肖羽堂
(中國科學院大連化學物理研究所環境工程室， 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處理含甲醇工業廢水，在原水水質為含甲醇0.03%-5%，pH 6-10, SS為30-100mg/l, COD_cr為200-500 mg/l條件下，處理系統出水達冷卻塔循環用水要求。
　　關鍵詞 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重的水環境污染問題^[1-7]。為緩解水資源的供需矛盾，迫切需要研究開發經濟、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工業廢水進行處理與回用，作為本廠循環冷卻塔補充水。對于解決我國缺水問題意義重大,為我國工業廢水處理與資源化應用開辟了一條新途徑。對于緩解環境污染和消除水體嚴重污染,保護人民身體健康,影響深遠。有利于推動我國工業廢水處理與回用技術的應用和發展。該研究成果在化工等工業廢水處理中應用前景巨大。

1 廢水水質水量及處理要求

1.1 廢水水質水量
　　根據廠方提供的資料, 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，色度和電導率等達到工業循環冷卻水補充用水要求。具體要求見表1所示。

表1 循環冷卻塔水質指標要求 項 目 指 標 項 目 指 標 pH 6～9 CI^- (mg/L) <300 濁度（度） <5 T-P (mg/L) <1 電導率（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 細菌總數（個/mL） 冬季<5×10⁵
夏季<1×10⁵

2 處理工藝

　　根據該廢水的特點，先設厭氧水解調節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。再用好氧內循環曝氣生物塔處理去除廢水中剩余的COD。處理工藝系統以生物降解有機物為主，后設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。處理工藝流程設計如圖1所示。

　　由于廢水水質和水量波動大，不利于生物處理，因此生化處理前必須設水解調節池，確保生物后續處理作用穩定。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，在曝氣生化塔前設倒置的膜微孔曝氣生物接觸氧化A/O 反應池，確保有機物在生物組合反應器內得到較充分降解，去除大部分COD，同時提高廢水的可生物降解性，為后續好氧生物處理創造有利條件。廢水經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，對后續好氧生物也無抑制作用，因此有利于進行后續好氧生物處理。在膜微孔曝氣生化塔內充分曝氣供氧的條件下，廢水中剩余的有機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、細菌和雜質，需再經過后續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同作用，將水中的懸浮物雜質細菌和部分難降解有機物有效除去，使出水COD等指標達回用水質要求。
2.3 主要構筑物及設備設計參數
2.3.1 水解調節池
　　水解調節池主要是調節水質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構，在池中同時加入少量的微生物所需氮、磷等營養。
2.3.2 倒置的膜微孔曝氣A/O反應池
　　廢水通過倒置的A/O反應池處理后，大部分易生化降解的有機物得到除去，同時難生化降解的有機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，為后續曝氣生物氧化塔處理創造有利條件。尺寸為6×5×4.5m,有效容積為110m³。池中布設組合填料和膜微孔曝氣系統。
2.3.3 曝氣內循環生物反應塔
　　該塔的作用是將水中剩余的大部分有機物質在好氧條件下得到降解，從而有效地去除水中有機物質，尺寸為塔高9 m，直徑1.8m,有效容積為17m³。池中布設彈性立體填料和膜微孔曝氣系統。
2.3.4混凝沉淀池
　　該池的作用是對好氧內循環生物反應塔出水進行混凝沉淀，去除懸浮物，降低水中濁度，進一步去除有機物和色度等。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有效除去，使出水達回用標準要求，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，對回用水質起穩定調節作用，同時為回用水提供與消毒劑充分接觸反應的時間。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。采用經濟高效的BD系列ClO₂發生器，設備占地2.0m², 每噸水運行費用低于0.05元/噸水。 設備操作簡單，安全可靠，不用維修。設備全自動運行，無需專人看守。

3 廢水處理操作運行條件

3.1 倒置的膜微孔曝氣A/O處理工藝
　　控制反應器前端水溫30℃，pH值6～8，DO 3～5mg/l，補充N和P等，使廢水中的BOD:N:P=200:5:1。
3.2 曝氣內循環生物處理工藝
　　控制水溫27～30℃，pH值6～8，DO=2～4mg/l，補充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 運行結果與討論

　　本工程投入運行以來，處理效果一直穩定，出水水質良好。運行處理結果見表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—消毒處理工藝系統處理含甲醇工業廢水，在原水水質為含甲醇0.03%～3%，pH 6～10, 濁度為23.5～34.7度, COD_cr為200～500 mg/l條件下，系統出水CODcr、甲醇、電導率、硬度（CaO）、pH、濁度和色度等各項水質指標均滿足該廠工業循環冷卻水水質標準要求。

5 運行成本與投資費用

5.1 運行成本
　　(1)電費: 0.40～0.50元/噸水; (2)藥劑費: 0.10～0.15元/噸水。則每噸水運行費用: 0.50～0.65元/噸水。
5.2 投資費用
　　土建費用：包括消毒處理反應、混凝沉淀池和污泥濃縮池等在內，共計3.6萬元;設備：包括格柵、提升泵、計量泵、混凝加藥裝置、鼓風機、污泥泵、電氣控制系統、管路及材料、污水管道及支架等35.7萬元；膜法A/O反應池17.6萬元，內含組合填料，微孔曝氣系統;曝氣反應塔7.7萬元，內含彈性立體填料和微孔曝氣系統; BAC過濾罐5.7萬元，內含活性炭等濾料; 安裝費1.2萬元; 設計費2.1萬元; 調試費2.6萬元; ClO₂發生器設備1.7萬元。
　　工程總造價為84.2萬元。

表2 處理結果統計值范圍 水 質 項 目 進 水 生物組合系統出水 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 細菌總數（個/mL） 冬季8.9×10⁶
夏季3×10⁷ /
/ 冬季3×10³
夏季5×10³

6 結語

　　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處理含甲醇工業廢水，在原水水質為含甲醇0.03%～5%，pH 6～10, SS為30～100mg/l, COD_cr為200～500 mg/l條件下，處理系統出水達冷卻塔循環用水要求。
　　該處理工藝系統先進合理，運行穩定、可靠，具有操作簡單，出水水質穩定，投資省，運行費用低等許多優點。比較適合各種有機工業廢水處理與回用，易于推廣應用。

參考文獻
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　　作者簡介 肖羽堂, 男, 1966年10月出生, 同濟大學環境工程學院博士，現為中國科學院大連化學物理研究所環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研究以及可持續發展與環境保護戰略對策研究, 發表論文40余篇, 多篇被美國EI收錄。
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