甲醇行業汙水處理研究及應用論文
［摘要］甲醇行業汙水處理站主要處理來自氣化、合成裝置的廢水，廢水中主要汙染物為BOD、COD、NH3-N、SS等有害物質，採用序批式汙泥處理法(SBＲ)進行處理，但執行過程中濃密池、SBＲ池產生的汙泥脫水效果不好，汙泥回收量小，SBＲ池活性汙泥減少，造成汙泥沉降比增大，不利於活性汙泥中微生物的繁殖生長，致使汙水處理效果較差。介紹汙泥脫水處理的過程，針對汙泥脫水處理過程中存在的問題進行分析，並採取有效的應對措施，解決了汙水與汙泥的分離問題，使汙水處理站實現了長、滿、優執行。
［關鍵詞］甲醇行業;汙水處理站;汙泥處理;分離效率;改造;工藝最佳化
甲醇行業汙水處理站主要處理來自氣化、合成裝置的廢水，廢水中主要汙染物為BOD、COD、NH3-N、SS等有害物質。根據甲醇行業廢水中有害物質的特點，陝西神木化學工業有限公司選擇序批式活性汙泥處理法(SBＲ)對廢水進行處理，但在系統執行過程中，濃密池、SBＲ池等產生的汙泥含水量大，汙水與汙泥分離效果差，壓濾機壓出的泥餅不成形，汙水與汙泥又回到前系統，前系統又將汙泥帶入SBＲ池，造成SBＲ池中汙泥沉降比增大，減緩了活性汙泥中微生物的繁殖生長，造成汙水處理效果較差。因此，如何將汙水與汙泥有效分離，並經壓濾機壓榨後形成泥餅予以回收處理，成為亟需解決的難點。
1汙水處理站的主要任務
汙水處理站主要接收氣化、合成裝置產生的工藝廢水及生活汙水，汙水經過混凝及均衡調節等工序，送入SBＲ池進行生化處理，完成脫除COD、NH3-N的過程，達到《汙水綜合排放標準》(GB8978—1996)二級標準後進行排放。汙水處理站年執行時間按8000h設計，處理能力為52t/h(包括工藝廢水42t/h和生活汙水10t/h)。
2汙水處理工藝
汙水處理主體工藝採用序批式活性汙泥法(SBＲ)，主要工藝步序為:進水曝氣—好氧曝氣攪拌—厭氧攪拌—靜置沉澱—排放。其去除BOD、NH3-N等有機物的基本原理是:好氧曝氣時，在好氧微生物及亞硝酸菌、硝酸菌的作用下對有機物進行分解;厭氧攪拌時，進行反硝化反應。序批式活性汙泥法(SBＲ)由兩組SBＲ生化反應池組成，交替工作，一個工作週期為8h(進水曝氣2h、厭氧攪拌2h、沉澱3h、排水1h，工作週期及各階段用時可根據執行情況適當調整)。進水階段同時進行曝氣;每組池內設定4臺碟式射流曝氣器和2臺剩餘汙泥匯出泵(反應池內剩餘汙泥由汙泥匯出泵排至汙泥貯池)。出水由潷水器將上層清液排出。調節池、高效濃密池等單元用於穩定水量和水質，去除水中大部分懸浮物及影響生化處理的Ca2+等。
2.1預處理
氣化廢水透過廠區管道進入廢水調節池，在調節池中實現水質、水量的均化;同時，在廢水調節池中設定穿孔管路進行曝氣攪拌，防止懸浮固體和顆粒在池底沉積。調節池廢水由提升泵(一用一備)打入一級攪拌反應槽內，在攪拌反應槽內投加磷酸和氫氧化鈉，用於去除水中影響生化處理的Ca2+，充分攪拌混合反應後流入二級攪拌反應槽，並投加混凝劑和絮凝劑進行充分混合。出水流入濃密池，在混凝劑和絮凝劑的作用下，水與固體懸浮物分離，上部的上清液溢流至均衡池，底部的沉澱物透過汙泥泵送至汙泥貯池。均衡池接收兩路來水，一路為工藝廢水，另一路為生活汙水，兩路水在均衡池中透過其底部鼓入的空氣攪拌後，由二級提升泵(一用一備)送至SBＲ反應池。
2.2生化處理
SBＲ反應池中，在曝氣階段，迴圈水泵(四用一備)、鼓風機(一用一備)啟動，補充水中的溶解氧，水中COD、NH3-N等在微生物的作用下得到氧化，產物為CO2、H2O和硝酸鹽(NO－3);在厭氧攪拌階段，迴圈水泵(四用一備)執行，加入適量甲醇補充碳源，水中的硝酸鹽(NO－3)在反硝化細菌的作用下還原為N2而從水中逸出。經沉澱階段後，由安裝於反應池末端的潷水器將上層的清液排至清水池，在清水池中取樣分析，各項指標達標後清液排出廠外。
2.3汙泥處理
汙水處理站產生的汙泥主要包括濃密池的化學汙泥和SBＲ池產生的剩餘活性汙泥。上述汙泥透過各自的汙泥泵排入汙泥貯池，再由汙泥處理系統的汙泥螺桿泵抽到過濾機進行脫水處理，將汙水與汙泥分離，汙水繼續回到生活汙水井，再次迴圈處理，汙泥則壓成泥餅，按照危險固體廢物的程式處理。但實際執行過程中，由於汙泥螺桿泵抽出的汙泥濃度低、含水量大、汙泥量少，在過濾機濾布上流動性大，難以壓成泥餅。
3汙水與汙泥分離效果差的解決辦法
3.1汙泥處理系統工藝改造
經分析，汙泥壓榨過濾機為間歇式工作，當汙泥貯池的液位達到80%～90%時，汙泥壓榨系統啟動，此過程中池內上層為清液，下層為汙泥濃度較大的汙泥，啟動螺桿汙泥泵後，由於螺桿汙泥泵打量較大，而汙泥貯池上部清液黏度小、流動性好，下部汙泥黏度大、流動性差，故在螺桿汙泥泵啟動的前幾分鐘，抽出的汙泥濃度低、含水量大、汙泥量少，造成壓榨效果差。為此，對原有汙泥處理系統進行工藝改造，即在汙泥貯池中上層加裝1條汙泥貯池上清液排水管線，每次啟動汙泥壓榨系統前，先開啟上清液排水閥，使汙泥貯池上層的清液自流至生活汙水井再次迴圈處理，剩下的下層汙泥再用汙泥螺桿泵送至汙泥壓榨機進行壓榨處理，從而提高汙泥的處理率。
3.2汙泥處理系統加藥工藝最佳化
為使水與汙泥得到更好分離，一般採用投加聚合氯化鋁(PAC)、聚丙烯醯胺(PAM)的方式對汙水中的懸浮物粒子進行吸附、絮凝。為比較PAC和PAM的吸附、絮凝效果，從加藥量、加藥時間、加藥位置、經濟投入等方面多次進行試驗與對比，得出如下結論。聚合氯化鋁(PAC)是一種高分子混凝劑，透過壓縮雙層、吸附電中和、吸附架橋、沉澱物網捕等作用，使水中細微懸浮物粒子和膠體離子脫穩，繼而聚集、絮凝、混凝、沉澱，從而達到淨化處理效果。PAC的投加方法:將固體PAC按照1∶3的比例加水溶解為液體，然後加15～20倍清水稀釋配製成濃度為12%～16%的藥劑。一般1000t汙水需投加50～75kg的.PAC，成本在130～195元。聚丙烯醯胺(PAM)分子能與分散於溶液中的懸浮物粒子架橋吸附，有著極強的絮凝作用。PAM的投加方法:先將PAM固體顆粒溶解成濃度為0.1‰～0.3‰的水溶液(應在搪瓷、鍍鋅、鋁製或塑膠桶內配製，不可在鐵製容器內配製和儲存)，再加水稀釋至所需濃度後投加入汙水中，以便迅速發揮藥效。PAM溶液配製時，應慢慢地加入帶攪拌和加熱措施(PAM固體顆粒在30～40℃更易溶解)的溶解器中，並採用漸次加藥的方式，將PAM固體顆粒慢慢地投入水中，以便其均勻地在水中溶解，避免結塊。一般1000t汙水需投加1.5～3.5kg的PAM，成本在63～147元。需注意的是:PAM水溶液應做到現配現用，因為溶解液長時間放置後，其效能會逐漸降低;同時，配製好的溶解液必須進行攪拌，攪拌速度一般為60～200r/min，否則會導致PAM降解，影響使用效果。透過試驗比對，投加PAM，汙泥的絮凝效果、淨水速度提高20%，人員的勞動強度較投加PAC小很多，且投加費用也較投加PAC有所減少。為此，在帶式壓榨過濾機前增加1個PAM加藥混合器，增加藥劑與汙水充分混合的時間，提高汙泥的絮凝效果。
3.3汙泥處理系統工藝最佳化
汙泥處理的關鍵裝置———過濾機，其選型為帶式壓榨過濾機，處理能力為3～6m3/h，有效頻寬為1000mm，電機功率為0.75kW，而配備的螺桿汙泥泵流量為20m3/h，汙泥在過濾機濾布上沒有足夠的停留時間，造成汙泥順著濾布從兩邊流下，達不到順利壓榨的目的。另外，因汙泥壓榨過濾機為間歇式工作，每次在重啟裝置時，總會出現螺桿汙泥泵打不上量或汙泥堵塞管道的問題。為此，對工藝操作進行以下最佳化:透過調節閥門開度、調整過濾機轉速並在過濾機頂上增加1層濾布等手段，找出汙泥壓榨過程水量平衡點，實現汙泥順利壓榨;對於管道堵塞問題，增加1臺沖洗水泵，在每次汙泥壓榨完畢後，及時對汙泥管道及PAM加藥混合器、帶式壓榨過濾機等裝置進行沖洗。
4結束語
汙泥能否及時、有效地處理，對汙水處理站出水指標影響也很大。甲醇行業汙水處理站序批式活性汙泥處理工藝(SBＲ)，主要以反應池中活性汙泥微生物分解、硝化汙水中的有毒有害物質，反應池中的微生物繁殖很快，剩餘活性汙泥及其他沉澱物對反應池的處理能力影響很大。我公司汙水處理站由於汙水與汙泥分離效果差，汙水與汙泥又回到了前系統，前系統又將汙泥帶入SBＲ池，造成SBＲ池中的汙泥沉降比增大，減緩了活性汙泥中微生物的繁殖生長，造成汙水處理效果較差。採取上述最佳化改造措施後，取得了較好的效果。此外，生產過程中要嚴格控制反應池中的汙泥濃度和沉降比，將汙泥濃度控制在2～5g/L，沉降比控制在40～50。只要認真執行汙泥處理工序的工藝指標，就能實現汙水處理站的長、滿、優執行及出水的達標排放。
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