煤化工企業污水處理站工況波動原因分析及對策

楊懷彬

(河南龍宇煤化工有限公司 ， 河南 永城 476600)

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?生產與實踐?

煤化工企業污水處理站工況波動原因分析及對策

楊懷彬

(河南龍宇煤化工有限公司 ， 河南 永城 476600)

針對污水處理站工況不斷惡化，不能滿足生產需要的實際情況，通過逐個分析水量、水質、水溫、溶解氧、pH值、有毒物質等影響污水處理站正常運行的6個方面，找出污水處理站工況惡化的核心因子，并給出具體的解決措施，確保了污水處理站的穩定達標運行。

污水處理站 ； 工況波動 ； 影響機理 ； 溶解氧

0 前言

河南龍宇煤化工有限公司2008年4月建成投產年產50萬t甲醇項目，項目配套建設一套污水處理站，用于處理氣化廢水、甲醇裝置廢水及廠區生活污水。2009年1月開工建設年產20萬t二甲醚項目，2010年12月建成二甲醚項目，利用甲醇項目產生的粗醇生產二甲醚，生產、生活廢水處理依托現有污水處理站。

公司配套污水處理站設計處理能力2 400 t/d，2008年3月經調試合格投入運行，采用水解酸化池+SBR生物脫氮除磷工藝，工藝流程為氣化廢水、甲醇廢水、二甲醚廢水等生產廢水經管道送入集水池，檢測后根據水質情況，泵入pH值調節池調節水質、水量后流入破氰池破氰，破氰后再進入中和池調節pH值，中和后廢水加入混凝劑進入沉淀池沉淀，沉淀后廢水進入均質池。廠區生活污水經機械格柵去除雜物后自流入生活污水集水池，再泵入均質池與生產廢水混合。混合廢水進入水解酸化池進行水解酸化處理，將大分子有機物分解為小分子物質，后泵入SBR池進行好氧處理。處理水質達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準后通過監測池排入公司區域污水處理廠進行深度處理。

公司建設的區域污水處理廠用于處理當地城鎮生活污水和配套污水處理站排水，設計處理能力為15 000 t/d，其中城鎮生活污水12 000 t/d，污水站處理站排水3 000 t/d，出水水質達《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準后排入白洋溝。

1 工況波動情況

污水處理站自2008年3月經調試合格投用以來，由于前期甲醇項目運行負荷較低，廠區生產廢水、生活污水的水量相對偏少，污水處理站COD去除率達88.3%，氨氮去除率達89.8%，出水水質持續穩定達標。

2010年12月二甲醚裝置投產后，二甲醚廢水進入污水處理站處理，對污水處理站工況造成一定波動，但由于污水處理站存在設計余量，二甲醚廢水進入后并未造成污水處理站超負荷運行，且污水處理站出水排入區域污水處理廠進行深度處理，通過綜合調整污水處理站、區域污水處理廠運行工況和出水指標，至2014年底，污水處理站基本保持了穩定運行的狀態，區域污水處理廠亦運行穩定，出水水質持續達標。

2015年以后，伴隨著甲醇、二甲醚項目的穩定運行，污水處理站的運行工況逐步開始惡化，污泥老化比較嚴重，污泥的濃度持續降低，出水COD濃度、氨氮濃度經常超標，嚴重影響到生產裝置的長周期穩定運行。

2 波動原因分析

影響污水處理站穩定運行的因素主要包括處理水量、進水水質、水溫、溶解氧、pH值和有毒物質等方面。

2.1 水量分析

2.1.1 影響處理效果的原因

污水處理站受池容、曝氣時間和出水指標的影響，若水量負荷遠高于設計負荷，將造成曝氣時間、沉淀時間的不足，使出水水質超標，嚴重時還會導致污泥老化。

2.1.2 數據分析

①污水處理站設計僅用于甲醇工段、氣化工段生產污水和廠區生活污水，處理能力為100 t/h，在二甲醚裝置投入運行后，廢水處理總量115 t/h，已超出污水處理站設計處理能力；②2015年度，氣化工段平均廢水排量約55 m3/h ，超出設計廢水量15 m3，甲醇平均廢水排量約50 m3/h，超出設計量20 m3(包括二甲醚工段廢水15 m3)。其廢水總量超出控制水量35 m3/h。

2.1.3 結論

結合生產實際得出，甲醇裝置、二甲醚裝置自2009、2010年投入生產運行后，經過長期工藝摸索，操作人員的操作水平明顯提升，裝置運行穩定性大幅提高，系統負荷逐步達標達產，由于設計余量較大，部分裝置甚至超負荷生產，造成了生產廢水實際排放量高出設計排放量。

2.2 水質分析

2.2.1 水質對處理效果的影響

活性污泥中微生物賴以生活的主要外界營養為碳和氮，異養菌利用有機碳源，自養菌利用無機碳源。此外，還需要微量的鉀、鎂、鐵、維生素等，營養物質最佳比例關系為BOD∶N∶P=100∶5∶1。如果污水中微生物需要的營養不路，比例失調，則會影響處理效果。

2.2.2 過程分析

①2015年度，污水處理站進水COD月度平均濃度660～3 053 mg/L，均高于設計進水COD濃度554 mg/L，若以生物適應周期一周，則COD的變化量更大；②2015年度，污水處理站進水氨氮月度平均濃度均高于設計進水濃度67 mg/L，除4、5月份平均75 mg/L外，其它月份平均達139 mg/L；③由于生產廢水中以短鏈、低分子有機物為主，COD與BOD測定值相當，以此計算，全年BOD平均濃度1 040.9 mg/L；全年氨氮平均濃度109.5 mg/L；匹配BOD濃度的最佳氨氮濃度為52 mg/L，其廢水氨氮濃度高出最佳比例2倍以上。④甲醇工段變換裝置工藝冷凝液原送氣化工段回用，因2014年變換裝置實施了具有節能減排性質的低水汽比改造，在減少蒸汽用量的同時，也導致了變換工藝冷凝液總量減少、氨氮濃度升高(達300 mg/L 左右)，超出氣化工段回用標準，只能直接排入污水處理站，增加了廢水中的氨氮總量。

2.2.3 結論

污水處理站進水COD、氨氮濃度均遠高于設計指標，且營養物質比例不匹配，造成污泥處理負荷過大，出水水質超標。結合該公司生產實際，氨氮濃度升高的主要原因是變換工藝冷凝液未按原設計回用。

2.3 水溫分析

參與活性污泥中的微生物多屬嗜溫菌，其適宜溫度在10～40 ℃。出于安全考慮，一般應將活性污泥處理的溫度控制在15～35 ℃，低于5 ℃會造成微生物生長緩慢，高于40 ℃會抑制微生物活性，甚至會造成微生物死亡。

2.3.1 過程分析

①2015年12月，經對污水處理站來水水溫連續分析，發現甲醇工段廢水(含二甲醚工段廢水)溫度始終保持在48～60 ℃，導致污水處理站進水水溫超過45 ℃，嚴重抑制了微生物污泥的活性。②經對各工段裝置來水進行排查，發現二甲醚工段廢水水溫平均高于80 ℃，直接造成甲醇工段排水水溫升高。

2.3.2 結論

該公司污水處理站進水水溫>40 ℃，對微生物抑制作用明顯。進水水溫高的原因為二甲醚工段廢水水溫較高。

2.4 溶解氧分析

曝氣池中溶解氧濃度以不低于2 mg/L為宜。局部區域有機污染物濃度高、耗氧速率高，溶解氧濃度不易保持2 mg/L，可以有所降低，但不能低于1 mg/L。

2.4.1 過程分析

①2015年12月，經對污水處理站曝氣池中的溶解氧進行連續分析，曝氣時間從120～240 min任意調整的情況下，曝氣期間的溶解氧均<1 mg/L，無法滿足系統溶解氧要求。②經對污水處理站曝氣系統進行檢查，由于污水處理站長周期運行，且現場環境腐蝕性大，導致曝氣管線部分脫開，存在曝氣死區，曝氣量不足。

2.4.2 結論

該公司污水處理站曝氣期間的溶解氧不足，無法滿足系統要求。溶解氧不足的主要原因為曝氣管線老化、部分脫開。

2.5 pH值分析

微生物的生理活動與環境的酸堿度密切相關，只有在適宜的酸堿度條件下，微生物才能進行正常的生理活動。參與污水生物處理的微生物，一般最佳的pH值范圍為6.5～8.5。

2.5.1 過程分析

經對現場檢查，污水處理站現場設置有1用1備2臺堿計量泵，以此調節氨氮硝化反應造成的堿度消耗，并能控制pH值在合理范圍內。

2.5.2 結論

污水處理站pH值滿足運行要求。

2.6 有毒物質分析

鋅、銅、鎳、鉛、鉻等重金屬離子和酚、醛、氰化物、硫化物等非金屬化合物能抑制微生物生理作用，具有毒害作用，但只有當有毒物質在環境中達到某一濃度時，毒害和抑制作用才顯現出來。其中，氰化物的毒害濃度為0.5 mg/L。

2.6.1 過程分析

根據生產工藝及環評分析，廢水中可能存在的有毒物質為氰化物。經項目環保驗收、年度環保監測及日常分析，廢水中氰化物平均濃度低于0.1 mg/L，從未超過限值。

2.6.2 結論

污水處理站有毒物質濃度滿足運行要求。

2.7 關鍵因素分析

通過上述影響因素分析，造成污水處理站工況惡化的關鍵因素為：①污水處理站進水水量、進水水質高出設計指標，且氨氮含量過高，營養物質不匹配，超出污泥處理負荷。②污水處理站進水水溫高于微生物適宜生長溫度，抑制了微生物的活性。③污水處理站曝氣期間的溶解氧不足，影響微生物的正常代謝。

3 解決措施

針對造成污水處理站工況惡化的關鍵因素，結合實際情況，提出以下解決措施：

3.1 水量解決措施

生產裝置嚴格控制運行負荷，并實施技術改造，將無污染的汽包排水、蒸汽冷凝液接入清凈下水系統，控制污水處理站日均處理量≤2 800 t/d，最好不超過設計處理量2 400 t/d。

3.2 水質解決措施

①甲醇工段增設氨汽提塔，變換工藝冷凝液經氨汽提塔汽提達標(氨氮<100 mg/L)后送氣化工段回用，汽提廢氣排入氨火炬管線，控制進入污水處理站的氨氮總量；②污水處理站加大進水分析頻次，在影響物質不匹配時人為增加碳源，調整營養物質比例在合理范圍；③充分發揮后續區域污水處理廠作用，適當放寬污水處理站處理指標，確保污水處理站可穩定處理高濃度廢水。

3.3 水溫解決措施

二甲醚工段廢水總管處增設換熱器，確保二甲醚廢水的溫度<40 ℃，甲醇工段總廢水管線的溫度<35 ℃，污水處理站進水溫度<30 ℃，通過降溫，充分激活污泥活性，提高污水處理效率。

3.4 溶解氧解決措施

利用甲醇裝置、二甲醚裝置停車大修機會，改造污水處理站曝氣系統，消除曝氣管線脫開和曝氣死區等現象，確保曝氣期間的溶解氧濃度≥1 mg/L。

4 實施效果

通過逐步落實上述解決措施，特別是利用2016年5月份的大修機會，增加了氨汽提塔、二甲醚換熱器，收集了清凈下水，更換了污水站曝氣系統后，污水處理站進水水量持續穩定在2 700 t/d左右，工業廢水氨氮持續穩定約80 mg/L，進水水溫<35 ℃，出水COD<100 mg/L、氨氮<15 mg/L，實現了廢水處理系統的持續穩定達標運行。

2017-03-12

楊懷彬(1983- )，男，碩士研究生，工程師，從事安全環保管理工作，電話：18738061701。

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