化纤厂废水处理技术改进措施的探讨张春燕

黑龙江石油化工1996年化纤厂废水处理技术改进措施的探讨张春燕刘震魏红大庆石油化工总厂环保处哈尔滨师范专科学校摘要对国内外废水脱氮技术应用效果进行分析和比较,就大庆石油化工总厂化纤污水处理场现状和存在的间题以及污水处理装置工艺技术的改进途径进行探讨。关健词:化纤废水污水处理生物处理1前言大庆石油化工总厂化纤厂(以下简称化纤厂)每天排放约2400t化纤废水,该废水主要含丙烯睛、乙睛、丙睛、氰化物、氰醇、丙烯酸甲醋、异丙醇、丙烯醛、硫氰酸钠、硫酸按及复合油剂等。其特点是毒性较强,浓度较高,波动范围较大。目前,该废水采用活性污泥法及接触氧化法串联工艺进行处理,处理结果如表1。表1化纤废水处理场运行处理结果______」993年2竺8月份平均值关m只.1户看,主要包括两大类:第一类为悬浮增长脱氮工艺;第二类为附着增长脱氮工艺。但这两类工艺的脱氮原理是一致的,中心过程都是硝化和反硝化。所谓硝化就是废水中的氨氮在硝化菌的作用下,将氨氮转变为硝态氮(N03一、NOZ一)的过程;反硝化是指硝态氮在缺氧条件下,经异养反硝化菌的作用被还原为氮气的过程。废水经过硝化和反硝化过程达到脱氮目的。上述过程的反应式如下〔`]硝化过程:ZNH;·+402塑些鱼ZNo3一+4H·十ZHZo+Q项目水量八.h一’COI)。:NH3一N丙烯腊seN一eN一乙睛进水100136258148845.9116曝气池出水100301165痕量痕量0.4痕量终排水100162129痕量痕量0.2痕量去除率/%1008810010097100从表1看出,该装置对丙烯睛、乙睛、硫氰酸根等物质处理效果较好,去除率达100%。只有NH3一N没有去除,其终水反而比进水增加了许多。这是由于废水中含氮有机物经过徽生物作用转化成NH3一帕勺缘故。终排水NH3一H从入水的58mg/L升至129mg/L。国家规定的一级排放标准小于25mg/L,二级排放标准小于40mg/IJ。现在该污水场执行国家二级排放标准,实际排水NH厂N高出规定标准三倍多,NH厂N超标已成为化纤厂急待解决的问题。2国内外废水脱氮技术现状废水生物脱氮工艺从徽生物存在形式反硝化过程:SC(有机)+4NO3一+ZHZO一SCO:+ZN:+4OH-依据上述原理,产生多种生物脱氮流程。2.1悬浮增长脱氮工艺系统该系统有机物降解、反硝化过程可分别在三个槽中进行,也可在两个或一个槽中进行,分别称为一段法、二段法和三段法z[]·三段法是将三种不同类型细菌(BOD氧化菌、硝化菌和反硝化菌)在不同环境下分开培养,所以其BOD去除率,硝化及反硝化率都很高。二段法的硝化、脱氮过程是分开进行的。该法工艺稳定、温度效应不敏感,对硝化作用有毒的化合物有缓冲作用的特点。在一段法中,有机物的去除和硝化反应同时发生,如果硝化菌的增长速度足以补偿因排泥而损失的硝化菌量,则可保持硝化作用。此工艺过程较稳定,但由于BOD去除和硝化反应在同一槽中发生,前者使硝化反应速度降DOI:10.16049/j.cnki.lyyhg.1996.01.016第1期黑龙江石油化工低,出水氨氮含量高。二段法、三段法投资较高,生产的污泥量也较大。1980年,美国曾对这些流程进行了大量调查,结果表明一段法略占优势[’]。以上各法有一个共同缺点,就是在反硝化槽中需另加有机碳源(一般为甲醇)。依据反硝化反应式,还原1.OOmg氨氮需有机碳2.86mg,这就使处理成本大为增加。为此,后来又开发了一种分段注入法[礴〕,其流程见图1。用进水中的有机碳源。同时,大量的回流对进水COD进行有效的稀释,为硝化段提供必要的环境条件(硝化要求低有机碳)。另外前置的反硝化使碱度增加又可促进后面的硝化,这样就形成A/(系统。目前,该法在日本、南非、美国、德国及加拿大等国已有较大规模的应用。加拿大杜邦公司的污水处理厂成功地开发该系统流程[6〕,见图2。进水厌氧l好氧出水进水旁路约占10%一20%进水气槽曰硝化槽曰板硝生匕出水过滤器回洗水回流污泥图1分段注入式流程所谓分段注入法就是将原废水的一部分(一般为10%一20%)直接引入脱氮槽,以此作为有机碳源。这种方法虽然费用较低,但由于全部进行反硝化需加过量有机碳源,所以处理水质量往往难以保证。2.2附着增长脱氮工艺系统该系统主要特点是徽生物菌体生长在固定床上,而不是悬浮于废水中。该法的流程与悬浮法大体相同,只是省去污泥回流部分。近年来,半软性及软性填料的问世和运用大大增加其比表面积,使该法显示出活泼的生机。该法特别适合于废水的脱氮,因为它省去一个不好控制的泥龄间题。为此,日本建设省1980年发表通告,将该法列入中小型污水处理场首先推荐采用的处理工艺51[。2.3A/O法脱氮工艺系统(循环法脱氮)无论是悬浮增长系统,附着增长系统中的一段法、二段法、三段法还是分段注入法,都存在着一定的缺陷。前者处理成本较高,后者处理水质难以保证。七十年代中期,人们发现,如果把硝化含NOx一的废水回流到处理系统的前端缺氧段进行反硝化,就可以利图2加拿大杜邦公司废水处理流程1一浮选2一过滤3一污泥回流4一混合液回流该公司生产尼龙中间体、丙烯系列纤维及化学品。其废水水质为TOC50nrL,砚)D15O0nrg/L,N(入一N160mg/L,TKN15伽19/L,N3H一N75ing八J。水量为450t/ho该装置自运行以来,处理效果良好,其中TOC去除率在95%以上,NOx一N去除率为98%,平均脱氮率为0.19kg/kgMLvSS.D「6〕。英国纳森特拉斯糖厂的废水处理设施建于1978年,也采用了A/O流程,其流程图见3,该废水处理设施处理水量1.5万t/d,污泥回流比为0.5一1.5,混合液回流比为4.00运行结果表明,cOD去除率为90%以上,TN去除率达87%,反硝化率达97%,效果良好。混合液回流进水缺氧池曰好氧池卜叫二沉池出水-一~--争污泥回流剩余污泥图3英国纳森特拉斯糖厂废水处理流程我国自八十年代初期开始A/0污水生物脱氮技术的试验研究【8〕。1984年,杜赦林等用黑龙江石油化工1996年该系统对睛纶废水进行脱氮的试验研究取得良好效果[9]。1989年又成功地进行了中试,其中总氮的去除率达70%以上,COD的去除率达94%,现巳进入工业化实验阶段。到八十年代末期,AO/法在我国生活污水处理中得到大规模应用。天津纪庄子污水处理场和广州大坦污水处理场的处理能力分别达13万ta/和7.5万ta/,并取得良好效果。从1991年初至1993年8月也用该法对化纤厂废水分别进行小试及中试。根据现场实际情况,试验分别采用两种流程,见图4o(1)工艺改进应尽量利用现有的处理设施,尽可能节约投资。(2)改进后的工艺系统必须便于操作和管理,且运行稳定。(3)改进后的排水指标不仅应符合国家二级标准,还应接近国家一级排放标准。3.2各种流程的可靠性探讨(1)O/A/0工艺流程该法是将原曝气池及接触氧化池保留,在小调节池中加入填料,与接触氧化池组成A/0系统。具体流程如下:第I流程进水出水}}}翼11111111111格格格格肺肺氧氧氧氧氧氧化化污泥回流回流第n流程理知百茹矶州丽丽不闷.礴蔽硕.花万君黔回流图4化纤厂废水脱氮中试第I、第n流程这两种工艺流程均取得良好的结果〔`“]。在进水COD2000mg/L、TN200mg/I碑的情况下,处理水CO仪z50mg/L,NH3一N心smg/L,TN去除率为70%以上。该系统巳成为当今研究应用的热门课题。试验表明,A/O系统具有下列优点:氨氮去除率高;节省水处理药剂,脱氮过程中产生的碱可补充后段硝化过程中所消耗的碱,用原污水中的BOD成份作脱氮时的供氢体,无需另投甲醇等有机物[川;该法若利用膜处理,几乎无剩余污泥,可大大节约处理费用。因为污泥处理在污水处理中占有相当大的比重〔`,;]该法适于老式活性污泥系统的改造。3化纤污水处理系统工艺改进途径的探讨3.1工艺系统的改进原则污泥回流回流1:3这种流程的特点是无需另建池体,缺氧池可直接利用已有的小调节池。该流程经过中试,效果较好。中试的各项参数与现场的参数较接近【川。但该流程也有一个缺点,废水经曝气后有机碳降低约70%,这样在缺氧段有机碳偏低,缺氧池反硝化难以全部完成。如果把分段注入法与该法结合起来,即把原水的一部分引到缺氧池以增加有机碳源,可以弥补这个缺点。(2)缺氧一曝气一好氧系统该法也是利用小调节池,将其加入填料改作缺氧池,流程如下:接接触触氧氧化池池回流1:3该法优点是无需建大的池体,可充分利用现有的处理设施。但该法也存在较大的问题,因为该法有三倍的回流水,对中间的沉淀池来说,100t的来水增加到400t,污水在沉淀池中的表面负荷增加4倍,将达到2.7m3/mZ·h。而对于活性污泥法,沉淀池表面负荷最大不应超过15m,/m,·h[”],否则泥水难以分开,曝气池污泥将随出水流失,曝气池失去作用。要想维持该系统的正常运行,只有在曝气池后面增设沉淀池。这样该系统就需增加投入沉淀池及污泥回流泵房的投资。因此,采用该法应该慎重。(3)A/O/O工艺系统该法与缺氧一曝气一好氧系统不同的是在曝气池内加入填料并改为接触氧化池,整个流程如下:回流1:3本法优点是利用现有池体,可节省改造投资。此外,因为将曝气池改为接触氧化池,所以不存在曝气池后面的泥水分离问题。该法虽然增加一些填料的一次性投资,但是运行起来具有如下的好处:节省因曝气机运行所带来的动力消耗。现有四台曝气机运行,电机功率共为112kw,而接触氧化池供气所需的动力消耗很少,每年可节约资金10万元以上,相当于一次性填料投资的一半。该法因污水处理现场无动力设备,所以运行较平稳,管理也方便。该法还解决了曝气池的污泥处理问题,节省了污泥处理所需的费用。A/O/O工艺系统经过现场中试,效果良好,试验得到的参数与现场实际相吻合。所以本系统是解决化纤废水氨氮问题较好的方案之一。4结束语(l)通过以上的分析和比较,我们认为采用O/A/O或A/O/O系统是解决我厂化纤污水氨氮超标问题的较好方案。因为这两种方案均能充分利用现有的处理设施,无需另建池体,可以节省投资缩短施工工期。(2)将小调节池改为缺氧池,削弱了污水处理场的调节功能。但如果将大调节池入水改为多点引入,使其同时具有均质均量功能,可以弥补上述缺点。(3)无论采用何种系统,上游装置(污染源)的管理都是非常重要的。要想解决氮超标问题,必须先解决上游的硫按废液问题(硫按废液氨氮浓度高达几千mg/L,现在直接进入污水场)。使污水场入水总氮在25Omg/L以下,可保证污水处理场的正常运行。参考文献IWatResl977,(11):897一9252刘凤元.化工环保,1987,(6):73栗林宗人.下水道协会志.1954.21(21):2454山内.化学工场,1975,19(10),695余渔申.生物接触氧化处理废水技术,中国环境科学出社,19916T.R.Bridle,JWPCF、1979,51(1)1277徐亚同.废水生物处理的运行与管理,华东师范大学出版社,19898徐亚同等.上海环境科学,1983,2(3)9杜赦林等,中国给水排水,1987.3(5)10胡万昌.余政哲等,石油化工环境保护,1993,(3)11张妓.石油化工环境保护,1990,(3)12杜赦林等.中国给水排水.1989.5(1)13秦麟源.废水生物处理.同济大学出版社.1989,242