肖羽堂
(中國科學院大連化學物理研究所環(huán)境工程室， 大連 116023)

　　摘要 采用水解酸化—到置的膜微孔曝氣生物接觸氧化A/O工藝—膜微孔曝氣生物接觸氧化塔—混凝沉淀—過濾—消毒處理工藝集成系統(tǒng)處理含甲醇工業(yè)廢水，在原水水質(zhì)為含甲醇0.03%-5%，pH 6-10, SS為30-100mg/l, COD_cr為200-500 mg/l條件下，處理系統(tǒng)出水達冷卻塔循環(huán)用水要求。
　　關(guān)鍵詞 甲醇廢水 處理 回用 生物接觸氧化

　　我國不僅水資源貧缺，而且還伴隨著日益嚴重的水環(huán)境污染問題^[1-7]。為緩解水資源的供需矛盾，迫切需要研究開發(fā)經(jīng)濟、高效及方便可行的污水處理與回用新工藝。因此，本研究將某油田甲醇廠排放含甲醇有機工業(yè)廢水進行處理與回用，作為本廠循環(huán)冷卻塔補充水。對于解決我國缺水問題意義重大,為我國工業(yè)廢水處理與資源化應用開辟了一條新途徑。對于緩解環(huán)境污染和消除水體嚴重污染,保護人民身體健康,影響深遠。有利于推動我國工業(yè)廢水處理與回用技術(shù)的應用和發(fā)展。該研究成果在化工等工業(yè)廢水處理中應用前景巨大。

1 廢水水質(zhì)水量及處理要求

1.1 廢水水質(zhì)水量
　　根據(jù)廠方提供的資料, 廢水含甲醇0.03%～5%，COD_cr為200～500mg/l，BOD₅=95～270mg/L，BOD₅/COD_{c r}= 0.450，廢水pH為6.7～10.2。該廠廢水約為298 t/d，每小時污水處理量約為12噸。
1.2 處理要求
　　所排放的廢水要求處理后CH₃OH <0.0001%, COD_cr，pH，色度和電導率等達到工業(yè)循環(huán)冷卻水補充用水要求。具體要求見表1所示。

表1 循環(huán)冷卻塔水質(zhì)指標要求 項 目 指 標 項 目 指 標 pH 6～9 CI^- (mg/L) <300 濁度（度） <5 T-P (mg/L) <1 電導率（硬度以CaCO₃計） <300 COD_{C r}(mg/L) <40 總硬度（硬度以CaCO₃計） <200 NH₃-N (mg/L) <1 總堿度（硬度以CaCO₃計）
　　　　Ca²⁺ (mg/L) <150
<36 細菌總數(shù)（個/mL） 冬季<5×10⁵
夏季<1×10⁵

2 處理工藝

　　根據(jù)該廢水的特點，先設厭氧水解調(diào)節(jié)池以提高廢水可生化性，再用膜微孔曝氣生物接觸氧化好氧處理去除廢水中大部分COD。然后用兼氧細菌接種缺氧處理去除廢水中部分COD，并提高廢水的可生化性。再用好氧內(nèi)循環(huán)曝氣生物塔處理去除廢水中剩余的COD。處理工藝系統(tǒng)以生物降解有機物為主，后設配套的活性炭深度處理工藝，以確保整個處理工藝出水滿足要求。處理工藝流程設計如圖1所示。

　　由于廢水水質(zhì)和水量波動大，不利于生物處理，因此生化處理前必須設水解調(diào)節(jié)池，確保生物后續(xù)處理作用穩(wěn)定。由于排放的廢水對一般好氧菌有明顯的抑制性，COD去除效果差。因此，在曝氣生化塔前設倒置的膜微孔曝氣生物接觸氧化A/O 反應池，確保有機物在生物組合反應器內(nèi)得到較充分降解，去除大部分COD，同時提高廢水的可生物降解性，為后續(xù)好氧生物處理創(chuàng)造有利條件。廢水經(jīng)倒置的膜微孔曝氣生物接觸氧化A/O工藝處理后，COD去除率高，可生化性提高，對后續(xù)好氧生物也無抑制作用，因此有利于進行后續(xù)好氧生物處理。在膜微孔曝氣生化塔內(nèi)充分曝氣供氧的條件下，廢水中剩余的有機物在好氧菌作用下充分利用水中溶解氧得到充分降解和去除，廢水COD達回用要求。好氧生化塔處理后出水仍含有一定量的懸浮物、細菌和雜質(zhì)，需再經(jīng)過后續(xù)物化混凝和和活性炭過濾處理，通過生物絮凝和物化混凝協(xié)同作用，將水中的懸浮物雜質(zhì)細菌和部分難降解有機物有效除去，使出水COD等指標達回用水質(zhì)要求。
2.3 主要構(gòu)筑物及設備設計參數(shù)
2.3.1 水解調(diào)節(jié)池
　　水解調(diào)節(jié)池主要是調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量并提高廢水可生化性，尺寸為15×6×2.5m, 有效容積200m³。池體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在池中同時加入少量的微生物所需氮、磷等營養(yǎng)。
2.3.2 倒置的膜微孔曝氣A/O反應池
　　廢水通過倒置的A/O反應池處理后，大部分易生化降解的有機物得到除去，同時難生化降解的有機物的可生化性得到一定明顯改善。由于兼性菌的降解作用，降低廢水生物毒性，提高其可生化性，為后續(xù)曝氣生物氧化塔處理創(chuàng)造有利條件。尺寸為6×5×4.5m,有效容積為110m³。池中布設組合填料和膜微孔曝氣系統(tǒng)。
2.3.3 曝氣內(nèi)循環(huán)生物反應塔
　　該塔的作用是將水中剩余的大部分有機物質(zhì)在好氧條件下得到降解，從而有效地去除水中有機物質(zhì)，尺寸為塔高9 m，直徑1.8m,有效容積為17m³。池中布設彈性立體填料和膜微孔曝氣系統(tǒng)。
2.3.4混凝沉淀池
　　該池的作用是對好氧內(nèi)循環(huán)生物反應塔出水進行混凝沉淀，去除懸浮物，降低水中濁度，進一步去除有機物和色度等。尺寸為2×1×4.5m,有效容積8m³。
2.3.5 BAC過濾器
　　通過活性炭濾料的過濾、攔截等作用，將懸浮物、不能生化降解的物質(zhì)有效除去，使出水達回用標準要求，尺寸為φ1200mm、H 2200mm,有效容積約2.2m³。采用活生炭吸附與過濾材料。
2.3.6 消毒罐
　　用以貯存處理后的回用水，對回用水質(zhì)起穩(wěn)定調(diào)節(jié)作用，同時為回用水提供與消毒劑充分接觸反應的時間。尺寸為φ1600mm、H 2000 mm, 消毒罐有效容積3.6 m³。
　　BAC過濾器出水采用ClO₂消毒處理。采用經(jīng)濟高效的BD系列ClO₂發(fā)生器，設備占地2.0m², 每噸水運行費用低于0.05元/噸水。 設備操作簡單，安全可靠，不用維修。設備全自動運行，無需專人看守。

3 廢水處理操作運行條件

3.1 倒置的膜微孔曝氣A/O處理工藝
　　控制反應器前端水溫30℃，pH值6～8，DO 3～5mg/l，補充N和P等，使廢水中的BOD:N:P=200:5:1。
3.2 曝氣內(nèi)循環(huán)生物處理工藝
　　控制水溫27～30℃，pH值6～8，DO=2～4mg/l，補充N、P，使廢水中的BOD:N:P=100:5:1。
3.3 混凝沉淀處理工藝
　　控制水溫20～30℃，pH值6～8，投加PAC。
3.4 BAC反應塔
　　控制水溫10～30℃，pH值6～8，DO＞4mg/l。CODcr﹤30mg/l。
3.5 消毒工藝
　　控制水溫10～30℃，pH值6～8，DO＞4mg/l。CODcr﹤30mg/l.。

4 運行結(jié)果與討論

　　本工程投入運行以來，處理效果一直穩(wěn)定，出水水質(zhì)良好。運行處理結(jié)果見表2所示。從表2可以看出，采用水解酸化—倒置的膜法A/O工藝—曝氣膜生物接觸氧化塔—混凝沉淀—過濾—消毒處理工藝系統(tǒng)處理含甲醇工業(yè)廢水，在原水水質(zhì)為含甲醇0.03%～3%，pH 6～10, 濁度為23.5～34.7度, COD_cr為200～500 mg/l條件下，系統(tǒng)出水CODcr、甲醇、電導率、硬度（CaO）、pH、濁度和色度等各項水質(zhì)指標均滿足該廠工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)標準要求。

5 運行成本與投資費用

5.1 運行成本
　　(1)電費: 0.40～0.50元/噸水; (2)藥劑費: 0.10～0.15元/噸水。則每噸水運行費用: 0.50～0.65元/噸水。
5.2 投資費用
　　土建費用：包括消毒處理反應、混凝沉淀池和污泥濃縮池等在內(nèi)，共計3.6萬元;設備：包括格柵、提升泵、計量泵、混凝加藥裝置、鼓風機、污泥泵、電氣控制系統(tǒng)、管路及材料、污水管道及支架等35.7萬元；膜法A/O反應池17.6萬元，內(nèi)含組合填料，微孔曝氣系統(tǒng);曝氣反應塔7.7萬元，內(nèi)含彈性立體填料和微孔曝氣系統(tǒng); BAC過濾罐5.7萬元，內(nèi)含活性炭等濾料; 安裝費1.2萬元; 設計費2.1萬元; 調(diào)試費2.6萬元; ClO₂發(fā)生器設備1.7萬元。
　　工程總造價為84.2萬元。

表2 處理結(jié)果統(tǒng)計值范圍 水 質(zhì) 項 目 進 水 生物組合系統(tǒng)出水 BAC出水 備注 CODcr 288～494mg/l 14～30 mg/l 7～20 mg/l 甲醇 0.33～2.9% <0.0002% <0.0001% pH 6.8～9.2 7.2～8.3 7.5～8.2 濁度（度） 23.5～34.7 17.0～23.0 1.5～2.7 電導率（硬度以CaCO₃計） 130～357 101～289 117～233 總硬度（硬度以CaCO₃計） 167～211 134～177 129～164 總堿度（硬度以CaCO₃計） 110～178 106～125 98～117 Ca²⁺ (mg/L) 16～34 12～21 14～24 CI^- (mg/L) 40～90 36～53 42～39 T-P (mg/L) 1.74～2.2 0.34～0.37 0.16～0.21 NH₃-N (mg/L) 0.48～1.1 0.03～0.04 0.01～0.03 細菌總數(shù)（個/mL） 冬季8.9×10⁶
夏季3×10⁷ /
/ 冬季3×10³
夏季5×10³

6 結(jié)語

　　采用水解酸化—到置的膜微孔曝氣生物接觸氧化A/O工藝—膜微孔曝氣生物接觸氧化塔—混凝沉淀—過濾—消毒處理工藝集成系統(tǒng)處理含甲醇工業(yè)廢水，在原水水質(zhì)為含甲醇0.03%～5%，pH 6～10, SS為30～100mg/l, COD_cr為200～500 mg/l條件下，處理系統(tǒng)出水達冷卻塔循環(huán)用水要求。
　　該處理工藝系統(tǒng)先進合理，運行穩(wěn)定、可靠，具有操作簡單，出水水質(zhì)穩(wěn)定，投資省，運行費用低等許多優(yōu)點。比較適合各種有機工業(yè)廢水處理與回用，易于推廣應用。

參考文獻
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　　作者簡介 肖羽堂, 男, 1966年10月出生, 同濟大學環(huán)境工程學院博士，現(xiàn)為中國科學院大連化學物理研究所環(huán)境工程研究室博士后, 副研究員。主要從事水與廢水處理技術(shù)研究以及可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境保護戰(zhàn)略對策研究, 發(fā)表論文40余篇, 多篇被美國EI收錄。
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