10m3/d甲基烯丙醇类化工废水处理工艺甲基烯丙醇类化工废水处理方法

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:carboy123
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  1、前言
  某化工厂主要生产甲基烯丙醇类化工中间体。产生的废水中主要表现为高COD、BOD,盐含量高,废水中含油、色度高,不能直接排放,否则将对环境造成严重的危害,根据国家和江西省环境保护的相关规定,污水的排放必须达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)规定的三级标准,才能纳入园区的污水处理厂进行二级处理。
  
  2、关键词
  化工废水、含盐、高浓度、处理、排放
  中图分类号:TK411 文献标识码: A
  
  3、废水水量及来源:
  3.1、废水来源及水质水量
  
  
  
  3.2、处理后出水标准
  处理出水水质执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准,达标排入园区市政管网。
  出水水质指标
  
  
  
  4、处理工艺:
  4.1、废水处理工艺流程
  
  
  
  4.2、废水处理工艺说明
  整个处理工艺由以下几大部分组成:
  1、预处理:包括电解、中和反应、气浮、双效蒸发系统等等;
  2、主体生化处理:UASB厌氧塔+A2/O+MBR膜生物反应器系统;
  4.2.1、预处理系统
  污水经格栅流入调节池,用泵提升入PH值调整槽,通过在线pH仪的监控自动投加酸液,调整pH至4-5左右,流入电解槽,电解槽的电解反应原理是基于电化学反应的原理,在酸性、中性条件下(PH值4-5左右),由于氧化还原、电解反应的作用,形成新生絮凝体参与吸附的协同作用。废水在酸性、中性条件下,与电解反应,电极反应产生新生态[H]具有很大的活性,可以使得废水中的大分子有机物转化为小分子,降解了COD,并能破坏废水中发色物质的发色结构,达到去除化学污染物的目的;电解装置的主要作用在于使高分子有机物转化为小分子有机物,提高废水的可生化性,将部分氯离子氧化成气体状态从而去除。
  经过电解反应,出水PH提高到6左右,电解出水进入中和反应池,通过在线pH仪的监控,进一步投加碱液,调整pH至7-8左右,然后投加适合絮凝剂与助凝剂,与废水进行絮凝反应,出水自流进入溶气气浮装置,首先进入气浮反应区,溶气气浮装置溶汽压力0.3-0.5MPa,浮选槽中停留时间30-60分钟,气水比4-8%,产生的微气泡粒径在40-70μm之间。密度小于1.0的悬浮物和疏水物质,可以附着在小气泡的表面,随小气泡而上浮到水面上,加以收集而被去除,达到分离的目的。内设除渣系统,刮除表面浮渣。
  气浮出水进入中间池,由提升泵输送至钛管材质双效蒸发除盐结晶器进行处理。产生的结晶盐和残留母液进入专设母液结晶池中,交由具有相应处理资质的专业单位回收处理。蒸出液进入冷凝池进行冷却后至中间池提升至主体生化处理系统进行厌氧处理。三效蒸发除盐结晶器原理:
  浓缩设备中真空浓缩设备利用真空蒸发或机械分离等方法来达到物料浓缩。目前,为了提高浓缩产品的质量,广泛采用真空浓缩,一般在18~8KPa低压状态下,以蒸汽间接加热方式,对物料液加热,使其在低温下沸腾蒸发,这样物料温度低,且加热所用蒸汽与沸腾液料的温差增大,在相同传热条件下,比常压蒸发时的蒸发速率高,可减少液料营养的损失,并看利用低压蒸汽作为蒸发热源。
  根据客户的要求和物料的性质,我们推荐选用的总体工艺路线为:通过蒸发浓缩使溶液达到过饱和析出混盐晶体,经固液离心分离后,得到最终产品。
  1、根据物料的处理量、被蒸发物料的沸点升高、蒸发过程中的结晶情况、加热蒸汽的条件及设备投资的多少,采用双效强制顺流蒸发装置。由于蒸发过程中有晶体析出,所以采用抗结疤、抗盐析能力强的强制循环蒸发器。
  2、蒸发工艺流程简述:
  物料流向:原料液经过冷凝水预热器预热后依次进入到双效蒸发器蒸发浓缩,浓缩达到一定浓度时经过旋流器进入到离心机离心分离得到产品。
  蒸汽流向:锅炉来的生蒸汽进入到一效加热室的壳程作为一效的热源,一效闪蒸的二次汽进入到二效加热室的壳程作为二效的热源,双效分离室闪蒸的二次汽经过冷凝器冷凝收集到冷凝水罐再处理。
  在系统运行过程中会产生部分不凝气,不凝气的量不大,但是长期积累会在冷凝侧的局部形成较高的浓度,导致传热效率明显下降,本蒸发系统在各效的加热室设有专用的不凝气体排出口,因此在蒸发过程中定期打开各效的不凝气阀门进行排放,以提高传热效率。
  冷凝水的流向:一效加热室产生的冷凝水先经过冷凝水预热器后返回锅炉系统回用,二效加热室的冷凝水收集到冷凝水罐再作为离心机工艺冲堵水或煮效水或再处理。间接冷凝器的冷凝水也回冷凝水罐。
  3、工艺特点:
  (1)、本工艺中原料先用冷凝水预热后再进入到蒸发系统,以达到节省能源的目的。
  (2)、本工艺中的冲堵水或煮效水采用高温的冷凝水,确保不降低进料温度,以降低生蒸汽耗量。
  (3)、本工艺中充分利用了蒸汽的显热、潜热,节约了生蒸汽消耗,降低了设备的运行成本。
  (4)、本工艺中的双效均采用强制循环蒸发器,蒸发强度大效率高,抗结疤、盐析能力强,适合于各种盐类的蒸发。
  (5)、各种盐类的蒸发具有无机盐蒸发的共性,又具有其特殊性,在工艺设计方面做了多方面的考虑,具体表现为:
  ①、管路设计尽量考虑采用直管道,减少弯头。
  ②、管路设计充分考虑冲洗水和吹扫,防止管路的堵塞。
  ③、管路设计上采用大曲率半径弯头。
  ④、合理布置设备,尽量缩短带晶物料管道。稠厚器到离心机管路选取短而粗的管路。
  ⑤、对含固流体的管道流速设计上采用适宜的流速。
  ⑥、对泵的选型要适合带晶物料。
  4.2.2、主体生化处理
  生化系统采用UASB厌氧塔+“厌氧+缺氧+好氧(A2/O工艺)”+“MBR膜生物反应器工艺”。
  UASB厌氧塔是一种上流式厌氧污泥反应池,为外循环式,外循环比根据废水水质进行调节,其目的是使反应池在适宜的水流上升流速下运行,从而保持反应池内有适量的污泥浓度。反应池在中温(30~35℃)条件下运行,采用脉冲布水器布水方式,防止产生沟流、偏流现象,促进微生物与有机污染物的接触。池内分为污泥区、悬浮区、三相分离区。污泥区具有很高的生物量和稳定的活性高的颗粒污泥,颗粒污泥具有沉降性能好,产甲烷活性高的特点。悬浮区位于污泥区的上部,其污泥浓度低于污泥区,由高度絮凝的污泥组成, 一般为非颗粒污泥。三相分离区位于反应区的正上方, 其主要功能是进行固液分离、气液分离和固气分离, 是UASB的核心。起到顺利从反应器中分离和排放产生的生物气;尽可能有效地防止具有生物活性的厌氧污泥流失、使污泥能够通过斜板返回反应区、提高出水净化效果、防止上浮的颗粒污泥洗出等作用,反应池产生的沼气由沼气收集装置收集,该装置配套水封用于防止沼气泄漏引起爆炸。沼气收集后可燃烧用于本處理系统加热或高空排放。
  经UASB厌氧反应后的水进入A2/O生化系统,即水解+好氧生化段,水解工艺的研究工作是从污水厌氧生物处理的试验开始,经过反复实验和理论分析,逐步发展为水解(酸化)生物处理工艺。从工程上厌氧发酵产生沼气的过程可分为水解阶段、酸化阶段和甲烷化阶段等三阶段。水解池是把反应控制在第二阶段完成之前,不进入第三阶段。在水解反应器中实际上完成水解和酸化两个过程(酸化也可能不十分彻底),但为了简化,简称为水解。采用水解池较之全过程的厌氧池(消化池)具有以下的优点:
  (1)不需要密闭的池,不需要搅拌器,不需要水、气,固三相分离器,降低了造价和便于维护,根据这些特点,可以设计出适应大、中、小型污水厂所需的构筑物;
  (2)水解、产酸阶段的产物主要是小分子的有机物,可生化性一般较好,故水解池可以改变原污水的可生化性,从而减少反应时间和处理的能耗;
  (3)由于反应控制在第二阶段完成前,出水无厌氧发酵的不良气味,改善了处理厂的环境;
  (4)由于第一、二阶段反应迅速,故水解池体积小,与初次沉淀池基本相当,节省投资费用,水解池对固体有机物的降解,减少了污泥量,具有消化池的功能;
  (5)工艺仅产生很少的剩余活性污泥,实现了污水、污泥一次处理,不需要中温消化池。
  着眼于整个系统的处理效率和经济效益,放弃了厌氧反应中甲烷发酵阶段,利用厌氧反应中水解的产酸作用,使污水、污泥一次得到处理。在整个过程中,因大量悬浮物水解成可溶性物质,大分子降解为小分子,因此工艺过程中有一系列不同于传统工艺流程的特点。且由于这些不同特点,使得单单从出水水质中COD、BOD5等去除率来评价水解反应器的作用是不全面的。为此,结合对后处理的影响,对各种现象进行分析,以全面评价水解反应在整个系统中的功能。
  经水解处理后,溶解性有机物的比例发生了很大变化,水解后出水溶解性比例提高了一倍。而一般经初沉后出水中溶解性COD、BOD5的比例变化较小。众所周知,微生物对有机物的摄取只有溶解性的小分子物质才可直接进入细胞体内,而不溶性大分子物质,首先要通过胞外酶的分解才得以进入微生物体内的代谢过程。经水解處理,有机物在微生物的代谢途径生减少了一个重要环节,无疑将加速有机物的降解。
  水解反应器的第一个特点是有机污染物的去除率相对较高,COD平均去除率10%~30%,而悬浮性COD去除率更高为40%。对于悬浮物,去除率高,出水悬浮物的浓度低于50mg/L,这些因素对于各种后处理是非常有利的。
  污水经水解反应后,出水BOD5/COD值有所提高。BOD5/COD比值的提高说明废水可生化性的提高,这是水解反应的第二个特点。这表明水解反应器相对于好氧池起到了预处理的作用,使得经水解处理后出水变得更易于被好氧菌降解。
  水解好氧工艺是一种污水处理的新工艺,其最为显著的特点是以多功能的水解反应器取代了功能专一的传统沉淀池。利用水解和产酸菌的反应,将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质,大大提高了污水的可生化性,并减少了后续好氧处理构筑物的负荷,使得污泥与污水同时得到处理。
  调节池内污水采用污水提升泵提升至A级生化池。在A级池内,由于污水中有机物浓度较高,微生物处于缺氧状态,此时微生物为兼性微生物,它们将污水中有机氮转化为氨氮,同时利用有机碳源作为电子供体,将NO2--N、NO3--N转化为N2,而且还利用部分有机碳源和氨氮合成新的细胞物质。所以A级池不仅具有一定的有机物去除功能,还能减轻后续O级生化池的有机负荷,以利于硝化作用进行,而且依靠污水中的高浓度有机物,完成反硝化作用,最终消除氮的富营养化污染。经过A级池的生化作用,污水中仍有一定量的有机物和较高的氮氨存在,为使有机物进一步氧化分解,同时在碳化作用趋于完全的情况下,硝化作用能顺利进行,设置O级生化池。O级生化池的处理依靠自养型细菌(硝化菌)完成,利用有机物分解产生的无机碳源或空气中的二氧化碳作为营养源,将污水中的氨氮转化为NO2--N、NO3--N。O级池出水一部分进入沉淀池进行沉淀,另一部分回流至A级池进行内循环,以达到反硝化去除氨氮的目的。在A级和O级生化池中均安装有填料,整个生化处理过程依赖于附着在填料上的多种微生物来完成的。在A级池内溶解氧控制0.5mg/l左右;在O级生化池内溶解氧控制在3mg/l以上,O级生化池一部分出水回流进入A级池,回流比为100%;
  经过A2/O系统生化降解之后的出水进入MBR膜生物反应器做二级生化处理。
  MBR是一种将高效膜分离技术与传统活性污泥法相结合的新型高效污水处理工艺,它用具有独特结构的浸没式膜组件置于曝气池中,经过常规好氧曝气处理后的水,进入MBR系统进行处理,出水由泵通过滤膜过滤后抽出。它与传统污水处理方法具有很大区别,取代了传统生化工艺中二沉池和三级处理工艺。由于膜的存在大大提高了系统固液分离的能力,从而使系统出水水质和容积负荷都得到大幅度提高,出水可达到杂用水标准,经后续处理后可达到景观用水标准。由于膜的过滤作用,微生物被完全截留在生物反应器中,实现了水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离,消除了传统活性污泥法中污泥膨胀问题。膜生物反应器具有对污染物去除效率高、硝化能力强,可同时进行硝化、反硝化、脱氮效果好、出水水质稳定、剩余污泥产量低、设备紧凑、操作简单等优点。目前广泛应用于生活污水和各种可生化工业废水的处理及回用中。
  经过生化系统降解处理之后的出水由MBR出水至排放池,排入园区市政污水管网统一进行再度处理。
  5、直接运行成本
  
  
  
  
  
  结论
  甲基烯丙醇类化工废水中含盐量较高、污染物浓度大,直接进入生化处理,影响生化效果,排放对环境危害大,处理工艺较为复杂,污水处理的运行费用较高,因此科学合理地设计就尤为重要。除必要的工艺优化选择外,还应认真分析总结污水处理的实际运行情况,选择处理工艺简单、污泥量少、操作方便、投资成本低的处理工艺,因此在设计中应尽量客观、合理地确定两者。总之,污水处理过程中需要设计人员和运行管理人员密切合作,才能更好地发挥其效益。
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