甲醇制烯烴污水低氧生化技術(shù)及污泥膨脹解決措施

1、甲醇制烯烴污水低氧生化技術(shù)及污泥膨脹解決措施摘要:甲醇制烯炷項目污水具有CODcr較高、具有一定量的醛，酮，醚類物質(zhì)的 特點。目前中國甲醇制烯炷項目較多，因甲醇制烯炷裝置水質(zhì)波動較大，容易對 生化系統(tǒng)產(chǎn)出一定影響，因此尋找一種穩(wěn)定的甲醇制烯炷的污水處理方法非常重 要。本文通過某甲醇制烯炷項目污水處理項目的實例介紹了低氧生化技術(shù)在甲醇 制烯炷廢水上的應用，并首先分析甲醇制烯炷廢水的水質(zhì)及水量，而后詳細介紹 了低氧生化技術(shù)的詳細工藝流程。本工程工藝流程主要分為污水預處理工段、污 水生化處理工段、污水深度處理和污泥處理工段四部分，并在下文中詳細列舉了 主要設(shè)計參數(shù)。且詳細介紹了低氧生化技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢

2、和特點。最后通過介紹污 水處理場實際運行過程中發(fā)生的污泥膨脹現(xiàn)象，造成二沉池出水懸浮物濃度及出 水CODcr不達標的實際情況。分析污泥膨脹的產(chǎn)生原因及低氧生化池的結(jié)構(gòu)特點， 提出具體的解決措施以及后期改造的方案，為甲醇制烯炷廢水污泥膨脹解決方案 提供了詳細的參考。為其他甲醇制烯炷項目污水達標處理提供了可行的參考，并 為低氧生化技術(shù)在未來實際甲醇制烯炷污水上的應用提供了進一步改進的方案。 關(guān)鍵詞：甲醇制烯炷廢水；低氧生化工藝；污泥膨脹引言甲醇制烯炷技術(shù)是發(fā)展非石油資源乙烯、丙烯的核心技術(shù)，這一技術(shù)為我國 乙烯及其下游工業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展帶來新的良機。隨著國內(nèi)煤炭價格走低，使 甲醇價格也處于相對低

3、位。因此，在現(xiàn)有煤炭和石油價格條件下，甲醇制烯炷與 石腦油裂解制烯炷相比仍具有一定的比較優(yōu)勢。目前按照甲醇制烯炷工藝，消耗 一噸甲醇約產(chǎn)生一噸污水，由此可見一年約產(chǎn)生5000萬噸/年污水。因此如何達 標處理甲醇制烯炷廢水，并保證生化系統(tǒng)運行穩(wěn)定，是每個甲醇制烯炷企業(yè)重點 關(guān)注的核心問題。本文通過某工程實例，闡述一直甲醇制烯炷廢水的處理工藝流 程，并介紹該處理工藝運行優(yōu)點及遇到的問題和解決辦法。1污水來源及設(shè)計進水水質(zhì)該項目為60萬噸/年甲醇制烯炷項目，采用UOP/ Total公司MTO/OCP技術(shù)， 廢水來源于甲醇制烯炷項目的汽提廢水、急冷廢水、生產(chǎn)裝置的沖洗水和初期雨 水。生化處理裝置設(shè)計處

4、理規(guī)模200m3/h，主要廢水排放水質(zhì)及水量見表1. 表1甲醇制烯炷裝置廢水水質(zhì)表2工藝技術(shù)選擇2.1污水水質(zhì)特性分析1）甲醇制烯炷反應產(chǎn)物中約56%是水，這部分水在急冷塔和水汽提塔中冷凝， 經(jīng)，急冷塔排污和水汽提塔排污進入生產(chǎn)污水系統(tǒng)。其中急冷廢水有機污染物濃 度很高，且因為工藝分離的特性造成污染物濃度波動較大。CODcr的質(zhì)量濃度高 時達到12000mg/L，且BOD5/CODcr值約為0.350.4。由于水中含有丙酮、乙醛、 丁烯、丁酮，二甲醚等難處理的有機物，因此需要考慮深度處理工藝，滿足生化 處理的最終水質(zhì)要求。2）甲醇制烯炷廢水因工藝反應過程特性，因此會產(chǎn)生C5C9等副產(chǎn)物，而一

5、部分C9物質(zhì)，實際就是油類物質(zhì)。因其凝固點較低，因此易于在急冷水和汽提 水中冷凝下來。冷凝下來的油大部分為芳炷和長鏈烷炷。因此需要通過隔油池和 溶氣氣浮去除水中的油類物質(zhì)和催化劑粉末。3）因甲醇制烯炷廢水中含有高濃度的CODcr，然而不含N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，因此需要外加N、P等營養(yǎng)物質(zhì)及微量元素以滿足活性污泥微生物的培養(yǎng)和增值 需求。2.2設(shè)計工藝流程及主要設(shè)計參數(shù)根據(jù)水量統(tǒng)計分析，綜合考慮到非正常排放、事故排放及負荷波動的影響，控制 進水COD濃度，確定設(shè)計規(guī)模按200m3/h。本工程工藝流程主要分為污水預處理 工段、污水生化處理工段、污水深度處理和污泥處理工段四部分。2.2.1預處理MTO裝

6、置污水壓力流入MTO污水調(diào)節(jié)隔油罐調(diào)節(jié)水量并撇除大部分浮油后， 出水流入氣浮裝置區(qū)。氣浮裝置區(qū)設(shè)兩層，一層為MTO污水溶氣氣浮裝置，二 層為MTO污水渦凹氣浮裝置。MTO污水經(jīng)兩級氣浮去除污水中的懸浮物和油類 污染物后壓力流至均質(zhì)罐，與壓力流生活污水混合進入均質(zhì)罐，均質(zhì)后自流入生 化處理系統(tǒng)。MTO污水調(diào)節(jié)隔油罐主要撇除大部分浮油：設(shè)計水量220m3/h，有效容積： 880m3，水力停留時間4h，尺寸：11mx10m（H）；MTO污水渦凹氣浮裝置：通過在污水中投加PAC和PAM與污水中的懸浮物 質(zhì)及膠體發(fā)生反應生成磯花，通過渦凹氣浮進行油水分離，去除污水中的油及SS。主要包括混凝反池和渦凹池，

7、設(shè)計水量200m3/h，混凝反池停留時間：8min， 表面負荷：2.8m3/m2.h。MTO污水溶氣氣浮裝置：用于去除不溶解性有機物和懸浮物，以保證后續(xù)處 理工藝的正常運行，需投加PAC和PAM藥劑。主要包括混凝反池和分離池，設(shè) 計處理水量：220m3/h，混凝反池停留時間：8min，表面負荷：3.5m3/m2.h，回 流比：30%。預處理后水質(zhì)控制指標為：SS40mg/L，石油類20mg/L。2.2.2生化處理生化處理系統(tǒng)選用改良A/O生化處理工藝：LDB 一體化生物處理系統(tǒng)，由缺 氧段、低氧生化段、沉淀段組成。低氧生化污水處理系統(tǒng)（LDB），其工藝是一種高效的改良型活性污泥法污水 處理技術(shù)

8、，該技術(shù)的工藝特點如下：1）一體化結(jié)構(gòu)。AAOC 一體化結(jié)構(gòu)。將水解酸化、生物選擇區(qū)、除碳、沉淀等多 個單元設(shè)置成一個組合單元，有效節(jié)省了占地面積，縮短了工藝流程，降低能耗， 減少了土建及管道投資；2）生物選擇技術(shù)與高濃度污泥技術(shù)相結(jié)合。通過生物選擇區(qū)利用工程菌馴化技 術(shù)實現(xiàn)微生物的篩選優(yōu)化，最大限度地截留并富集優(yōu)勢工程菌，提高功能活性， 且保持高污泥濃度達到5-8g/L；LDB由于控制低氧環(huán)境，且混合液高速循環(huán)使得系統(tǒng)內(nèi)負荷較為平均且低， 微生物平均生長速度水平偏低，導致污泥齡的延長，使得系統(tǒng)可控的污泥濃度增 高，微生物數(shù)量大，系統(tǒng)的容積負荷以及抗沖擊能力大大增強。3）低氧控制。LDB通過控

9、制曝氣池在低氧環(huán)境下運行，同步實現(xiàn)厭氧、缺氧和好 氧協(xié)同生化去除有機物簡化了系統(tǒng)運行，減少了各反應器之間的機械設(shè)備，又降 低了鼓風能耗，實現(xiàn)了節(jié)能降耗和良好處理效果的雙贏。4）空氣推提技術(shù)。LDB系統(tǒng)內(nèi)混合液持續(xù)以較高速度循環(huán)流動，泥水分離系統(tǒng)分 離下來的污泥會自動跟隨循環(huán)混合液回流至曝氣池，回流動力來源自空氣推流系 統(tǒng)，使用較小氣量可實現(xiàn)較大量的推流，其能耗遠低于水下推流器等其他推流設(shè) 備。從而提高系統(tǒng)的抗沖擊負荷，確保微生物的運行穩(wěn)定；5）曝氣系統(tǒng)。LDB獨特設(shè)計的曝氣系統(tǒng)采用德國開發(fā)的MAT曝氣控制技術(shù)。打 破傳統(tǒng)曝氣模式，追求盡量壓低其通氣量，擴大氣泡在水體中的滯留時間，進而 擴大氧利

10、用率。且因其為曝氣帶因此可實現(xiàn)“濕法維修甚至更換，即可在正常運 行過程中更換曝氣管，使得維護維修變得異常簡單。6）智能溶氧控制系統(tǒng)（DOCS）。LDB系統(tǒng)根據(jù)自身的工藝特點，經(jīng)過多年的工 程實踐，量身訂做了一套溶氧控制系統(tǒng)，使工藝可以時刻根據(jù)實際的進水水質(zhì)、 水量以及實際出水情況控制曝氣池中溶氧，調(diào)整風機的供風量，使得工藝系統(tǒng)自 身調(diào)節(jié)能力非常強大，避免了由于進水水質(zhì)水量的突變造成的系統(tǒng)沖擊，實現(xiàn)了 真正意義上的智能跟蹤控制系統(tǒng)。LDB技術(shù)最終將污水和回流污泥在缺氧段（生物選擇區(qū)）混合，低氧生化段 去除污水中大部分有機物后流入沉淀段，污水經(jīng)固液分離去除自流至緩沖池，緩 沖池設(shè)提升泵將污水提升至

11、高密度澄清池。主要設(shè)計參數(shù)缺氧段停留時間：4h好氧段污泥負荷：0.0750.08kgBOD5/kgMLSS/d澄清區(qū)表面負荷：1.36m3/?h （斜板區(qū)）污泥濃度：67g/L污泥產(chǎn)量：約1.3t-DS/d （總計）處理前污泥量：約108m3/d（含水率98.6%-99.0%）2.2.3深度處理污水深度處理系統(tǒng)選用高密度澄清池-曝氣生物濾池工藝高密度澄清池進一步去除污水中懸浮物和膠體物后自流入曝氣生物濾池，進 一步去除廢水中有機物確保出水滿足設(shè)計要求。曝氣生物濾池出水流入BAF出水 緩沖池，在線COD分析儀監(jiān)測出水水質(zhì)，合格后經(jīng)泵提升至回用水站，不合格水 回流至事故罐。高密沉淀池主要設(shè)計參數(shù)：

12、處理水量： 200m3/h澄清區(qū)表面負荷： 6.5 m3/m2?h混合攪拌停留時間：12min絮凝反停留時間：18min推流反時間：5min污泥循環(huán)系數(shù)：0.04本項目采用兩級串聯(lián)BAF形勢，進一步降低污水中的有機物。填料選用聚氨 酯泡沫材料，表面積大利于微生物掛膜，分2級串聯(lián)處理。出水自流入BAF出水 緩沖池。主要設(shè)計參數(shù)處理水量：200 m3/h濾速：2.33m/h濾料接觸時間：3hr填料高度：3.5m填料類型：高分子材料有機負荷：0.1kgCOD/ m3?d氣洗強度：3L/m2.s2.2.4 污泥處理污泥處理包括：污泥濃縮池，污泥混合池，污泥脫水干化間1）污泥濃縮池。污泥濃縮池收集LDB

13、生化池沉淀區(qū)產(chǎn)生的生化污泥、高密度澄 清池排泥和中水回用產(chǎn)生的污泥。降低泥污泥含水率、減少污泥體積，上清液溢 流至廠區(qū)集水池。、主要設(shè)計參數(shù)：處理污泥量：1.25T絕干泥/天污泥固體負荷：40 kg/m2.d濃縮后污泥含水率：9797.5%材質(zhì)：碳鋼防腐2）污泥混合池。收集污泥濃縮池排泥、高密度澄清池排泥和油泥浮渣，使各種 污泥混合。主要設(shè)計參數(shù)：停留時間：6hr處理污泥量：6.5 m3/h （含水率97%）3）污泥脫水干化間。污泥脫水干化間對物化污泥、含油污泥和生化污泥進水脫 水和干化，混合后污泥通過污泥進料泵提升進入污泥脫水機脫水。脫水污泥排入 污泥料斗，再經(jīng)輸送機輸送至干燥機干化，干化后

14、污泥排入電動污泥斗，定期外 運。脫水過程中產(chǎn)生的濾液重力流至廠區(qū)集水池。主要設(shè)計參數(shù)處理絕干污泥量：1.25T/D工作時間：1624h/d脫水后污泥含水率：8085%干化污泥含水率：30%3本項目實際運行情況及遇到的問題本項目混合氣浮后MTO混合污水進生化池水量實際為150 m3/h，而工藝裝 置開車后一個月二沉池出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，造成跑泥過多。污泥膨脹現(xiàn)象有兩種類型，一是由于活性污泥中大量絲狀菌的繁殖引起的污 泥絲狀菌膨脹，二是由于菌膠團體內(nèi)大量累積高粘性物質(zhì)（如葡萄糖、脫氧核糖 等形成的多糖）而引起的非絲狀菌性膨脹。首先對水質(zhì)進行分析，因急冷塔底廢水中具有一定量的醛，酮，醚類物質(zhì)， 但經(jīng)過

15、水汽提塔底排放廢水稀釋后，各有機污染物濃度降低，表現(xiàn)為水中刺激性 氣味不強烈，醛酮類物質(zhì)約50100ppm；且通過LDB生化池大比例回流后，MTO 裝置混合廢水中的有毒性物質(zhì)濃度進一步稀釋，醛酮類物質(zhì)小于1020ppm ；以 含乙醛廢水為例（乙醛廢水中總?cè)┱颊麄€污水CODcr的40%），通過實際測試， 乙醛廢水濃度達到20mg/l對厭氧菌產(chǎn)生抑制作用，達到500mg/l即對厭氧產(chǎn)甲烷 菌產(chǎn)生強烈抑制作用；EC50為317mg/l，即說明總?cè)┻_到127mg/l時對厭氧有明 顯抑制作用。同種乙醛廢水對活性污泥OUR抑制率為48.0461.03%，因此乙醛廢 水均表現(xiàn)具有顯著的活性污泥毒性?？偵纤?/p>

16、MTO污水中急冷廢水對于污水有 一定的毒性，但通過汽提廢水稀釋以及LDB生化池大比例回流大體解決了 MTO 污水的來水毒性問題。其次通過鏡顯LDB生化池的回流污泥，回流污泥上清液中還是能見原生動物， 當然目前MTO生化池中快速游泳型的生物如豆形蟲屬，滴蟲屬較多，見下圖。當這種情況發(fā)生時，反應出絮凝體較小，污泥沉降性有一定下降。目前MTO 生化池的SVI在180-200之間。又通過鏡檢發(fā)現(xiàn)目前MTO生化池中絲狀菌基本沒 有，這種污泥比重偏輕是由于活性污泥菌體外積需高粘性多糖類物資形成的。由 于這種高粘性代謝產(chǎn)物分子中具有很多氫氧基，與水的結(jié)合力很強，呈親水性， 從而使污泥比重降低，壓縮性能下降。

17、正因為活性污泥比重較輕，因斜板沉淀池 的進水流速不均勻并帶氣量偏大，因此大量的活性污泥被帶到液面上方，從而造 成二沉池跑泥多的現(xiàn)象。產(chǎn)生這一現(xiàn)象原因有可能包括：l.CODcr負荷高，2污泥中毒，3缺乏營養(yǎng)鹽 有關(guān)。另因低氧生化技術(shù)空氣推流器的影響，造成二沉池進水帶氣量偏高，當生化 處理后出水進入二沉池后有大量放氣，而在放氣的過程中氣泡通過斜板具結(jié)成大 氣泡，當污泥粒徑偏小時，會造成活性污泥被氣泡帶到液面上方，從而造成二沉 池跑泥多的現(xiàn)象。主要原因還是一體化沉淀池采用的是折流沉淀池的型式，長邊 底部進水，流速偏高，流行時間偏短。4米取的解決辦法1）首先采取提高污泥的沉降性的措施，包括投加聚合氯化

18、鐵和氫氧化鈣。推薦加藥量：LDB生化池投加25KG/d的磷酸二胺或三聚磷酸鈉，25KG/d的 氫氧化鈣，200KG/d的尿素，75KG/d聚合氯化鋁鐵或聚合氯化鐵，氣浮投加 15KG/d 的 PAM。2）補充水中的微量元素原有系統(tǒng)中微量元素如Fe，Ca，Mg，K，Na等相對充足。為改善污泥性狀適 量補充微量元素如Cu，Mn，Mo, Si，硼等。3）適量增加一定量的尿素和磷酸銨及曝氣量，進一步增加生化池的污泥濃度， 同時改善污泥沉降性。5總結(jié)建議1）改善回流污泥泵對二沉池的攪拌影響2）設(shè)置內(nèi)構(gòu)件抵消空氣推流器產(chǎn)生的動能3）改造二沉池出水流到，增加二沉池刮泥機反洗時排水管道，并建議新建二 沉池反洗水池，從而降低高密沉淀池局部時間大量進泥的現(xiàn)狀，并能將沒有投加 PAM的活性污泥直接回流至二沉池4）目前高密沉淀池負荷較高，沉降的表面負荷不