淺談上?；瘜W(xué)工業(yè)區(qū)污水處理廠處理工藝設(shè)計及其控制

1、淺談上?；瘜W(xué)工業(yè)區(qū)污水處理廠處理工藝設(shè)計及其控制              摘要：上海化學(xué)工業(yè)區(qū)污水處理場（簡稱WTP）接納的污水組成成份復(fù)雜，排放的不確定性因素較多，濃度和負荷變動幅度大，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)和滿足運行方式靈活、應(yīng)變能力較強、出水達標率較高的要求。SBR/LD-PAC工藝，由上海石化環(huán)境保護研究所開發(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，使廢水處理達到最滿意的

2、處理效果。 關(guān)鍵詞：處理工藝 SBR/LD-PACT工藝 廢水處理 上海化學(xué)工業(yè)區(qū)(簡稱SCIP)是上海市市級工業(yè)區(qū)，其開發(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?；^(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)的項目有高化20萬噸/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)國家環(huán)?！叭瑫r”的政策規(guī)定，為了滿足先期投產(chǎn)項目的生產(chǎn)廢水、生活污水的處理達標排放，需同期建設(shè)相應(yīng)的SCIP污水集中處理場（W

3、TP），并在2002年12月建成投入生產(chǎn)運行，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.提 （，。）1水量狀況各生產(chǎn)裝置工業(yè)污水水量的分布狀況見表1-1。 生產(chǎn)裝置名稱 污水量（m3/h）* 百分比（%） 高化苯酚丙酮 157.4 78.7 天原PVC 25.0 12.5 拜耳雙酚-A 17.0 8.5 拜耳多聚異氰酸酯 0.5 0.3 合計 199.9 100.0* 未計算初期雨水量。除上述工業(yè)污水4800m3/d（199.9m3/h）外，估計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套裝置同時施工

4、計），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)污水場的各裝置的排放廢水，其主要污染物狀況見表1-2、表1-3。表1-2 工業(yè)污水各污染物量排放分布狀況（排放標準有明確規(guī)定） 項目 排放量 m3/h 157.4 25.0 17.0 0.5 199.9 CODCr Kg/h 94.00 13.075 3.910 0.075/18.300 111.060/129.285 555.58/646.75 % 84.6 11.8 3.5 0.1 100 BOD5 Kg/h 36.45 3.725 2.907 0

5、.028/6.660 43.110/49.742 215.66/248.83 % 84.6 8.6 6.7 0.1 100 石油類 Kg/h 0.006 0.067 0.074 0.37 % 8.1 91.9 100 苯酚 Kg/h 0.405 0.009 0.414 2.07 % 97.8 2.2 100 懸浮物 Kg/h 1.800 0.595 2.395 11.98 % 75.2 24.8 100 氨氮 Kg/h 0.490 0.490 2.45 % 100 100 甲醛 Kg/h 2.16 2.160 10.81 % 100 100 甲醇 Kg/h 2.70 0.748 3.448 1

6、7.25 % 78.3 21.7 100 苯 Kg/h 0.011 0.011 0.055 % 100     本文淺談上海化學(xué)工業(yè)區(qū)污水處理廠處理工藝設(shè)計及其控制(2)- 100 裝置 項 目 高化苯酚丙酮 天原PVC 拜耳雙酚-A 拜耳多聚異氰酸酯 合計 計算的平均混合濃度(mg/L) 排放量 m3/h 157.4 25.0 17.0 0.5 199.9 丙酮 Kg/h 16.20 1.39 17.59 88.01 異丙苯 Kg/h 1.08 1.08 5.40 CHP Kg/h 0.54 0.54 2.70 DBNA Kg/h 0.54 0.54

7、2.70 AP Kg/h 0.54 0.54 2.70 輕酮類 Kg/h 1.62 1.62 8.10 羥基酮 Kg/h 54.00 54.00 270.14 甲異丁酮 Kg/h 0.009 0.009 0.045 雙酚-A Kg/h 0.009 0.009 0.045 乙酸丁酯 Kg/h 0.01/2.35 0.01/2.35 0.05/11.63 乙酸乙酯 Kg/h 0.026/6.40 0.026/6.40 0.13/31.02 新戊酸和催化劑 Kg/h 0.003/0.55 0.003/0.55 0.015/2.75 尿素 Kg/h 0.005/1.10 0.005/1.10 0.02

8、5/5.50 Na2SO4 Kg/h 264.60 264.60 1323.66 從表1-2和表1-3初步可以看出，在WTP進水中,無論是污水量還是各種污染物數(shù)量均主要來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W

9、TP的主要污水來源。 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，其中對排放標準有明確規(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，在排放標準中無明確規(guī)定的污染物，如丙酮、異丙苯、CHP、DBNA、AP、輕酮類、羥基酮等幾乎都來自苯酚丙酮裝置。1.3 進水水質(zhì)的可處理性初步分析對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表1-4。 序號 污染物 分子量 溶解度(%) 可氧化性 可吸附性 BOD5(mg/mg) CODCr(mg/mg) 原水濃度(mg/L)

10、去除率(%) 活性炭吸附容量(g/g) 1 苯酚 94.0 6.7 2.00 3.20 1000 80.6 0.161 2 甲醛 30.0 0.331.06 1.06 1000 9.2 0.018 3 甲醇 32.0 0.761.12 1.42 1000 3.6 0.007 4 苯 79.1 0.07 01.20 1.60 416 95.0 0.080 5 丙酮 58.1 0.311.63 1.632.00 1000 21.8 0.043 6 乙酸乙酯 88.1 8.70 0.290.86 / 1000 50.5 0.100 7 乙酸丁酯 116.2 0.68 0.150.52 / 1000

11、84 本文淺談上海化學(xué)工業(yè)區(qū)污水處理廠處理工藝設(shè)計及其控制(3)- .6 0.169* 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，若各污水達到完全混合狀態(tài)，平均計算濃度為:按一般的經(jīng)驗判斷，污水的BOD5/CODcr比值0.3，可認為是可生化的，本工程排放的污水BOD5/CODcr0.39，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、CHP、DBMA、AP等因具體名稱不詳，無從查證，但從其功能基因可以看出

12、：酮基、羥基的生化反應(yīng)活性在有機物各基因生物降解排序中名列前茅，可通過生物降解生成酸類，再通過有機酸的-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，其中活性炭對于苯、苯酚、乙酸乙酯、乙酸丁酯等吸附狀況均較好，對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工藝簡述低劑量粉末活性炭處理工藝（Low Dose-Powdered Activated Carbon Treatment Process），簡稱 LD-PACT。本工藝沿用PACT工藝基本圖式，按我

13、國國情和條件，由上海石油化工股份有限公司環(huán)境保護研究所開發(fā)，具有LD-PACT技術(shù)軟件包支持的廢水處理專用技術(shù)。低劑量粉末活性炭處理工藝(簡稱LD-PACT)為上海市科技成果,登記號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，有效增強廢水的處理效果，其有關(guān)參數(shù)見下：（1）1克PAC儲氧能力500-700mg 提淺談上海化學(xué)工業(yè)區(qū)污水處理廠處理工藝設(shè)計及其控制(4) 可吸附20-200mg CODcr（2）PAC-AS絮體直徑可達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%, &

14、#160;    過濾產(chǎn)率AS PAC>AS提高14-52%（4）COD絕對去除量:    AS PAC>AS PAC      AS PAC=（1.191.34）AS      AS PAC=（1.383.46）PAC（5） 反應(yīng)速率常數(shù)K :    AS PAC=2.33PAC     AS PAC=1.40AS2.1 SBR/LD-PAC工藝SBR/

15、LD-PAC工藝，由上海石化環(huán)境保護研究所開發(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，減輕對生物的抑制作用；在反應(yīng)階段，被PAC吸附的有機物通過生物解吸，降解后得以有效去除，同時PAC再生；在沉淀閑置階段，PAC進一步再生后仍保持一定的活性；PAC本身也為生物的生長提供很大的空間，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

16、在良好的相互作用，增大了基質(zhì)的利用率，延長了泥齡，從而提高了處理負荷和處理水質(zhì)；PAC與活性污泥結(jié)合，是絮體直徑增多，從而提高污泥沉降性能，并且也增強了污泥的脫水性能。因此，上?；瘜W(xué)工業(yè)區(qū)污水場采用SBR/LD-PAC工藝，可以預(yù)見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,詳見圖6-1: 上?；瘜W(xué)工業(yè)區(qū)7000 m3/d污水處理裝置工藝流程圖。2.                 

17、;             ;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)計參數(shù)見下表2-1和2-2。 項    目 工藝參數(shù) 酸化池 有效容積 25m*17.5m*4m（有效水深） 停留時間 >10小時 組合填料 1750 m3 混合調(diào)節(jié)池(苯酚丙酮裝置污水進入) 有效容積 25m*17.5m*4m（有效水深） 停留時間 >10小時 調(diào)節(jié)池(全部進水) 混合 有效容積 50m*17.5m

18、*4m（有效水深） 停留時間 >10小時 項    目 主要參數(shù) 進水COD        （mg/L） C0 = 700 出水COD        （mg/L） Ce = 100 COD去除率        （%） = 85.7 SBR反應(yīng)池 SBR總?cè)萘?#160;   （m3）

19、 VT = 14400 座    數(shù)     （座） n = 3 每座SBR容量    （m3） V = 4800（75*16*4） 充水比 1/2 1/4 每座SBR進水量    （m3） 2400 1200 周期運行時間 整個運行周期所需時間（h） T = (Tf Tf) Ta Ts Tdw TuT = 24     T=12 進水時間 Tf    （h

20、） 2 1 充水同時曝氣時間 Tf （h） 02 01 加強曝氣時間 Ta （h） 6 4 曝氣持續(xù)時間 Ta （h） 14 8 排泥時間 Tds    （h） 13 12 沉淀時間 Ts    （h） 3 1.5 排水時間 Tdw    （h） 3 1 閑置時間 Tu    （h） 2 0.5 曝氣時間比 Ta/T 0.58 0.67 PAC投加量（以進水量計）（mg/L） Inf PAC 20 Inf PAC 15 混合液 污泥濃度

21、     （g/L） MLSS = 3.5 MLSS =5.5 SVI        （ml/g） 150 PAC濃度    （g/L） 0.80 2.2 負荷 COD平均容段負荷（kgCOD/m3 池） 0.30 0.15 COD平均污泥負荷（kgCOD/kgSS d） (F/M)re=0.15 (F/M)re=0.083 工藝控制為了使污水處理裝置達到設(shè)計要求，確保出水指標符合國家排放標準，需對影響處理結(jié)果的因素進行控制。3.1進水

22、水質(zhì) 為保證整個污水處理系統(tǒng)正常有效地運行，保證污水處理廠的出水達標排放，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到接管標準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到接管標準后排入污水裝置，此時：（1）生活污水、Bayer公司廢水和PVC公司廢水進入混合調(diào)節(jié)池（B110）；（2）高橋苯酚丙酮裝置廢水進入酸化池。若Bayer公司廢水或PVC公司廢水出現(xiàn)異常，水質(zhì)變差，超出接管標準，應(yīng)切換閘閥使廢水進入酸化池。3.2營養(yǎng) 實際接納廢水中的氮、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。投加氮磷營養(yǎng)物數(shù)量，需對實際廢水進行實測后方能最終確定。現(xiàn)

23、暫按接納廢水中無氮、磷營養(yǎng)物考慮。投加的通常要求為：BOD5NP = 10051。根據(jù)理論計算，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。投加量由工藝運轉(zhuǎn)人員根據(jù)實際需要決定。投加時間與投料泵運行同步。 PAC投加量（以進水量計）(mg/L) 15 20 30 40 50 一次性投加量 (kg) 36 48 72 96 120 每天需用

24、量    (kg) 108 144 216 288 3603.4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& (此 資 料 轉(zhuǎn) 貼 于 ) #46;5 mg/L以下。4 經(jīng)濟分析WTP正常運轉(zhuǎn)時，物料消耗見表4-1物料消耗表。 物料名稱 消耗量(Kg/d) 粉末活性炭（PAC） 144 尿素 274 磷酸二氫鈉 216 PAM 2.52由于采用低劑量粉末活性炭處理工藝，也無需PAC再生裝置，所以整體上來說，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)廢水進行了模型試驗。試驗結(jié)果表明，當(dāng)進水