煤化工廢水處理SBR工藝出水COD超標(biāo)原因分析與對(duì)策

魏 烈，侯永興

（青海鹽湖鎂業(yè)有限公司，青海 格爾木 816099）

1 研究背景

煤化工行業(yè)需要用到很多水，工藝產(chǎn)生的廢水以高濃度煤氣洗滌廢水為主，含有大量酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物質(zhì)和難以降解的物質(zhì)。目前，國(guó)內(nèi)主要采用生化法對(duì)煤化工廢水進(jìn)行處理，雖然可以高效地去除廢水中的苯類物質(zhì)，但對(duì)一些難降解有機(jī)物的處理效果較差，導(dǎo)致煤化工行業(yè)外排水化學(xué)需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）指標(biāo)難以達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，所以需要利用廢水處理技術(shù)對(duì)廢水進(jìn)行更好的處理[1]。

COD是衡量水質(zhì)污染程度的一個(gè)重要指標(biāo)，幾乎所有水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目都包含COD。非環(huán)境專業(yè)的人可將COD簡(jiǎn)單理解為水中有機(jī)污染物的濃度，因?yàn)镃OD反映的是水中還原性物質(zhì)（可以被氧化的物質(zhì)）的濃度。通常情況下，水中的還原性物質(zhì)大部分是有機(jī)物，少部分是具有還原性的鹽，如二價(jià)鐵鹽。通常用重鉻酸鉀測(cè)定COD，因此，水中可以和重鉻酸鉀反應(yīng)的物質(zhì)都會(huì)被納入COD的計(jì)算中[2]。例如天津“8·12”爆炸事故泄漏的氰化物，在強(qiáng)酸條件下可以被重鉻酸鉀氧化，氰化物遇到酸會(huì)變成氰酸揮發(fā)，所以采樣過程中如果沒有加固定劑，會(huì)對(duì)COD的測(cè)定造成一定影響。另外需要注意的是，測(cè)定過程要在通風(fēng)櫥中完成，因?yàn)閾]發(fā)出來的氰酸有劇毒。

2 工藝介紹

2.1 工藝流程

2.1.1 廢水預(yù)處理階段

廢水預(yù)處理是在一級(jí)處理之前對(duì)廢水的所有處理過程，如格柵、篩網(wǎng)、粉碎、撇渣、油脂去除、除砂、預(yù)曝氣、均化、pH調(diào)節(jié)等[3]。在工業(yè)廢水處理中，也指為保證后續(xù)生物處理設(shè)施順利運(yùn)行而進(jìn)行的任何去除或改變廢水中有害物質(zhì)與難降解物質(zhì)的處理過程。預(yù)處理有物化處理和生化處理兩種方式，目前在物化處理中常用的預(yù)處理技術(shù)有混凝沉淀、離子交換、吸附、氣浮、超濾、折點(diǎn)加氯法等。

2.1.2 生化處理階段

廢水的生化處理是通過微生物的新陳代謝作用處理廢水中的污染物，一般可以分為兩大類，即好氧處理和厭氧處理。好氧處理是在曝氣的作用下，利用好氧微生物的新陳代謝活動(dòng)去除廢水中的污染物，常見的好氧處理工藝有活性污泥法、CASS、CAST、序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，SBR）、MBR、接觸氧化、氧化溝等；厭氧處理是在隔絕氧氣的情況下，利用厭氧微生物的新陳代謝作用去除廢水中的污染物，常見的厭氧工藝有水解酸化、UASB、ABF、IC等。

人們將無數(shù)微生物集中在一個(gè)池子內(nèi)，創(chuàng)造一個(gè)非常適合微生物繁殖、生長(zhǎng)的環(huán)境（具備合適的溫度、pH、氧氣、氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)），使微生物大量增殖，以提高其分解有機(jī)物的速度和效率。然后往池內(nèi)泵入廢水，使廢水中的有機(jī)物在微生物的生命活動(dòng)過程中得到氧化降解，使廢水得到凈化和處理。與其他處理方法相比，生化法具有能耗低、不加藥、處理效果好、處理費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

對(duì)廢水進(jìn)行生物處理的主要目的是去除廢水中不可自然沉淀的膠體狀固體物，穩(wěn)定和去除廢水中的有機(jī)物，去除營(yíng)養(yǎng)元素氮和磷。

城市污水中含有很多有機(jī)物，可以用很多其他辦法處理，但其中60%以上的有機(jī)物只有使用生物去除法才最經(jīng)濟(jì)，而廢水中的氮一般只能依靠生物法去除。

廢水生物處理中的微生物包括細(xì)菌（廢水生物處理工程中最主要的微生物）、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物。原生動(dòng)物主要以細(xì)菌為食，而后生動(dòng)物又以原生動(dòng)物為食。微生物除了需要營(yíng)養(yǎng)，還需要合適的環(huán)境，因此，需要保持合適的溫度、pH、溶解氧等，同時(shí)還要注意不能向生化池中排放濃度太高的含鹽廢水，因?yàn)樯锛?xì)胞都有滲透壓，根據(jù)滲透壓原理，若是微生物已經(jīng)適應(yīng)在高濃度鹽水中的生活，包括繁殖等生理活動(dòng)，細(xì)胞液的含鹽量也會(huì)比較高。如果廢水的含鹽量降低甚至大幅度降低，由于鹽濃度差，廢水中的水分子會(huì)大量滲入微生物體內(nèi)，而微生物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁，吸收過多的水分會(huì)發(fā)生膨脹，嚴(yán)重者破裂死亡。因此，向生化池中排放的廢水含鹽量不能變化太大，應(yīng)保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的濃度，否則很容易造成生化池毀壞。

2.1.3 污泥處理工段

污泥處理工段主要包括污泥池及泵房、污泥脫水機(jī)房等單體，污水處理站沉淀器排出的泥渣、SBR反應(yīng)池排出的剩余污泥及回用水處理站排出的化學(xué)污泥分別進(jìn)入污泥池，在污泥池充分混合后經(jīng)污泥提升泵提升至污泥脫水間進(jìn)行脫水處理，脫水后的泥餅直接外運(yùn)處理。

2.2 SBR工藝

SBR是當(dāng)前活性污泥工藝的變體，其反應(yīng)機(jī)理和污染物去除機(jī)理與傳統(tǒng)活性污泥基本相同，只是操作不同。污泥不易膨脹，特別是在污水進(jìn)入生化處理裝置的過程中。

SBR可分為進(jìn)水期、沉淀期、曝氣期、排水期、閑置期 5個(gè)階段，主要通過沉淀作用將污水中的重金屬等可沉降污染物聚沉在污泥中，再通過污泥中微生物的分解作用分解污水中的有機(jī)物，降低COD、BOD。最后污泥中發(fā)生有氧消化和無氧消化去除廢水中的氮、磷等元素。

SBR反應(yīng)池的設(shè)計(jì)參數(shù)包括周期數(shù)、充水比、需氧量、污泥負(fù)荷、產(chǎn)泥量、污泥濃度、污泥齡等。需要注意的是，如果在處理廢水時(shí)，SBR工藝的主要目標(biāo)是脫氮，宜選用低污泥負(fù)荷、低充水比；若主要目標(biāo)是除磷，則需要選用高污泥負(fù)荷、高充水比。

2.3 SBR工藝特點(diǎn)

主要優(yōu)點(diǎn)：（1）抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。因?yàn)檫M(jìn)水量以及進(jìn)水的時(shí)間可以調(diào)節(jié)，進(jìn)行間歇進(jìn)水，可以降低進(jìn)水水質(zhì)超過系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷的可能性，保證系統(tǒng)適應(yīng)進(jìn)水水質(zhì)的變化，同時(shí)保證處理水合格后排放，特別適用于水質(zhì)、水量變化較大的含有有毒物質(zhì)或者有機(jī)物濃度較高的污水和工業(yè)廢水。（2）可以實(shí)現(xiàn)脫氮除磷，對(duì)污泥膨脹的抑制效果好。（3）運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)、水量有保障。同時(shí)，SBR系統(tǒng)進(jìn)行廢水處理后還可以對(duì)其進(jìn)行物化處理，實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)再利用。（4）沉淀效果好。因?yàn)樵诔恋黼A段，不進(jìn)水也不曝氣，還可保證沉淀所需的時(shí)間，達(dá)到了理想的靜態(tài)沉淀狀態(tài)。（5）SBR工藝構(gòu)筑物（設(shè)施）簡(jiǎn)單，投資少、占地少、維護(hù)量小、運(yùn)行成本低。（6）自動(dòng)化程度高，操作管理簡(jiǎn)單，減少了人員勞動(dòng)。因?yàn)镾BR工藝中的很多基本設(shè)備、儀表都是用計(jì)算機(jī)控制的，能簡(jiǎn)化管理，運(yùn)行人員少，甚至可實(shí)現(xiàn)無人操作，便于操作和管理。

主要缺點(diǎn)：（1）SBR工藝是間歇運(yùn)行的，對(duì)自控的要求很高，而且電耗較大。（2）脫氮除磷效率相比于其他工藝并不是很高。（3）污泥穩(wěn)定性不如厭氧硝化好。

2.4 SBR系統(tǒng)適用范圍

（1）間歇進(jìn)行廢水排放或者廢水流量變化比較大的地方。（2）由于SBR系統(tǒng)出水水質(zhì)有保障，可以實(shí)現(xiàn)水循環(huán)利用，適用于一些水資源較為緊缺的地區(qū)。（3）系統(tǒng)占地面積小，也適用于一些土地資源緊缺的地區(qū)，比如城鎮(zhèn)。

3 COD超標(biāo)原因以及對(duì)策

3.1 原因分析

一般在污水處理廠中，造成COD偏高的原因有3種。第一種是由企業(yè)自身原因造成的。（1）隨著現(xiàn)代化工行業(yè)的發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，廢水量增加，導(dǎo)致COD過高，超出系統(tǒng)處理能力范圍。（2）生產(chǎn)工藝改變導(dǎo)致廢水水質(zhì)改變，對(duì)污水處理系統(tǒng)造成的負(fù)荷過大，導(dǎo)致出水的COD超標(biāo)。（3）企業(yè)內(nèi)部管理不當(dāng)，負(fù)責(zé)廢水排放的員工沒有按照規(guī)定進(jìn)行操作，廢水處理過程不嚴(yán)謹(jǐn)，出水水質(zhì)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，部分員工甚至將這些不合格的廢水直接排放，導(dǎo)致水源遭到更嚴(yán)重的污染。

第二種是廢水處理工藝的缺陷，是由設(shè)計(jì)師引起的。（1）對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行的負(fù)荷設(shè)計(jì)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)荷超標(biāo)，造成出水COD超標(biāo)。（2）因?yàn)镾BR對(duì)后處理設(shè)備的要求比較高，所以在選型時(shí)需要格外注意，而有的設(shè)計(jì)師由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選型時(shí)犯了錯(cuò)，導(dǎo)致出水水質(zhì)不合格。例如SBR工藝對(duì)潷水器的要求很高，需要嚴(yán)格進(jìn)行選擇。

第三種是由工作人員操作不當(dāng)引起的，例如對(duì)SBR操作工藝和設(shè)備不熟悉，導(dǎo)致預(yù)處理過程出現(xiàn)問題，或者在進(jìn)行系統(tǒng)處理污水時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致出水不合格。例如SBR工藝的需氧與供氧問題、SBR反應(yīng)池有機(jī)物的代謝問題，任何操作不當(dāng)都可能導(dǎo)致出水COD不達(dá)標(biāo)。

3.2 對(duì)策

首先，最重要的一點(diǎn)是加強(qiáng)生產(chǎn)企業(yè)管理，加強(qiáng)對(duì)員工操作技術(shù)的培訓(xùn)，避免操作過程中的失誤，提高員工的職業(yè)素養(yǎng)，減少非正常廢水的產(chǎn)生。需要注意的是，SBR反應(yīng)池內(nèi)的pH要始終處于微生物所需的良好狀態(tài)，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。同時(shí)，為了滿足生化過程中微生物的代謝需求，要及時(shí)補(bǔ)充微生物所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

其次，因?yàn)槠髽I(yè)本身的發(fā)展問題，不可避免地導(dǎo)致廢水量大增，當(dāng)超過系統(tǒng)負(fù)荷時(shí)，建議增設(shè)污水處理站；當(dāng)企業(yè)本身的生產(chǎn)工藝改變，廢水水質(zhì)因此變化時(shí)，可以考慮加強(qiáng)預(yù)處理，有效降低COD。某些企業(yè)的廢水出水超標(biāo)不多，在現(xiàn)有出水中增加中性氧化床可以達(dá)到降低出水COD的目的。

最后，設(shè)計(jì)師要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪x擇。

4 結(jié)語

隨著石化產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，各個(gè)企業(yè)不斷壯大，環(huán)境保護(hù)問題應(yīng)得到人們的高度重視。只有與環(huán)境友好相處，才能堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。因此，相關(guān)人員要格外重視煤化工廢水處理，針對(duì)廢水處理中可能產(chǎn)生的問題制定相應(yīng)的解決方案。