肖羽堂
(中國科學(xué)院大連化學(xué)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(dá)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(yán)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(jì)、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(jī)工業(yè)廢水進(jìn)行處理與回用，作為本廠循環(huán)冷卻塔補(bǔ)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(yīng)用開辟了一條新途徑。對于緩解環(huán)境污染和消除水體嚴(yán)重污染,保護(hù)人民身體健康,影響深遠(yuǎn)。有利于推動我國工業(yè)廢水處理與回用技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。該研究成果在化工等工業(yè)廢水處理中應(yīng)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(dǎo)率等達(dá)到工業(yè)循環(huán)冷卻水補(bǔ)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(biāo)要求 項 目 指 標(biāo) 項 目 指 標(biāo) pH 6～9 CI^- (mg/L) <300 濁度（度） <5 T-P (mg/L) <1 電導(dǎo)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(xì)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(diǎn)，先設(shè)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(xì)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(jī)物為主，后設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)倒置的膜微孔曝氣生物接觸氧化A/O 反應(yīng)池，確保有機(jī)物在生物組合反應(yīng)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(jìn)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(jī)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(dá)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(xì)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(xì)菌和部分難降解有機(jī)物有效除去，使出水COD等指標(biāo)達(dá)回用水質(zhì)要求。
2.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)備設(shè)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(yīng)池
　　廢水通過倒置的A/O反應(yīng)池處理后，大部分易生化降解的有機(jī)物得到除去，同時難生化降解的有機(jī)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(shè)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(yīng)塔
　　該塔的作用是將水中剩余的大部分有機(jī)物質(zhì)在好氧條件下得到降解，從而有效地去除水中有機(jī)物質(zhì)，尺寸為塔高9 m，直徑1.8m,有效容積為17m³。池中布設(shè)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(yīng)塔出水進(jìn)行混凝沉淀，去除懸浮物，降低水中濁度，進(jìn)一步去除有機(jī)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(dá)回用標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(jì)高效的BD系列ClO₂發(fā)生器，設(shè)備占地2.0m², 每噸水運(yùn)行費(fèi)用低于0.05元/噸水。 設(shè)備操作簡單，安全可靠，不用維修。設(shè)備全自動運(yùn)行，無需專人看守。

3 廢水處理操作運(yùn)行條件

3.1 倒置的膜微孔曝氣A/O處理工藝
　　控制反應(yīng)器前端水溫30℃，pH值6～8，DO 3～5mg/l，補(bǔ)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(bǔ)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(yīng)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(yùn)行結(jié)果與討論

　　本工程投入運(yùn)行以來，處理效果一直穩(wěn)定，出水水質(zhì)良好。運(yùn)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(dǎo)率、硬度（CaO）、pH、濁度和色度等各項水質(zhì)指標(biāo)均滿足該廠工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 運(yùn)行成本與投資費(fèi)用

5.1 運(yùn)行成本
　　(1)電費(fèi): 0.40～0.50元/噸水; (2)藥劑費(fèi): 0.10～0.15元/噸水。則每噸水運(yùn)行費(fèi)用: 0.50～0.65元/噸水。
5.2 投資費(fèi)用
　　土建費(fèi)用：包括消毒處理反應(yīng)、混凝沉淀池和污泥濃縮池等在內(nèi)，共計3.6萬元;設(shè)備：包括格柵、提升泵、計量泵、混凝加藥裝置、鼓風(fēng)機(jī)、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(yīng)池17.6萬元，內(nèi)含組合填料，微孔曝氣系統(tǒng);曝氣反應(yīng)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(fèi)1.2萬元; 設(shè)計費(fèi)2.1萬元; 調(diào)試費(fèi)2.6萬元; ClO₂發(fā)生器設(shè)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(jìn) 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(dǎo)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(xì)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(dá)冷卻塔循環(huán)用水要求。
　　該處理工藝系統(tǒng)先進(jìn)合理，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，具有操作簡單，出水水質(zhì)穩(wěn)定，投資省，運(yùn)行費(fèi)用低等許多優(yōu)點(diǎn)。比較適合各種有機(jī)工業(yè)廢水處理與回用，易于推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)
　　1 李青山. 中國水資源保護(hù)問題及其對策措施. 水資源保護(hù), 1999,56/2: 28～30
　　2 丁南瑚. 增強(qiáng)水的危機(jī)感,提高節(jié)水自覺性. 凈水技術(shù),1999,68/2: 2～4
　　3 寧振東. 水污染·水資源·對策. 環(huán)境科學(xué)進(jìn)展, 1995,3(6): 24～27
　　4 王建華 等譯. 水:21世紀(jì)的石油?. 世界科學(xué),1999,245/5:29
　　5 江東 等譯.城市用水:21世紀(jì)的挑戰(zhàn). 世界科學(xué),1999,245/5:28
　　6 黃仲杰.我國城市供水現(xiàn)狀、問題與對策. 給水排水,1998,24(2): 18～20
　　7 肖羽堂,許建華等. 我國水資源與水工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展.長江流域資源與環(huán)境(學(xué)報),1999,8(1): 50～52

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　　作者簡介 肖羽堂, 男, 1966年10月出生, 同濟(jì)大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院博士，現(xiàn)為中國科學(xué)院大連化學(xué)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(hù)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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