三苯聯(lián)合裝置生產(chǎn)污水預(yù)處理設(shè)計(jì)

1、三苯聯(lián)合裝置生產(chǎn)污水預(yù)處理設(shè)計(jì)    某石油化工公司新建一套100 kt/a乙苯苯乙烯和年產(chǎn)40kt/a可發(fā)性聚苯乙烯聯(lián)合裝置(簡(jiǎn)稱EB/SM-EPS聯(lián)合裝置)。該裝置以煉油廠的催化干氣和石油苯為原料，采用國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的乙烯制乙苯、乙苯負(fù)壓脫氫制苯乙烯技術(shù)，引進(jìn)國(guó)外的可發(fā)性聚苯乙烯生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)苯乙烯單體和可發(fā)性聚苯乙烯。 該聯(lián)合裝置排放的污水中含有大量的苯、甲苯、乙苯、苯乙烯及聚苯乙烯等污染物，雖然該公司原有一座污水處理場(chǎng)，但由于該聯(lián)合裝置排放的污水CODCr、BOD5及SS濃度過(guò)高，不能直接排入污水處理場(chǎng)。因此，需建設(shè)一套污水預(yù)處理設(shè)施。 1污水來(lái)源及水質(zhì)水量 1

2、.1生產(chǎn)污水水質(zhì)水量，詳見(jiàn)表1。 表1  生產(chǎn)污水水質(zhì)水量污水來(lái)源排放形式水量/(m3.L-1)水質(zhì)CODcr/(mg.L-1)BOD5/(mg.L-1)SS/(mg.L-1)油類/(mg.L-1)pHEB/SM連續(xù)3.515001501505-9間斷34.315001501505-9EPS連續(xù)165000140042006-8.4PSA間斷5200010001501505-91.2設(shè)計(jì)水量Q50m3/h1.3設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì) 根據(jù)計(jì)算得出混合污水的平均水質(zhì)為CODCr3888 mg/L，BOD51118 mg/L，SS2794 mg/L，pH59.4設(shè)計(jì)出水水質(zhì) 根據(jù)污水處理場(chǎng)進(jìn)水要求

3、，確定預(yù)處理設(shè)施出水水質(zhì)。CODCr600 mg/L，BOD5350 mg/L，SS150 mg/L，pH69，油類100 mg/L 2污水處理工藝流程 工藝流程見(jiàn)圖1。 從國(guó)內(nèi)類似裝置的污水處理效果看，雖然該污水CODCr、BOD5及濃度高，但經(jīng)沉淀分離和混凝氣浮處理的懸浮物去除率較高，同時(shí)其生物可降解性也較好，因此可采用物理化學(xué)與生物化學(xué)相結(jié)合的處理工藝。經(jīng)計(jì)算得出混合污水進(jìn)水含油量100mg/L，無(wú)需專門處理，其流程如圖1所示。來(lái)自EPS生產(chǎn)的污水從排放管自流至預(yù)沉罐，去除較大粒徑的懸浮固體，預(yù)沉后的污水自流至污水調(diào)節(jié)池。來(lái)自EB/SM及PSA生產(chǎn)污水經(jīng)格柵自流進(jìn)入污水提升池，經(jīng)污水泵提

4、升至污水調(diào)節(jié)池。 污水調(diào)節(jié)池的混合污水經(jīng)污水泵提升至中和反應(yīng)槽進(jìn)行中和處理，以調(diào)節(jié)污水的pH值。在中和反應(yīng)槽中設(shè)置了攪拌器及pH計(jì)，以保證出水pH值在69范圍內(nèi)。中和調(diào)節(jié)后的污水自流至氣浮設(shè)備，進(jìn)行兩級(jí)氣浮處理，經(jīng)混凝氣浮處理降低了污水中懸浮固體含量及含油量。氣浮處理后的污水自流至中間貯水池。 根據(jù)上海高橋化工廠及金陵石化塑料廠類似裝置的污水處理運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，中和采用1.5氫氧化鈉水溶液，凝聚劑采用硫酸亞鐵水溶液和0.2聚丙烯酰胺水溶液。 經(jīng)物化處理后的混合污水由污水泵提升至接觸氧化池。接觸氧化池采用鼓風(fēng)曝氣，布?xì)獠捎枚嗫坠?。接觸氧化池中采用高效懸浮填料，該填料為聚乙烯材質(zhì)，外形尺寸10mm

5、15;7mm，比表面面積333 m2/m3，容積負(fù)荷最大可達(dá) 50 kgCODCr/(m3·d)，該填料無(wú)需固定而懸浮于水中。經(jīng)生化處理后的污水自流進(jìn)入沉降槽，沉降后的污水進(jìn)入污水處理場(chǎng)。 污泥采取分類堆放和分類濃縮的方式。EPS生產(chǎn)污水預(yù)沉后的泥渣儲(chǔ)存于EPS原渣池中，人工定期清理運(yùn)走。氣浮處理產(chǎn)生的泥渣儲(chǔ)存于污泥池中，然后用泵提升至真空轉(zhuǎn)鼓脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理。沉降槽產(chǎn)生的污泥先用泵提升至污泥濃縮罐中，濃縮后的上清液經(jīng)罐頂部溢流槽重力流至污水調(diào)節(jié)池中，底部污泥自流至真空轉(zhuǎn)鼓脫水機(jī)進(jìn)行脫水處理。 3主要處理構(gòu)筑物及設(shè)備3.1地下污水、污泥儲(chǔ)存池為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?？?cè)莘e1264 m3。

6、其中：EB/SM-PSA污水提升池，結(jié)構(gòu)尺寸：8.7 m×3.3m×3.5m。有效調(diào)節(jié)容積31m3，停留時(shí)間3.6 h。EB/SM調(diào)節(jié)池，結(jié)構(gòu)尺寸：54.0m×6.6m×3.5m，有效調(diào)節(jié)容積830 m3，停留時(shí)間. 。物化段儲(chǔ)水池，結(jié)構(gòu)尺寸：7.0m×2.0m×3.5m，有效容積38 m3。污泥池，結(jié)構(gòu)尺寸：5.5m×2.0m×3.5m，有效容積27m3。EPS原渣池，結(jié)構(gòu)尺寸：2.250 ×1.0 ，有效容積4 m3。 3.2接觸氧化池 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸：15.6m×6.6m

7、5;6m，有效容積515 m3，容積負(fù)荷8kgCODCr/(m3·d)，停留時(shí)間10.3 h。接觸氧化池共分成兩段，每段分三格，每段可獨(dú)立運(yùn)行，也可并聯(lián)運(yùn)行，操作靈活方便。 3.3EPS污水預(yù)沉罐1臺(tái) 鋼制，內(nèi)襯玻璃鋼，結(jié)構(gòu)尺寸：2.4m×6m，停留時(shí)間1.0h。 3.4中和反應(yīng)罐1臺(tái) 鋼制，內(nèi)襯玻璃鋼，結(jié)構(gòu)尺寸：4.4m×3.2m×2m， 配攪拌器4臺(tái)，每臺(tái)功率0.75kW，停留時(shí)間0.6h。 3.5GSF型組合氣浮2臺(tái) 鋼制內(nèi)襯玻璃鋼，型號(hào)：GSF50，結(jié)構(gòu)尺寸：6.2 m×2.4m×2.6m，總臺(tái)功率0.75kW，可單臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行

8、，也可并聯(lián)運(yùn)行或可串聯(lián)運(yùn)行，操作靈活方便。 3.6上向流斜板沉降槽1臺(tái) 鋼制內(nèi)襯玻璃鋼，結(jié)構(gòu)尺寸：5.8m×2.0m×3.6m，停留時(shí)間2h，表面負(fù)荷2 m3(m2·h)。 3.7污泥濃縮罐臺(tái) 鋼制內(nèi)襯玻璃鋼，設(shè)備規(guī)格為：2.8 m×4.8m，濃縮時(shí)間12h。 3.8真空轉(zhuǎn)鼓脫水機(jī)1臺(tái) 型號(hào)：GSGP51.75，過(guò)濾面積5 m2，總功率7.75kW。3.9離心式鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)，用備 型號(hào)：D4582，單臺(tái)供氣量45m3/min，P1666.6kPa。 4運(yùn)行情況該預(yù)處理設(shè)施占地513 m2，設(shè)計(jì)投資859萬(wàn)元人民幣，于1999年10月建成。根據(jù)進(jìn)度要求，EN

9、/SM先于1999年11月投入試運(yùn)行，在生產(chǎn)裝置污水排放不正常，水質(zhì)水量變化很大的情況下，經(jīng)該公司監(jiān)測(cè)站進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，出水達(dá)到設(shè)計(jì)要求(SS主要含在EPS廢水中，故未監(jiān)測(cè))，詳見(jiàn)表2。實(shí)際運(yùn)行表明，采用中和、沉淀、混凝氣浮和接觸氧化的處理工藝，處理三苯聯(lián)合裝置生產(chǎn)污水是可行的。 表2  監(jiān)測(cè)結(jié)果監(jiān)測(cè)時(shí)間CODcr/(mg.L-1)BOD5/(mg.L-1)pH進(jìn)口出口進(jìn)口出口進(jìn)口出口21192966631265.67.415572375741196.27.617112875261045.87.5三溝式氧化溝的工藝及其特點(diǎn)1.概述氧化溝也稱氧化渠，又稱循環(huán)曝氣池，是活性污泥法的一種變形

10、，是50年代荷蘭pasveer首先設(shè)計(jì)的。最初一般用于處理在5000m3以下的城市污水。三溝式氧化溝是氧化溝的一種典型構(gòu)造型式，目前采用的三溝式氧化溝工藝，是丹麥在間歇式運(yùn)行的氧化溝基礎(chǔ)上開(kāi)創(chuàng)的，它實(shí)際上仍是一種連續(xù)流活性污泥法，只是將曝氣、沉淀工序集于一體，并具有按時(shí)間順序交替輪換運(yùn)行的特點(diǎn)，其運(yùn)轉(zhuǎn)周期可根據(jù)處理水質(zhì)的不同進(jìn)行調(diào)整，從而使其運(yùn)行操作更趨于靈活方便。這種工藝流程簡(jiǎn)單，無(wú)需另設(shè)一次、二次沉淀池和污泥回流裝置，使氧化溝工藝的基建投資和運(yùn)行費(fèi)用大為降低，并在一定程度上解決了以往氧化溝占地面積大的缺點(diǎn)，我國(guó)邯鄲市東污水處理廠采用的就是這種工藝。2.三溝式氧化溝的工藝流程三溝式氧化溝工藝

11、主要按下面六個(gè)階段輪換運(yùn)行。階段A：污水經(jīng)配水井進(jìn)入溝，溝內(nèi)轉(zhuǎn)刷以低速運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速控制在僅能維持水和污泥混合，并推動(dòng)水流循環(huán)流動(dòng)，但不足以供給徽生物降解有機(jī)物所需的氧。此時(shí)，溝處于缺氧狀態(tài)，溝內(nèi)活性污泥利用水中的有機(jī)物作為碳源，活性污泥中的反硝化菌則利用前一段產(chǎn)生的硝酸鹽中的氧來(lái)降解有機(jī)物，釋放出氮?dú)?，完成反硝化過(guò)程。同時(shí)溝I的出水堰自動(dòng)升起，污水和污泥混合液進(jìn)人溝溝內(nèi)的轉(zhuǎn)刷以高速運(yùn)行，保證溝內(nèi)有足夠的溶解氧來(lái)降解有機(jī)物，并使氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，完成硝化過(guò)程處理后的污水流入溝，溝中的轉(zhuǎn)刷停止運(yùn)轉(zhuǎn)，起沉淀池的作用，進(jìn)行泥水分離，由溝處理后的水經(jīng)自動(dòng)降低的出水堰排出。階段B：進(jìn)水改從處于好氧狀態(tài)的溝流

12、入，并經(jīng)溝互沉淀后排出。同時(shí)溝中的轉(zhuǎn)刷開(kāi)始高速運(yùn)轉(zhuǎn)，使其從缺氧狀態(tài)變?yōu)楹醚鯛顟B(tài)，并使階段A進(jìn)入溝的有機(jī)物和氨氮得到好氧處理，待溝內(nèi)的溶解氧上升到一定值后，該階段結(jié)束。階段C：迸水仍然從溝注入，經(jīng)溝排出但溝中的轉(zhuǎn)刷停止運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)始進(jìn)行泥水分離，待分離完成，該階段結(jié)束。階段A、B、C組成了上半個(gè)工作循環(huán)階段D：進(jìn)水改從溝流入，溝出水堰升高，溝出水堰降低，并開(kāi)始出水。同時(shí)，溝中轉(zhuǎn)刷開(kāi)始低速運(yùn)轉(zhuǎn)，使其處于缺氧狀態(tài)溝則仍然處于好氧狀態(tài)，溝起沉淀池作用。階段D與階段A的水淹方向恰好相反，溝起反硝化作用，出水由溝排出。階段E：類似于階段B，進(jìn)水又從溝流入，溝仍然起沉淀他作用，溝中的轉(zhuǎn)刷開(kāi)始高速運(yùn)轉(zhuǎn)，并從缺氧狀

13、態(tài)變?yōu)楹醚鯛顟B(tài)。階段F：類似于階段C，溝進(jìn)水，溝沉淀出水。溝中的轉(zhuǎn)刷停止運(yùn)轉(zhuǎn)，開(kāi)始泥水分離。至此完成整個(gè)循環(huán)過(guò)程。通常一個(gè)工作循環(huán)需4-8小時(shí)，在整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，中間的溝始終處于好氧狀態(tài)，而外側(cè)兩溝中的轉(zhuǎn)刷則處于交替運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)轉(zhuǎn)刷低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)行反稍化過(guò)程，轉(zhuǎn)刷高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)行硝化過(guò)程，而轉(zhuǎn)刷停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氧化溝起沉淀池作用。不難看出，若調(diào)整各階段的運(yùn)行時(shí)間，就可達(dá)到不同的處理效果，以適應(yīng)水質(zhì)、水量的變化。目前運(yùn)行的這種工藝，大部分是預(yù)先將各階段的運(yùn)行時(shí)間，根據(jù)具體的水質(zhì)、水量，編入運(yùn)行管理的計(jì)算機(jī)程序中，從而使整個(gè)管理過(guò)程運(yùn)行靈活、操作方便。3.三溝式氧化溝的有優(yōu)點(diǎn)美國(guó)EPA對(duì)不同類型生物處

14、理法的運(yùn)行情況的調(diào)查結(jié)果表明，不同工藝出水BOD5小于20mgL的時(shí)間占總運(yùn)行時(shí)間百分?jǐn)?shù)分別是：氧化溝90，鼓風(fēng)曝氣70，生物濾池60。由此可見(jiàn)，氧化溝的處理效果比其它生物處理方法穩(wěn)定。氧化溝的特點(diǎn)是低負(fù)荷運(yùn)行，因此有機(jī)物可以有效去除，COD去除率在90以上。而且對(duì)氨氮完成硝化。氧化溝運(yùn)行操作簡(jiǎn)便，基建和運(yùn)行費(fèi)均低于活性污泥法。當(dāng)要求污水脫氮時(shí)，氧化溝比其它生物脫氮工藝費(fèi)用低、TN去除效率高，因?yàn)樗难h(huán)運(yùn)行方式非常適合生物脫氮的過(guò)程，不需要為反硝化而增設(shè)回流系統(tǒng)。4.式氧化溝運(yùn)行及設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及解決辦法A:存在的問(wèn)題以邯鄲三溝式氧化溝為例，邯鄲三溝式氧化溝的根據(jù)下列數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)處理生活污水：進(jìn)

15、水：BOD5=130 mg/LNH3N=22 mg/L(T=10 0)TN=42 mg/LSS=160 mg/L堿度=280 mg/L(以CaCO3計(jì))出水：BOD5<15 mg/LNH3N< 23 mg/L(T=100)TN< 1012 mg/L(T=100)TN=68 mg/L(T=25 0)TSS< 20 mg/L最低溫度=10o（最高溫度=25o）清華大學(xué)周律等人2，3對(duì)邯鄲氧化溝進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定工作，總結(jié)起來(lái)也是以下三個(gè)問(wèn)題：停留時(shí)間與反應(yīng)時(shí)間問(wèn)題：出水NH3N偏高，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)延長(zhǎng)硝化停留時(shí)間，可以降低出水的NH3N。這說(shuō)明原設(shè)計(jì)的停留時(shí)間雖然對(duì)于BOD

16、的去除充分，但對(duì)于脫氮其停留時(shí)間是不夠的。上述問(wèn)題可能也與污泥齡和運(yùn)行方式有關(guān)。污泥停留時(shí)間問(wèn)題：通過(guò)污泥耗氧速率和懸浮物干重?fù)p失率等評(píng)價(jià)污泥穩(wěn)定化實(shí)驗(yàn)方法，對(duì)其污泥進(jìn)行測(cè)定的結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)處理的污泥尚未得到穩(wěn)定。三溝式氧化溝的容積利用率問(wèn)題：從前面的討論可知三溝式氧化溝本身的容積利用率較低(58)。在邯鄲測(cè)得三溝中MLSS為5.3 、2.0、5.0 kg/m3。fa=0.40與上述的理想狀態(tài)相差很大。三條溝的MLSS分布與設(shè)計(jì)的分布情況有較大差距。這是三溝式氧化溝運(yùn)行及設(shè)計(jì)的一個(gè)主要問(wèn)題。B  改善三溝式氧化溝運(yùn)行的一些考慮從邯鄲污水廠幾年運(yùn)行來(lái)看,進(jìn)一步完善工藝操作以達(dá)更為優(yōu)化的

17、運(yùn)行是可能的。如下主要是以改進(jìn)出水水質(zhì)為目標(biāo)的完善。 由于邯鄲污水廠目前的進(jìn)水水質(zhì)與設(shè)計(jì)值不全相符,這對(duì)其出水水質(zhì)有一定影響,主要反映在脫氮效果不太理想。這與水質(zhì)組成,如進(jìn)水的碳氮比有很大關(guān)系,也與操作有一定關(guān)系。從三溝式氧化溝硝化反硝化的操作模式中可以發(fā)現(xiàn),反硝化操作與硝化操作的運(yùn)行時(shí)間相比較短,在一個(gè)周期內(nèi)這一比值為12。前置式A/O流程,反硝化與硝化的水力停留時(shí)間比采用134。在實(shí)踐中還發(fā)現(xiàn),出水的NH+4-N常有偏高的現(xiàn)象。針對(duì)上述的一些情況進(jìn)行了小型試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)如果適當(dāng)提高硝化的運(yùn)行時(shí)間比例可降低出水NH+4-N值,并使脫氮的效果有所改進(jìn)。由于自養(yǎng)型的硝化菌生長(zhǎng)速度慢,其生長(zhǎng)環(huán)境條件影響硝化速率及含氮有機(jī)物和氨氮的去除,只有硝化菌的正常代謝才能為脫氮提供NO-3-N。異養(yǎng)型反硝化菌生長(zhǎng)環(huán)境要求低,代謝速度也較快,不僅在硝化過(guò)程中利用適宜的微環(huán)境進(jìn)行同時(shí)反硝化,還可利用邊溝5h的澄清和沉淀過(guò)程進(jìn)行反硝化。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),邊溝的脫氮效果一般為10%左右。5.三溝式氧化溝的應(yīng)用前景三溝式氧