南通醋酸纤维公司废水处理工艺改进分析

翟菲

(上海巴安水务股份有限公司,上海 201715)

随着国家环保力度的不断加强以及企业自身对环保要求的不断提高,使得企业废水排放的要求越来越严格,那么对污水处理工艺的要求也就越来越高。对于不同的污水种类,应结合污水的特性选择不同的污水处理方法。因现有处理装置无法达到新的排放标准,故南纤公司决定对目前的废水处理站的污水处理方法与工艺流程双管齐下进行改造升级。

1 工程概况

本次废水处理站改造升级旨在最大程度保留原有处理设施,并应用更先进的工艺技术,合理规划废水处理工艺流程,整合五期废水装置,以保证今后废水处理设施稳定高效运行与废水的排放达标。

南纤公司的废水来源主要有6 种,分别为醋片废水(来源于醋片生产)；丝束废水(来源于丝束生产)；化水废水(来源于除盐水生产)；生活废水；循环水排污水(来源于循环水系统)；脱硫废水(来源于热电生产的烟气脱硫废水),以上6 种废水中,90%的CODCr 负荷来源于醋片废水,醋片废水一般进入生化处理系统处理。表1 为污水系统排放量统计。

表1 污水排放量统计

2 常见污水处理方法

在污水处理方法的选择上,应综合考虑污水中的污染物种类、排放量、处理程度、是否进行回收等因素,常见的处理方法有以下几种：

物理化学法是运用物理和化学的综合作用净化污水,具体有萃取、离子交换等。物化法具有设备要求低、操作便捷等优点,但是处理后下的污染物无法完全被降解,而只是转换了形态,从液相转移到固相或气相；同时该方法只是简单将水和污染物分离,没有考虑到污染物的回收,后续会造成污染物堆积与二次污染问题。

高级氧化法(Advanced Oxidation Processes,简称AOPs) 作为一种新技术,是近年来水处理领域的后起之秀,适用于有机污染物与难降解污染物的处理,其原理是在一定的温度和压力下产生高反应活性的羟基自由基与污染物产生氧化反应,从而净化污染物。羟基自由基采用加氧化催化剂、紫外线等方法产出。该方法的处理效率高、反应时间快、场地需求小。但在反应准备阶段的要求较高,如环境要求高,反应器制造复杂,且成本极高[1]。

电化学法主要有电化学氧化和电凝聚等方法。主要通过电离分解污染物,从而去除难去除的物质。它同时适用于有机、无机污染物的处理,尤其是一些无法生物降解的有机物；不止如此,在处理含重金属污染物的废水中,可回收其中的重金属。与上面两种处理方法相比,电化学法一般不用在处理过程中添加氧化剂等化学物质,且设备体积小、操作便捷。

生物法具体分为厌氧法、好氧法、生物酶法等。其原理是利用不同种类的微生物降解有机物,从而处理污水中溶解状或胶状的有机污染物。运用该方法处理废水的所需能耗小、成本低,处理效率高的同时出水水质好。但对输入水质的要求高,且处理流程复杂,并不适用于所有地区使用。

而本项目工艺优化后的活性污泥法是在人工充氧条件下,培养并混合待处理污水与微生物群体,经过一段时间形成活性污泥。利用其凝聚、吸附和氧化反应来分解去除污染废水中的有机污染物。分解作业完成后再分离污泥与水,水正常排除。污泥根据量的多少,按设定值回流到曝气池,而多余部分排出系统[2]。

3 原污水处理站的缺陷及优化过程

3.1 污水处理方法优化

3.1.1 现行接触氧化法的缺陷分析

现行污水处理工艺采用接触氧化法,属于生物膜法的一种,是由生物滤池和接触曝气氧化池演变而来的,适合低浓度污水的处理,一般进水BOD5 应控制在600mg/L 以下。现行工艺存在以下几个问题：第一,好氧污泥活性差；第二,污水中含有Mg2+,在偏碱性条件下易形成MgCO3、Mg(OH)2沉淀,在填料上结垢,影响填料污泥活性；第三,填料内部处于厌氧状态；第四,充氧不均匀；第五,曝气池水面上、下溶氧差异大,易误导曝气操作。

根据前期现场调研数据,填料中的污泥含水率为90%,即污泥浓度达到100g/L,填料内部溶解氧实测小于1mg/L,为缺氧条件,而未与填料接触的曝气池污水溶解氧大于5mg/L。污泥的MLVSS/MLSS 仅为0.46,无机化程度高,说明污泥活性较差。

这是因为接触氧化法剩余污泥只能自行脱落,不易排走,长期积累在填料当中,在高污泥浓度下,水中的氧气无法有效扩散到填料内部,造成填料内活性污泥长期处于缺氧状态,而且剩余污泥不易排出,大量死泥残留在填料当中,填料中污泥的灰分越来越高,在加上偏碱性条件下形成MgCO3、Mg (OH)2结垢。导致污泥活性变差。表2 为接触氧化曝气池在日常作业中的运行数据。

表2 接触氧化曝气池运行数据

由表2 可得,该方法下各参数的实测值不满足正常要求,因此接触氧化法不再适用于该厂的污水处理工作中,需要探寻另一种更合适的污水处理法。

3.1.2 MBR 活性污泥法的选用

MBR 法是用膜替代传统活性污泥法,二次沉淀池内泥水分离可提高反应器内的污泥浓度,从3～5 g/L 提高到10～20 g/L,从而加快反应速度,并不用顾虑污泥沉降和膨化的问题。MBR 法的基础来自生物处理技术中的活性污泥法及物化处理技术中膜分离[3-4]。

活性污泥法、MBR 法与接触氧化法的特点如表3 所示。经过对比,三种方法各有优劣。但由于本项目进水COD 为 1500-2500mg/L 之 间, 对 应 的 BOD 为800-1500mg/L 之间,而接触氧化法适用的进水BOD 范围为150-300mg/L,过高的进水BOD 会造成污泥增长过快,再加上废水含有Mg2+离子,硬度较高,易造成填料结垢。

表3 污泥处理方法比较

现行的接触氧化法经长期运行,已严重影响处理效果,浪费能耗。MBR 法与活性污泥法为人工强化三相传质,处理效率明显高于接触氧化法,适用于该公司成分单一可生化性高的废水。在长时间运行之后,MBR 工艺因为没有结垢问题,所以也可以避免填料更换的繁重工作量。

通过比较分析,将现行主体污水处理方法由接触氧化法更换为为MBR 活性污泥法。

3.2 工艺流程优化

3.2.1 现行单线串联流程的缺陷

现行工艺流程中,有3 座并联运行的一级曝气池；一级曝气池出水进入二级曝气池,二级、三级曝气池各一座。虽然一级曝气池分为三个并联池子,但从严格意义上说,整个系统只有一条线串联,具体流程如图1 所示,不能很好地适应水量、水质的变化,系统抗突发事件能力较低。当2#、3# 曝 气 池 故 障 维修时,废水需要通过超越管排放,影响处理效果。

图1 单线串联流程图

3.2.2 双线并联流程

将主体工艺从单线串联优化为双线并联,以更好地应对水质、水量变化以及设备故障检修等特殊情况。优化后的主体工艺流程如图2 所示。

图2 双线并联流程图

流程优化后,预处理系统、污泥脱水系统中绝大多数水泵、鼓风机沿用原有设备,新增设备包括废水换热器、风源换热器、曝气盘、射流循环泵、射流器、内置超滤膜、污泥深度脱水设备。

工艺流程改进后的优点有：

(1)增大调节池容积,便于调节水质水量；

(2)空间上便于与预处理设施衔接；

(3)充分利用现有设施,无需新建构筑；

(4)污水处理站功能区划分更为清晰合理；

(5)曝气池出水采用动力输送,污堵可能性大幅度减小。

4 改造效果分析

改造后设备布置如图3 所示。

图3 设备布置图

以醋片废水的处理过程为例,经过沉淀、除渣、换热预处理之后进入调节池。调节出水进入生化处理系统。曝气池出水进入二沉池进行泥水分离,并加药除磷,在曝气池中填充填料,使填料表面长满生物膜,当废水流经填料层时,废水在曝气条件下和生物膜接触,使废水中有机物氧化分解而得到净化。

本次改造取得显著成效,从环保角度来看,活性污泥MBR 工艺能满足COD 达标排放的最低目标,由于一段好氧池采用了HJBR 射流曝气加鼓风曝气的曝气方式,有很强的抗冲击负荷能力,所以80%以上的COD 在一段好氧池可被去除,大大减轻了后续工序的处理压力。从能源消耗角度来看,改造后的能耗低于现有工艺的能耗,例如：曝气池能耗比现行工艺减少18.96%,在一定程度上为工厂节约了资源消耗。

5 结论

随着国家环保力度与可持续性发展理念的不断加强,企业废水排放标准越来越严格乃是大势所趋。MBR活性污泥处理法可处理多种污水,且净化能力强、处理效率高、稳定性高。该工艺的引入着重解决了现有接触氧化工艺填料堵塞,污泥活性差等问题,同时结合双线并联的流程优化,成功完成了本次废水处理站的改造工作,希望能够给为相关单位提供参考。