聚甲醛装置污水处理系统工艺技术改进

2020-06-04

河南化工 2020年4期

(河南能源化工集团开封龙宇化工有限公司河南省聚甲醛基新材料工程技术研究中心,河南开封 475200)

聚甲醛工艺技术在我国属于一个新兴的高新技术，公司年产4万t聚甲醛项目主装置采用的是目前国际领先的香港富艺国际工程公司的共聚技术，其具有工艺先进、能耗低、自动化程度高等优点。但其所产生的生产污水比较难处理，具有种类繁多、有机物含量高、难降解、水质波动大等特点。因此，聚甲醛装置生产污水处理系统工艺设计复杂，操作难度大。在实际运行过程中，污水处理系统极难稳定运行，是制约整个聚甲醛装置长周期稳定运行的关键因素。公司所采用的污水处理系统是同济大学针对难降解有机物而开发的高级氧化污水处理专有技术，同时结合公司在甲醛处理方面的专利技术而形成的针对聚甲醛装置生产污水特性而研制开发的独特污水处理工艺技术。本文对污水处理系统整个工艺技术设计进行简要介绍，并将其在实际运行过程中出现的问题及相应的技术改造进行总结。

1 聚甲醛生产污水工艺设计

1.1 生产污水特性

由于聚甲醛生产工艺为我国近年来新引进的工艺技术，在实际生产过程中存在较大波动，导致排放的生产污水水质波动较大；污水总体COD高、甲醛浓度高、生物毒性强；污水中甲醛、COD浓度波动范围大；污水中三聚甲醛和二氧五环含量极不稳定，浓度变化大；有机物组成复杂，含有三乙基胺、甲缩醛和乙二醇等物质；水温高、pH值低，对设备性能要求高。

1.2 生产污水设计进出水工艺参数

生产过程中所产生的污水总水量为168 m3/h，具体进水主要参数见表1。

表1 设计进水工艺参数明细表

1.3 生产污水设计出水工艺参数

经过污水处理系统后出水水质达到国家规定的《城镇污水处理厂排放标准》(GB18918-2002)中的一级A排放标准，具体指标参数见表2。

表2 设计出水工艺参数明细表

1.4 生产污水经处理后实际出水工艺参数

公司污水经过污水处理系统后实际出水指标达到了设计出水指标，且通过采用了较为先进的污水处理技术，部分指标明显优于设计出水指标。具体出水主要参数见表3。

表3 经处理后实际出水工艺参数明细表

1.5 污水处理工艺技术原理

聚甲醛生产装置污水处理系统工艺技术采用的是同济大学自主研发的倍增复合式强化生物脱氮重污染行业污水处理技术。该技术综合采用了降低微生物毒性、提高可生化性、生物强化处理、深度处理和高效抗甲醛生物菌种等工艺技术。主要包括三部分：预处理水质改善工艺、强化生物处理工艺和高级氧化工艺。

1.6 污水处理工艺流程简述

具体工艺流程如图1所示。

1.T-201污水收集池 2.P-201污水输送泵 3.T-202污水事故池 4.P-202事故污水输送泵 5.P-203碱液输送泵 6.T-203工艺废水调节池 7.P-204污水提升泵 8.C-204污水冷却塔 9.P-205甲醛预处理器输送泵 10.R-205甲醛预处理器 11.R-206厌氧水解复合反应器 12.R-207好氧反应器 13.T-208沉淀池 14.P-208污泥回流泵 15.T-209 污泥浓缩池 16.F-210高效固液分离器 17.P-210臭氧生物活炭处理器进料泵 18.R-211臭氧生物活炭处理器

生产污水首先统一收集至污水收集池T-201内后，再根据污水浓度变化情况由污水输送泵P-201输送至污水事故池T-202(当主装置发生事故或装置进行检修和开停车时，水质变差的工艺污水经阀门切换首先进入污水事故池T-202内储存，而后再经事故污水输送泵P-202小流量送至工艺废水调节池T-203内进行处理，以维护工艺废水调节池T-203内水质的稳定)或直接输送至工艺废水调节池T-203内以调节水质和水量。由于混合后的工艺废水偏酸性，故通过碱液输送泵P-203(视污水pH值的高低将浓度为32%氢氧化钠溶液输送至T-203)，将T-203内的污水pH值调至5.5～6。为了保证污水混合均匀，在T-203内设有潜水搅拌器进行搅拌。从T-203出来温度为50 ℃混合均匀的污水经污水提升泵P-204输送至污水冷却塔C-204后冷却至30 ℃，经过甲醛预处理器输送泵P-205进入甲醛预处理器R-205内处理污水中高浓度的甲醛。甲醛预处理器R-205是专门针对污水中高浓度甲醛设置的，由于在甲醛预处理器R-205中所含的大量活性污泥中含有特有的抗甲醛微生物，故而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，同时在甲醛预处理器R-205中的两端各有一台高效均合反应器，使污水在R-205中循环流动，与微生物充分接触，从而使反应进行得更充分。经过甲醛预处理器R-205处理后，其出水中甲醛浓度<100 mg/L，从而确保了后续生物处理单元的正常运行。经过R-205处理后的污水自流至厌氧水解复合反应器R-206内，在R-206内设置有低速推流器和叠片展开式蜂窝状微生物载体，以有效增加微生物的种群和数量，并促使厌氧微生物与污水进行充分的接触、传质，使污水中的有机物急剧减少。而后厌氧水解复合反应器R-206的出水自流进入到好氧反应器R-207内，好氧反应器R-207采用鼓风机及高效微孔曝气器曝气，空气、污水和活性污泥三相间紊动扩散及能量交换加剧，活性污泥的表面更新率及吸附表面积增加，使生物反应高效、快速地进行，以有效降解污水中的COD、BOD5等污染物。好氧反应器R-207的出水自流进沉淀池T-208，在沉淀池T-208内利用活性污泥和水的相对密度差异进行泥水分离。浓缩下来的污泥经污泥回流泵P-208回流至好氧反应器R-207，剩余污泥则排至污泥浓缩池T-209内制成泥饼外卖，澄清液自留进高效固液分离器F-210内。通过在F-210内通过投加混凝剂和设置机械搅拌，使污水中的胶体、细小悬浮颗粒絮凝成较大的絮体泥渣经泥渣输送泵P-209进入到污泥浓缩池T-209内。高效固液分离器F-210出水通过臭氧生物活性炭处理器进料泵P-210输送至臭氧生物活性炭处理器R-211。在R-211内首先通过活性炭迅速吸附水中溶解性有机物，同时富集水中的微生物，微生物以有机物为养料生存和繁殖，代谢产物为二氧化碳和水，从而达到污水深度净化的目的。而后再通过臭氧和水充分接触、反应，将污水中残余的部分生物与难以降解的有机物进行氧化分解，进一步确保整个系统出水达标排放。

2 问题及工艺技术改造

2.1 增加在线COD分析仪

在P-202泵出口管线上增加在线COD分析仪，以确保后续工段不受冲击。在实际运行中，由于前系统生产污水中的甲醛浓度有时会出现大幅度的波动，导致进入工艺调节池T-203内的污水COD出现大范围波动，进而对后系统生物处理工段细菌造成严重冲击。为此，我们在P-202泵出口管线上增加了一套在线COD分析仪，当生产污水突然出现大幅度波动时能够第一时间发现并及时采取相应措施，进而确保后续生物处理工段不受冲击。

2.2 增加一根污水输送超越管

在污水冷却塔C-204塔前增加一根污水输送超越管，以保证污水冬季处理量稳定。在实际运行中，冬季时由于受环境影响，天气温度较低，工艺废水调节池T-203出水经过污水冷却塔C-204后水温下降过低，无法保证甲醛预处理器R-205内微生物对温度的要求，进而导致冬季甲醛预处理器R-205污水处理能力的降低。为此，我们在工艺废水调节池T-203和甲醛预处理器R-205之间增加了一根污水输送超越管，冬季温度较低时，从工艺废水调节池T-203内出来的污水通过污水提升泵P-204后，可不经过污水冷却塔C-204直接输送至甲醛预处理器R-205内，保证甲醛预处理器R-205内水温在微生物适宜的范围内，减少了由于温度下降导致厌氧微生物活性降低进而引起甲醛预处理器R205污水处理能力降低现象的发生。

2.3 设置在线溶解氧显示仪

在好氧反应器R-207末端设置在线溶解氧显示仪，以降低污水处理系统运行成本。在实际运行中，好氧反应器R-207末端所需氧通过溶解氧输送风机向好氧反应器R-207内输送氧气，但由于未在好氧反应器R-207末端装配有在线溶解氧显示仪，故无法确定好氧器R-207末端溶解氧是否足够，为保证好氧反应器R-207末端溶解氧足够，导致风机始终满负荷运行，浪费电费。为此，我们在好氧反应器R-207末端上设置了一套在线溶解氧显示仪，能够第一时间直观显示好氧反应器R-207末端溶解氧是否足够，并能根据溶解氧的高低及时调节溶解氧输送风机的负荷，减少由于末端溶解氧过高而产生的电浪费现象，进而降低污水处理系统运行成本。

2.4 增加一套高级氧化处理工艺

在臭氧生物活性炭处理器R-211后增加一套高级氧化处理工艺，以二次处理不达标污水。在实际运行中，当污水处理系统生物段受到冲击或所排污水中含有三聚甲醛、二氧五环等难降解的有机物浓度突然增加时，污水经过臭氧生物活性炭处理器R-211处理后仍有不达标现象发生，导致整个聚甲醛装置无法有效满负荷运行。为确保污水达标排放，我们在污水处理系统末端又增加了一套芬顿(专有技术)高级氧化工艺处理系统。当污水经过臭氧生物活性炭处理器R-211处理后出水水质未达到国家相应标准，可将污水排入芬顿(专有技术)高级氧化工艺处理系统。芬顿(专有技术)高级氧化工艺处理系统共分为四个区，分别为pH值调节区、反应区、pH值回调区和沉淀区。首先在pH值调节区通过投加一定比例的酸将污水的pH值调至酸性，而后在反应区内投加一定比例的硫酸亚铁催化剂，利用反应生成的具有强氧化性的OH-氧化去除污水中残留的难降解有机物，使其COD浓度低于国家排放标准。污水pH值经过pH值回调区调至中性，在沉淀区水与铁泥进行固液分离，铁泥直接排入污泥浓缩池，上清液达标排放。