步把有机物分解成无机物，使污泥中的可生物降解部分被氧化去除。被氧化的物质变成二氧化碳、水等物质，氨氮随着消化作用的进行而逐步被氧化为硝酸盐。其净化污水的过程可分为吸附、代谢、固液分离三个阶段；在曝气的作用下，混合液得到足够的溶解氧，并使活性污泥与污水充分接触。污水中的胶体状和溶解性有机物被活性污泥吸附，并被活性污泥中的微生物氧化分解，从而得以净化。

好氧处理后，污水通过自流进入二沉池中，二沉池中设有半桥式周边传动刮泥机，可在现场或上位机上启动，把沉到池底的污泥刮至池中心，二沉池上设有两台污泥回流泵(一用一备)，开启污泥回流泵，使污泥回流至甲醛预处理反应池和好氧池，使活性污泥重新利用，保证池中的污泥浓度。二沉池中的上清液经过气浮、多介质过滤、高效臭氧溶解、生物活性炭等深度处理后，水质达到外排标准后外排。沉淀池运行正常情况下，出水带泥严重，且好氧池SS>4 g/L时，需脱泥。多余污泥通过污泥回流泵打至污泥浓缩池中，打开污泥浓缩池进液阀门，以备脱泥外排。

多余的污泥与水的混合液通过管道排放到污泥浓缩池，通过污泥泵输送到一级脱泥机上方混合水箱，与配制好PAM溶液混合后进入一级污泥压滤机，将混合液压滤为含结晶水量90%左右的饼状污泥，饼状污泥通过输送带输送到污泥二级压滤机，在二级压滤机中与配制好的固化剂混合液和石灰粉经搅拌混合后进入滤带进行二次压滤，压滤后污泥经绞龙粉碎为含游离水60%左右的小颗粒状后用车辆运输到煤场，与锅炉燃料煤按比例混合后进入锅炉燃烧。污泥深度处理工艺流程图见图1。

图1 污泥深度处理工艺流程图

1.2 工艺指标

污水及出水水质如表1所示，污水进水指标如表2所示。

表1 排放标准及出水水质一览表

污泥产量及成分如下：污泥每天平均产量约4 t；含水约60%；发热量约11 304.36 kJ/kg；挥发分约50%；灰分约30%；固定碳约4%。

2 污泥掺烧方案及应对措施

污泥掺入锅炉燃料煤是一个全新的课题，为保证污泥掺入燃料煤不会对锅炉安全稳定运行产生较大的影响，我们成立了以生产部、动力厂为核心的污泥掺烧领导小组，制定了切实可行的掺烧方案，并对可能产生的问题采取了预防措施。

2.1 污泥掺烧方案

因污泥水分较高、黏度大，燃煤中掺入污泥，一旦掺混不均匀容易造成污泥黏附落煤管壁，堵塞落煤管道，造成炉膛燃烧不稳定，影响外供蒸汽压力，将给主装置系统运行带来较大波动。因此，为保证锅炉燃烧稳定，制定了以下试运行掺烧方案：①对即将掺烧的污泥，要保证产出的污泥水分≤65%，若从外观感觉水分可能较高时，操作人员可以要求化验室加样分析，待分析结果出来后再决定是否掺烧(化验分析结果最迟不能超过24 h)。②污泥不能有>3 cm的结块，保证污泥呈现颗粒物或粉末状。当发现污泥水分较高等不正常情况时，操作人员及时汇报，并做好记录。③当天产生的污泥应先在合适的场地进行晾晒一天，进一步降低污泥水分，晾晒之后再进行掺烧。④污泥每天上午掺混(特殊情况可改为下午掺混)。掺烧污泥时，用铲车先铲一铲炉渣，然后铲小半铲污泥抛洒在炉渣上(按这样的方式层层掺混)，污泥与炉渣的掺混比例约1∶2.5，每天掺混污泥量≤4 t(4个小半铲)。污泥掺混完毕后用铲车将掺混好的污泥和炉渣再次混合，直至混合均匀。掺混时发现污泥中有结块时应人工检出，掺混结束后由分厂管理人员验收合格，煤管班做好记录并取样分析水分。⑤掺混好的污泥和炉渣由天车司机均匀地抛洒到煤堆上，如局部抛洒不匀，应用天车将这部分抓起再次抛洒，直至均匀。⑥煤储运应加强上煤管理，当发现污泥有大块时应及时捡出并做好记录。⑦锅炉班长每天将当班锅炉运行情况做好记录，特别是当发现污泥有堵塞给煤机、落煤管等不正常情况时要及时向分厂值班人员汇报。⑧其他要求：考虑到进煤煤种不断变化，当发现进煤水分含量>10%时，禁止加入污泥进行掺烧。污泥水分含量超标时，应将污泥进行晾晒、风干，当水分符合要求时才允许掺混到燃煤中。每天污泥掺烧添加量建立统计台账，做好记录。试运行期间，分厂技术人员要每天对掺混情况进行检查，确保掺混均匀。

表2 进水指标一览表

2.2 污泥掺烧过程中存在的问题及预防措施

①污泥黏附皮带等输煤系统。预防方法是加强输煤时的巡检，发现粘块黏附时巡检人员要及时清除。②污泥堵塞煤仓或落煤管。预防方法是确保仓壁振动器正常，经常倾听落煤管下煤声音(无煤流检测时)，如发现不下煤，应及时处理。③污泥进入锅炉床温不稳定。预防方法是加强燃烧调整和风煤配比，及时调节炉温至正常范围内，保证锅炉正常运行。④污泥热值低，蒸汽压力下降。预防方法是加强锅炉炉温监控，发现蒸汽压力下降时及时加大给煤量，提高炉膛温度。⑤污泥与燃料煤掺混不均匀。预防方法是技术人员加强对掺混过程的监控，对掺混后的燃料煤进行现场检查，取样分析煤的水分，确保掺混均匀。

3 污泥掺烧效果及经济效益分析

3.1 掺烧效果

污泥刚开始掺烧时严格按照掺混方案进行配比，并对可能产生问题的地方加强巡检和监控，污泥掺烧没有对锅炉运行造成明显影响。出现的主要问题有：部分污泥掺混不均匀造成较多污泥进入锅炉炉膛燃烧时，由于污泥燃烧速度较快，锅炉炉膛温度有短时间内明显升高的趋势，但经操作人员及时调整后很快恢复正常；冬季由于气温较低，污泥有冻结现象，采取的措施是尽快将污泥运入煤场掺混，让污泥分散，减少冻结。

经过一年多来的摸索，目前污泥已实现了全部掺烧，且不再加入炉渣，杜绝了污泥二次污染的环保风险，提高了污泥利用效率。