化工化纤废水处理及回用

化工、化纤废水处理及回用马家骅（天津石化公司，天津300271）摘要：化工、化纤工业废水，尤其是高浓度PTA、PET生产废水处理难度大、费用高、占地多。对PTA、PET生产废水利用空曝+纯氧曝气工艺对原系统进行了改扩建，在装置开车菌种培养20d后处理废水达标排放，COD＜100mg/L，再将排放水进一步深度处理后出水达中水标准，COD＜50mg/L，可回用作工业循环水补充水，绿化、冲厕用水。关键词：污水处理；接触氧化+纯氧曝气；污水回用；中水；效益概况为给天津石化公司新建20×104t/a聚酯5套工艺装置配套，天津石化公司对原污水处理厂进行了改扩建。改扩建内容为污水处理能力由原450t/h扩大到1245t/h；污水回用能力由200t/h扩大到400t/h。污水处理系统已于2000年4月改扩建完成并投用，做到一次投用成功，并处理污水达标排放。1污水来源及水质水量天津公司20×104t/a聚酯建成后新、老化工、化纤污水总量最高达1245t/h，COD总量52.8t/d，其中高浓度化工、化纤污水（COD＞1000mg/L）约有376t/h，中、低浓度生产生活污水（200＜COD＜1000）约有869t/h。具体如表1所示。表1污水厂污水来源状况序号名称主要成分水量/(t·h-1)COD/(mg·L-1)pH1原化工含油污水少量油3002006～92原化工氧化污水醋酸、甲醇、对苯二甲酸等40100002～43原涤纶有机污水涤纶油剂13100004～74原生活污水3002006～95新增PTA污水醋酸、对苯二甲酸18557004～66新增PET污水涤纶油剂68.250005～77新增PX装置污水少量油、Cl-、S2-、NaOH6010006～98新增动力站污水16.55006～99新增其它配套装置污水334006～910新增生活污水264006～911新增清净下水4032006～9合计1244.7注：PTA为对苯二甲酸PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯处理后的水况要求如表2所示。表2处理后水况要求序号排放要求COD/(mg·L-1)pH水量(t·h-1)达标排放＜1006～88002原中水＜406～82003新增中水＜506～82002污水处理改造扩容工艺方案的选择[1]从表1可以看出20×104t/a聚酯新增污水中以PTA（对苯二甲酸）装置酸性污水最多，PET（聚酯）装置次之，所以对新增装置污水处理实际上是对PTA污水的处理兼顾PET污水。国内现有PTA污水处理工艺采用两级好氧或厌氧+好氧。具体情况见表3。表34个厂处理污水情况比较厂名处理方法处理水量/(m3·h-1)进水COD/(mg·L-1)COD去除率/%开车需用/月出水COD/(mg·L-1)容积负荷/(kg[COD]·m-3·d-1)备注扬子石化厌氧+好氧350630076.2615003需继续处理仪怔化纤厌氧+好氧12863009066002.1需继续处理乌石化厂两段好氧605000981＜1002.1达标排放天津石化原处理污水两段好氧(空曝+纯氧曝)5310000991＜1002.66达标排放注：以上数据均为1998年以前运行数据天津石化公司原DMT（对苯二甲酸二甲酯）污水（其组份和性质类似PTA污水）处理方法为接触氧化（空曝）+纯氧曝气工艺。其纯氧曝气池为密闭式，高纯氧气直接输入池内，利用曝气机叶轮旋转搅拌污水，使氧气充分与污水接触，该工艺流程短，占地少，污泥量较少，处理效果好，高浓度废水可经两段处理后达标排放。由于该工艺成熟，且水质主要成分与新建PTA装置污水相似，原污水处理厂比邻空分厂，高纯度氧气来源充分。如果将新污水与老污水放在一起处理，可以充分依托老厂，通过适当改造扩建，既节约用地也可节约投资，同时还能做到污水处理综合利用，故决定新改扩建的污水处理仍采用空曝+纯氧曝气工艺。3污水处理工艺简介（空曝+纯氧曝法）[2]由于新建20×104t/a聚酯各装置的废水均集中送原污水处理厂，所以污水处理厂的改造扩建工作的设计思想是：将新老工艺统一模式；新老污水统一安排；新老设施统一考虑；处理后的污水统一利用。污水处理改扩建工艺流程见图1：中国城镇水网流程说明：新增PTA废水、PET废水和原化工有机废水属高浓度污水，通过各自管道送入新建的中和配水池，在此调整pH值并用空气搅拌使之混匀。事故状态时污水可送入调节池（新建）储存，正常时逐渐返回中和配水池。中和配水池调整后的污水送入新建的均质池，池内用空气搅拌并使加入的营养盐混合均匀后，送入接触氧化池（旧池改造），污水在此进行一段生化处理，一段生化处理后的污水提升到接触氧化沉淀地（扩建）进行泥水分离，污泥排至储泥槽，污水从池上溢流至混合池。接触氧化后的污水进入混合池（旧池改造）后，再加入新增的芳烃装置污水和原化工含油污水，池内有空气搅拌，使三种水混合均匀。该废水用泵送入三个纯氧曝气池，Ⅰ为原纯氧曝气池（233m3/h）；Ⅱ新建大纯氧曝气池（处理量：770m3/h）；Ⅲ新建小纯氧曝气池（处理量：250m3/h）。三个纯氧曝气池为密闭式顺流工艺流程，工作原理相同，只是系列Ⅰ、Ⅲ为一条生化处理线，系列Ⅱ为两条生化处理线。所有处理线均为一线四段，氧气和污水从第一段进入池内并依次通过各段，使废水逐步生化。废水、废气由第四段排出。混合池污水进入纯氧曝气池的同时，低浓度生活污水和清净污水也用泵泵入池中，使进入池内的污水COD调整到1500mg/L。氧气和污水进入纯氧曝气池一段池，池内装有表曝机。氧气和污水在池中经隔气板和隔液板顺流到下一段，再由下一段表曝机再曝气直至第四段。经纯氧曝气池后，出水COD可小于100mg/L，去除率达93％。通过四段连续曝气而使氧气利用率可达88％～90％，其四段好氧量分配比大约为50:26:15:9。氧气消耗＜1.2m3/t废水（设计值）。纯氧曝气池中没有在线溶解氧检测仪，COD检测仪等，检测数据送入DCS系统，池内同时设有烃含量超标报警和连锁。通过DCS系统的控制对污水进量、氧气进量、氧气转化量、尾气氧含量、池中污水COD等检测数据调整来达到污水处理自动化和安全生产。纯氧曝气后的污水分别进入终沉池。终沉池为幅流式，配有旋转刮泥机。泥水在此分离后，活性污泥大部分回流到纯氧曝气池（增加反应活性），多余部分进入储泥槽。污水从池上部溢流达标排放。表4为纯氧曝气池投入运行后几个月的数据。4污水综合利用由于天津地区水资源严重缺乏，天津石化公司新建20×104t/a聚酯工程建成后用水量新增(3-4)×104t/a，为节约用水，在这次污水厂改扩建中增加了污水回用的内容，其流程如下：通过上述处理，使出水（中水）COD≤50mg/L，浊度≤10度，达到“生活杂用水水质标准”（CJ25.1-89）。具体数据见表5。该中水主要用于工业循环水补充水，厂区绿化用水，同时也部分送生活区冲厕用。改扩建后中水能力。其中，污水厂原有中水（回用污水）200t/h，新建重水200t/h，新建中水全部用于循环水补充水。天津20×104t/a聚酯原设计循环水补充水400t/h，现利用中水200t/h，新鲜水减少用200t/h，则节约新鲜水160×104t/a（按年运行800h计）。大津石化公司从120km外取水，成本2.2元/t，从污水达标排放开始，进一步深度处理成不需1.00元/t。则(2.2-1)×10=192万元/a。污水回用工程从絮凝沉降开始到中水产出包括中水泵房及循环水补水线，工程投资大约400万元，则400/192=2.1a可回收投资。由于使用中水做循环水，不仅减少新鲜水用量，也相当于每年少排污160×104t水，加上排污费和污水处理费则每使用1t新鲜水相当于4元成本费，隐性效益为1.8×160=288万元（污水处理费未计入）。表4纯氧暖气经沉地各月操作数据日期/月6789101112进水量/(t·h-1)PTA124123155167179214181PET12.37.6817171918Ⅰ（原）最高96124589050最低2921停停413128纯氧曝气平均51.837474838终沉池出水CODⅡ（大）最高5377121741146977最低29212845663730平均37.543579.1857904945Ⅲ（小）最高142最低22停停停停停停平均42中水COD最高48676852544842最低14131619251812平均26.5732.7847.4735363025从表内数据看：①污水总量尚未达到设计量，故有一个纯氧曝气池未使用；②使用的曝气池出水平均值大大低于100mg/L，说明纯氧曝气工艺处理高浓度PTA污水是可行的。表5生活条用水水质标准[3]和各月实际分析数据表[4]项目厕所冲洗便器城市绿化（标准）9月10月11月12月浊度/度105.722.324.332.88溶解性固体/(mg·L-1)1200悬浮性固体/(mg·L-1)1064235937色度/度303515155臭无不快感无无无无pH值6.5～9.06.66.96.986.7BOD/(mg·L-1)10COD/(mg·L-1)5018.534.73021.8中国城镇水网氨氮/(mg·L-1)20未检出2.234.623.39总硬度(CaCO3计)/(mg·L-1)450396.4323229.2394.4氯化物/(mg·L-1)350345335375364.5阴离子合成洗涤剂/(mg·L-1)1.00.710.690.160.22铁/(mg·L-1)0.41.320.360.670.43锰/(mg·L-1)0.10.250.150.150.17总大肠菌群/(mg·L-1)32.42.310＜3从以上数据可以看出，出水水质基本达到“生活杂用水水质标准”（CJ25.1-89）的要求。5结语①天津石化公司因地制宜以纯氧曝气工艺处理化工、化纤污水在国内尚属首家，有较好的经济效和社会效益。②纯氧曝气具有气液共流能耗低，氧气利用率高，污水停留时间短，装置占地小，效率高，利于污泥沉淀分离的特点。废气排入大气，可靠性、安全性强。③废水可综合利用，不仅降低了总成本，而且节约了用水，保护了环境，利国、利民、利企业。参考文献：[1]殷渝强．天津石化公司污水厂改扩建调研报告[R]．天津：天津石化公司，1997．[2]天津石化公司污水厂改扩建初步设计文件[R]．北京：石油化工工程公司，1999．[3]CJ25.1-89，生活条用水水质标准[S][4]天津石化公司污水厂改扩建后操作数据和水质分析报告[R]．污水厂，2000．中国城镇水网