淺談上海化學(xué)工業(yè)區(qū)污水處理廠處理工藝設(shè)計(jì)及其控制
2006-02-24 13:28:42
摘要：上海化學(xué)工業(yè)區(qū)污水處理場(chǎng)（簡(jiǎn)稱WTP）接納的污水組成成份復(fù)雜，排放的不確定性因素較多，濃度和負(fù)荷變動(dòng)幅度大，但污水基本屬可生化處理的，因而采用SBR/LD-PACT工藝，以適應(yīng)和滿足運(yùn)行方式靈活、應(yīng)變能力較強(qiáng)、出水達(dá)標(biāo)率較高的要求。SBR/LD-PAC工藝，由上海石化環(huán)境保護(hù)研究所開(kāi)發(fā)的低劑量粉末活性炭處理工藝（LD-PACT），并結(jié)合序批式反應(yīng)器（SBR）的基本工藝路線，使廢水處理達(dá)到最滿意的處理效果。
關(guān)鍵詞：處理工藝 SBR/LD-PACT工藝 廢水處理
論文作者：錢(qián)月琴
　　上海化學(xué)工業(yè)區(qū)(簡(jiǎn)稱SCIP)是上海市市級(jí)工業(yè)區(qū)，其開(kāi)發(fā)建設(shè)是化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的戰(zhàn)略部署，是市業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重大決策，也是環(huán)境綜合整治的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移。化工區(qū)總占地面積為23.4平方公里，其中一期工程占地10平方公里，一期工程分二階段建設(shè)，第一階段的生產(chǎn)裝置將是陸續(xù)建成投入使用，在2002年先期投產(chǎn)的項(xiàng)目有高化20萬(wàn)噸/年苯酚丙酮裝置，天原化工的PVC裝置，拜耳公司的雙酚-A裝置和多聚異氰酸酯裝置。根據(jù)國(guó)家環(huán)保“三同時(shí)”的政策規(guī)定，為了滿足先期投產(chǎn)項(xiàng)目的生產(chǎn)廢水、生活污水的處理達(dá)標(biāo)排放，需同期建設(shè)相應(yīng)的SCIP污水集中處理場(chǎng)（WTP），并在2002年12月建成投入生產(chǎn)運(yùn)行，為SCIP“持續(xù)、快速、安全、健康”的發(fā)展要求提供保障。
　　1水量水質(zhì)狀況及分析
　　1.1水量狀況
　　各生產(chǎn)裝置工業(yè)污水水量的分布狀況見(jiàn)表1-1。
　　表1-1  各生產(chǎn)裝置的工業(yè)污水水量狀況表

* 未計(jì)算初期雨水量。
　　除上述工業(yè)污水4800m3/d（199.9m3/h）外，估計(jì)施工期生活污水量約為500 m3/d（按每套裝置500人×50升/人.日×20套裝置同時(shí)施工計(jì)），再考慮到其它不確定因素及初期雨水，并預(yù)留適當(dāng)?shù)挠嗔浚狙b置的生產(chǎn)規(guī)模確定為日處理量7000 m3。
　　1.2 水質(zhì)狀況及分析
　　排入上海化學(xué)工業(yè)區(qū)污水場(chǎng)的各裝置的排放廢水，其主要污染物狀況見(jiàn)表1-2、表1-3。
　　表1-2  工業(yè)污水各污染物量排放分布狀況（排放標(biāo)準(zhǔn)有明確規(guī)定）

表1-3  工業(yè)污水各污染物量排放分布狀況(排放標(biāo)準(zhǔn)無(wú)明確規(guī)定)

　  從表1-2和表1-3初步可以看出，在WTP進(jìn)水中,無(wú)論是污水量還是各種污染物數(shù)量均主要來(lái)自高化苯酚丙酮裝置。
　　從排放的污水量角度而言，苯酚丙酮裝置占全部四套裝置排水量的78%,是WTP的主要污水來(lái)源。
　　從污染物總量角度而言，苯酚丙酮裝置同樣占全部四套裝置排放污染物總量的絕大部分，其中對(duì)排放標(biāo)準(zhǔn)有明確規(guī)定的CODCr、BOD5各占全部總量的72.9%和84.6%，甲醇為78.3%，苯酚為97.8%, 甲醛為100%。此外，在排放標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)明確規(guī)定的污染物，如丙酮、異丙苯、CHP、DBNA、AP、輕酮類(lèi)、羥基酮等幾乎都來(lái)自苯酚丙酮裝置。
　　1.3 進(jìn)水水質(zhì)的可處理性初步分析
　　對(duì)于污水中的若干主要污染物，根據(jù)有關(guān)資料提供的可氧化性和可吸附性狀況見(jiàn)表1-4。
　　表1-4  若干污染物的可處理性分析*

　　* 參考有關(guān)資料的數(shù)據(jù),可供參考
　　從表1-11可以看出，按業(yè)主和各企業(yè)單位提供的排放水水質(zhì)資料，若各污水達(dá)到完全混合狀態(tài)，平均計(jì)算濃度為:
　　CODcr=550～650 mg/L
　　BOD5=220～250  mg/L
　　BOD5/CODcr≈0.39
　　按一般的經(jīng)驗(yàn)判斷，污水的BOD5/CODcr比值≥0.3，可認(rèn)為是可生化的，本工程排放的污水BOD5/CODcr≈0.39，采用生化處理工藝應(yīng)當(dāng)是可行的。
　　從表1-2和1-3可以看出，本工程排放污水中的若干主要污染物，如苯酚、甲醛、甲醇、苯、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯等均具有不同程度的可氧化性。至于羥基酮、輕酮類(lèi)、CHP、DBMA、AP等因具體名稱不詳，無(wú)從查證，但從其功能基因可以看出：酮基、羥基的生化反應(yīng)活性在有機(jī)物各基因生物降解排序中名列前茅，可通過(guò)生物降解生成酸類(lèi)，再通過(guò)有機(jī)酸的β-氧化和三羧酸循環(huán)等途徑最終生成CO2和H20，并提供生物活動(dòng)所需的能量。
　　 從表1-4也可以看出，本工程排放污水中的若干主要污染物均可由活性炭不同程度吸附，其中活性炭對(duì)于苯、苯酚、乙酸乙酯、乙酸丁酯等吸附狀況均較好，對(duì)于這一特性也可以在選擇污水處理工藝中加上充分的利用。
　　2 處理工藝
　　2.1 PACT工藝簡(jiǎn)述
　　低劑量粉末活性炭處理工藝（Low Dose-Powdered Activated Carbon Treatment Process），簡(jiǎn)稱 LD-PACT。本工藝沿用PACT工藝基本圖式，按我國(guó)國(guó)情和條件，由上海石油化工股份有限公司環(huán)境保護(hù)研究所開(kāi)發(fā)，具有LD-PACT技術(shù)軟件包支持的廢水處理專(zhuān)用技術(shù)。低劑量粉末活性炭處理工藝(簡(jiǎn)稱LD-PACT)為上海市科技成果,登記號(hào)931900674，登記日1990年07月。
　　在反應(yīng)池中，活性炭（PAC）與活性污泥結(jié)合，有效增強(qiáng)廢水的處理效果，其有關(guān)參數(shù)見(jiàn)下：
　　（1）1克PAC儲(chǔ)氧能力500-700mg 可吸附20-200mg CODcr
　　（2）[PAC-AS]絮體直徑可達(dá)100-400μ，沉降性能顯著改善
　　（3）脫水性能有很大改善: 比阻[AS+PAC]<[AS],降低22-56%,
　　                     過(guò)濾產(chǎn)率[AS+PAC]>[AS]提高14-52%
　　（4）COD絕對(duì)去除量:          [AS+PAC]>[AS]+[PAC]
　　                              [AS+PAC]=（1.19～1.34）[AS]
　　                              [AS+PAC]=（1.38～3.46）[PAC]
　　（5） 反應(yīng)速率常數(shù)K :        [AS+PAC]=2.33[PAC]
　　                              [AS+PAC]=1.40[AS]
　　2.1  SBR/LD-PAC工藝
　　SBR/LD-PAC工藝，由上海石化環(huán)境保護(hù)研究所開(kāi)發(fā)的低劑量粉末活性炭處理工藝（LD-PACT），并結(jié)合序批式反應(yīng)器（SBR）的基本工藝路線，使廢水處理達(dá)到最滿意的處理效果。
　　在SBR生物反應(yīng)器中投加活性炭后可利用PAC在進(jìn)水階段的吸附作用，從而使混合液中有毒難降解污染物濃度減少，減輕對(duì)生物的抑制作用；在反應(yīng)階段，被PAC吸附的有機(jī)物通過(guò)生物解吸，降解后得以有效去除，同時(shí)PAC再生；在沉淀閑置階段，PAC進(jìn)一步再生后仍保持一定的活性；PAC本身也為生物的生長(zhǎng)提供很大的空間，從而提高SBR池內(nèi)污泥濃度；PAC表面是高濃度基質(zhì)、高濃度氧和高濃度污泥三相共存體系，為生化反應(yīng)創(chuàng)造了優(yōu)越條件，PAC與污泥之間存在良好的相互作用，增大了基質(zhì)的利用率，延長(zhǎng)了泥齡，從而提高了處理負(fù)荷和處理水質(zhì)；PAC與活性污泥結(jié)合，使絮體直徑增大，從而提高污泥沉降性能，并且也增強(qiáng)了污泥的脫水性能。因此，上海化學(xué)工業(yè)區(qū)污水場(chǎng)采用SBR/LD-PAC工藝，可以預(yù)見(jiàn)取得很好的處理效果。
　　2.2 工藝流程
　　上海化學(xué)工業(yè)區(qū)7000 m3/d污水處理裝置工藝流程,詳見(jiàn)圖6-1: 上海化學(xué)工業(yè)區(qū)7000 m3/d污水處理裝置工藝流程圖。

　　圖6-1: 上海化學(xué)工業(yè)區(qū)7000 m3/d污水處理裝置工藝流程圖

2.3 主要構(gòu)筑物及工藝參數(shù)
　　主要構(gòu)筑物是調(diào)節(jié)池、酸化池和SBR池。調(diào)節(jié)池和酸化池合建。它們的設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)下表2-1和2-2。
　　表2-1   調(diào)節(jié)單元主要工藝參數(shù)

表2-2   SBR主要工藝參數(shù)一覽表

　3 工藝控制
　　為了使污水處理裝置達(dá)到設(shè)計(jì)要求，確保出水指標(biāo)符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，需對(duì)影響處理結(jié)果的因素進(jìn)行控制。
　　3.1進(jìn)水水質(zhì)  
　　為保證整個(gè)污水處理系統(tǒng)正常有效地運(yùn)行，保證污水處理廠的出水達(dá)標(biāo)排放，在化學(xué)工業(yè)區(qū)的統(tǒng)一管理下,各工廠或裝置的污水必須達(dá)到接管標(biāo)準(zhǔn)后才允許排入污水處理裝置。
　　在正常情況下，即各工廠或裝置的污水均達(dá)到接管標(biāo)準(zhǔn)后排入污水裝置，此時(shí)：（1）生活污水、Bayer公司廢水和PVC公司廢水進(jìn)入混合調(diào)節(jié)池（B110）；（2）高橋苯酚丙酮裝置廢水進(jìn)入酸化池。
　　若Bayer公司廢水或PVC公司廢水出現(xiàn)異常，水質(zhì)變差，超出接管標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)切換閘閥使廢水進(jìn)入酸化池。
　　3.2營(yíng)養(yǎng)  
　　實(shí)際接納廢水中的氮、磷含量是與生產(chǎn)廢水的組成成份和生活污水排入的數(shù)量有關(guān)，尚難以確定。投加氮磷營(yíng)養(yǎng)物數(shù)量，需對(duì)實(shí)際廢水進(jìn)行實(shí)測(cè)后方能最終確定。現(xiàn)暫按接納廢水中無(wú)氮、磷營(yíng)養(yǎng)物考慮。投加的通常要求為：BOD5∶N∶P = 100∶5∶1。根據(jù)理論計(jì)算，每天需投加尿素（CO(NH2)2）274kg ，磷酸二氫鈉（NaH2PO4·7H2O）216kg，待處理裝置正常后，視出水中氮和磷的指標(biāo)高低再予以調(diào)整。
　　3.3粉末活性炭（PAC）  
　　SBR池中投加低劑量粉末活性炭，利用其特性，有利于提高處理能力、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、出水水質(zhì)、減少污泥量、減少污泥泡沫等等。投加量由工藝運(yùn)轉(zhuǎn)人員根據(jù)實(shí)際需要決定。投加時(shí)間與投料泵運(yùn)行同步。

　  3.4溶解氧(DO)  
　　污水處理裝置的SBR池的溶解氧(DO)一般控制在2 mg/L左右，酸化池的溶解氧(DO)應(yīng)控制在0.5 mg/L以下。
　　4 經(jīng)濟(jì)分析
　　WTP正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，物料消耗見(jiàn)表4-1物料消耗表。
　　表4-1 物料消耗表

由于采用低劑量粉末活性炭處理工藝，也無(wú)需PAC再生裝置，所以整體上來(lái)說(shuō)，上海化學(xué)工業(yè)區(qū)污水處理廠采用的SBR/LD-PAC工藝，與一般的SBR工藝的處理成本差不多。所以從經(jīng)濟(jì)角度看，SBR/LD-PAC工藝是可行的。
　　5 小結(jié)
　　用LD-PACT和SBR相結(jié)合的處理工藝，對(duì)由北京燕山石化公司苯酚-丙酮裝置生產(chǎn)廢水配制的模擬上海化學(xué)工業(yè)區(qū)一期工程先期工業(yè)廢水進(jìn)行了模型試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)進(jìn)水CODCr為782.4mg/L，泥水比為1:2，曝氣時(shí)間為16h時(shí)，SBR出水CODCr為63.1~76.5mg/L，出水水質(zhì)較好，CODCr均低于80mg/L，達(dá)到水質(zhì)排放要求。高化苯酚-丙酮裝置的生產(chǎn)廢水是本污水處理場(chǎng)的主要污染源，污染物量大，組成成分復(fù)雜，可生化性相對(duì)較差，生物不可降解或難降解的CODCr較高。本試驗(yàn)采用水解酸化預(yù)處理，再通過(guò)LD-PACT和SBR相結(jié)合的工藝處理。上海化學(xué)工業(yè)區(qū)7000m3/d污水處理場(chǎng)，除接納各裝置排放的生產(chǎn)廢水，按現(xiàn)提供資料約4800m3/d左右外，還將接納各裝置排放的生活污水等。本試驗(yàn)是以模擬工業(yè)廢水為基礎(chǔ)的，因此上海化學(xué)工業(yè)區(qū)7000m3/d污水處理場(chǎng)實(shí)際進(jìn)水的可生化性肯定要好于本試驗(yàn)所配制的模擬廢水。可以預(yù)見(jiàn)，采用水解酸化及LD-PACT和SBR相結(jié)合的工藝處理上海化學(xué)工業(yè)區(qū)一期工程先期廢水，可以達(dá)到上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。
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