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化工園區綜合廢水處理裝置運行問題及應對方案

更新時間:2019-09-09 15:34 來源:《化工管理》 作者: 閱讀:3837 網友評論0

摘要:本文主要介紹了萬華化學(寧波)工業園裝置廢水來源及所采取的不同的處理方式和工藝流程,并著重介紹了在運行過程中所遇到的困難、問題和相應的解決方案,并給出固定化微生物法及MBR法處理廢水過程中的注意事項。同時,介紹了工業園廢水回用裝置規模、工藝流程、目前運行情況,并著重介紹了運行過程存在的問題。另外,提出工業園區整體廢水治理思路、方法,對于廢水系統整體平衡也提出了相應的見解和方案。

萬華工業園(寧波)綜合廢水處理裝置主要針對萬華化學(寧波)有限公司,主要處理包括萬華化學,萬華化學(容威)等相關企業生產過程中產生的廢水,為實現工業園循環經濟、綠色化工的目標,大部分廢水裝置產水輸送至中水回用裝置進行回用處理,這對于廢水處理系統,回用水處理系統的穩定性要求較高。通過多年的實踐處理,逐漸摸索出一系列的處理方法和經驗。

1 分流處理及技術介紹

根據廢水處理裝置廢水來源、污染物種類、污染物含量的不同,工業園運行兩套廢水處理系統,一套為150m³/h高濃度廢水處理裝置,另一套為360m³/h綜合廢水處理裝置。高濃度廢水處理裝置主要用于處理來自硝基苯裝置、MDI(異氰酸酯)裝置廢水,綜合廢水處理裝置用于處理高濃度廢水處理裝置產水、煤氣化裝置廢水、苯胺裝置廢水。

高濃度廢水處理裝置采用固定化高效微生物處理方式,來水經過混合、均質、pH調節、混凝沉淀后,去除來水中的懸浮物,提高廢水可生化性。通過自流,廢水進入生化系統,生化系統分為厭氧段和好氧段,在厭氧段,通過微生物的水解、酸化、發酵等作用,對自來水中的有機雜化類有機物進行開環作用,提高廢水可生化性。

在好氧段,通過好氧微生物的氧化作用,將廢水中的有機物降解為二氧化碳和水,同時,在好氧段后端,通過硝化作用,將來水中的氨氮氧化為硝酸根和亞硝酸根。在好氧段后端,加入碳酸鈉為硝化反應提供無機碳源。處理合格的廢水通過廢水提升泵輸送至園區綜合廢水處理單元進行進一步深度處理。

高濃度廢水處理裝置生化池裝填有有機填料,為微生物生長、繁殖提供空間,廢水處理裝置產生的所有廢氣統一收集后進行活性炭吸附處理。高濃度廢水處理裝置COD去除率能夠達到80%以上,氨氮去除率能夠達到90%。并且對硝基苯、硝基苯酚、氯苯等有機物具有一定的處理能力。

綜合廢水處理裝置采用活性污泥+MBR處理方式,來水經過混合、均值、PH調節和混凝沉淀后,進入水解酸化池,以提高廢水可生化性。然后進入缺氧池,在缺氧段去除大部分的COD,之后,廢水進入好氧段,去除氨氮和剩余的有機物,并通過MBR實現廢水分離。膜池廢水通過污泥回流泵,以3倍回流比回流至缺氧段前端,進行反硝化反應。由于來水中的COD濃度較低,為確保系統反硝化徹底性,缺氧段進水段根據來水碳氮比投加園區副產甲醇。

綜合廢水處理裝置產水能夠達到國家一級排放標準,COD及氨氮去除率達到95%以上。廢水處理裝置產水直接輸送至回用水處理裝置,經超濾、反滲透處理后,產水輸送至循環水裝置作為補水,濃水排放至市政污水處理廠。

2 技術改造及設施升級

由于設計不合理、運行管理等原因,高濃度廢水處理裝置和綜合廢水處理裝置在運行過程中均出現了各種問題,在實際運營過程中,各廢水處理裝置不斷通過技術改造和設施升級,以滿足產水的達標排放。

2.1 填料安裝方式改造

高濃度廢水處理裝置初始設計底部裝填火山巖無機填料,上部以散裝方式裝填有機填料。在運行過程中發現,生物池經常發生堵塞,單條處理線處理能力設計37.5m³/h,實際流量達到30m³/h時,由于底部無機填料被生化反應產生污泥堵塞,上部無機填料受水利擠壓,生物池通量不足,重力流不能克服池體內填料阻力,生物池發生溢流。

確認溢流原因后,首先對生物池有機填料進行改造,將有機填料直接堆積的方式改為有機填料裝填至球形骨架填料內,再堆積至池內。球形骨架堆積時,周圍形成流道,減少了直接堆積擠壓對自下而上廢水流的阻塞。

對更換球形填料后的生化系統進行測試,在進水COD小于1200mg/L,氨氮小于200mg/L時,系統COD去除率能夠達到75%以上,氨氮去除率能夠到達75%以上。

改造后,個別生物池,尤其是好氧池中段依然存在曝氣不足,局部無曝氣問題,分析可能原因是好氧池中段生化反應活躍,系統產泥量較大,污泥在底部火山巖填料中被截留,長期累積后,池體內阻力增大,曝氣壓力不足。

改造過程,首先選取兩個生化池,在進水穩定時,持續跟蹤其處理效果,后將該生化池底部火山巖填料移除,并更換為球形骨架有機填料,經馴化后,跟蹤處理效果,火山巖移除后,處理效果變化不大,而曝氣能夠持續。

2.2 增加生化系統停留時間

高濃度廢水處理系統設計停留時間為35小時,生化處理系統共7級,經過測定,前四級填料降解COD負荷為0.83kgCOD/m3(填料)·d,后三級的脫氮負荷為0.30kgNH3-N/m3(填料)·d。在該處理效率下,廢水系統出水指標無法達到要求。經過改造,將原四個廢棄的活性炭池改造為好氧生物池[2],改造后,停留時間增加3小時,COD去除率提高至80%,氨氮去除率提高至85%。

2.3 膜系統清洗方案優化

在園區綜合廢水處理裝置,MBR系統初始設計通量為20L/(㎡·h),在實際運行過程中,運行通量約8L/(㎡·h)。

為保證系統處理能力,優化了膜清洗方案[3],通過分析膜污染物類型,嘗試不同清洗藥劑、清洗濃度和清洗頻次。從而確定了以酸洗為主,次氯酸鈉清洗為輔的清洗方式,并將鹽酸清洗濃度提升至3000mg/L以上,清洗效果顯著提升。

運行過程中曾出現產水軟管脫落后,膜池生物污泥通過膜產水管線進入MBR產水池,致使清水池水質污染,含有生物污泥的水進而通過膜絲反洗常規操作進入膜絲內部,導致整組膜絲內部污堵,在線及離線清洗均無法恢復膜通量。后通過實驗測試采用泵抽吸的離線清洗方案,將12個膜組件逐個離線清洗出來,恢復了膜通量。清洗后系統運行超過兩年,未發現明顯的膜通量衰減情況。

2.4 膜系統改造

MBR系統初始運行約一年后,由于膜組件積泥嚴重,對膜箱和曝氣方式進行了更改,增加了膜組件周圍圍擋,使曝氣更集中。結合膜系統清洗方案優化,最終,使膜處理能力能夠達到12L/(㎡·h)左右。

初始使用膜組件在運行三年后,膜通量進一步衰減,且無法通過清洗方式恢復,通過方案優化,在未停水狀態下,采用其他品牌膜組件對現有系統膜組件進行了更換,且設計膜通量根據實際運行情況進行重新設計。

在運行過程中因膜組件曝氣管線和產水管線采用軟管連接,運行過程中若曝氣管脫落影響膜組件正常曝氣攪動導致膜組件積泥進而影響產水量;運行過程中若膜產水管脫落或者漏氣,一來會影響膜產水質量濁度升高,嚴重的會有污泥進入MBR產水池,進而影響后續中水回用裝置反滲透膜運行穩定性,二來會導致膜絲內部污泥污堵。最終原有裝置改造為金屬軟管連接,新建裝置采用硬管連接,確保了膜運行安全,目前膜系統運行穩定。

3 園區廢水管理要點

由于工業園內涉及多個化工單元,包括硝基苯、苯胺生產單元,異氰酸酯生產單元,氨合成單元,甲醇生產單元,甲醛生產單元等,部分工藝在生產過程中能產生有毒害物質。一旦生產過程控制出現異常,可能會對后端廢水處理系統產生沖擊。

在廢水系統啟動初期,為保證系統處理能力,需要對生化系統進行馴化。高濃度廢水處理裝置在啟動時,利用各裝置產品培養微生物對高濃度廢水的處理能力,系統在設計水量下,在苯胺濃度200mg/L,硝基苯濃度100mg/L,氯苯濃度150mg/L時,對各有機物的去除率能夠達到99%以上。

為防止在運行過程中,各有毒害有機物的濃度超標,采取各種管理及技術措施。首先,制定明確的污染物控制指標,一旦發現超標,及時對來水切斷。同時,為防止系統發生沖擊時,廢水系統不能夠及時啟動,利用來水配制不同污染物濃度廢水進行連續馴化中試,當系統發生超標時,利用馴化微生物投加,及時啟動系統。

在實際的運行過程中,沒有因廢水系統異常導致前端生產裝置停車或減產運行。

此外,由于工業園廢水來源復雜,來水眾多,且包含廢水處理系統,回用水系統等,系統的平衡和設計至關重要,在廢水裝置設計初期,應充分調研,根據各生產裝置的設計情況,對標類似企業,確定廢水排放量和排放濃度,根據綜合排放表,制定廢水系統的規模和處理能力,防止在實際的處理過程中,發生處理能力受限等問題。

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