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标题: 膜生物反应器技术在石化污水处理与回用中的应用 [打印本页]

作者: llx1988228    时间: 2012-12-21 08:45
标题: 膜生物反应器技术在石化污水处理与回用中的应用
洛阳石化污水处理与回用工程(5000m3)
  􀁺 巴陵石化污水处理与回用工程(7200m3)
  􀁺 金陵炼化污水处理与回用工程(5000m3)
  􀁺 广东惠州大亚湾石化工业园污水处理与回用工程(25000m3)
  􀁺 海南实华炼化污水处理与回用工程(10000m3)
  等一系列大型石化污水处理回用工程。取得了令人瞩目的成绩。
  二、技术特点
  2.1 膜生物反应器技术特点
  膜生物反应器是一种新型的污水生化处理系统,它是污水传统生物处理技术
  与膜分离技术相结合的产物。简单的说这它是将中空纤维膜组件直接放入曝气池
  中进行泥水分离。利用膜的选择透过性实现曝气池中的生物富集,使得生物处理
  效率大幅度提高,生物处理后的污水再经膜分离后得到洁净的回用水。它是保护
  水环境,实现污水资源化的一项重要技术。
  􀁺 对于新建污水处理厂来讲,其占地面积与传统工艺相比占地更小,约为
  1/3~1/5,可以有效节约土地;
  􀁺 如果是对现有污水处理厂进行改造,可以在不增加构筑物的前提下,大幅
  度提高处理能力;
  􀁺 实现生物富集和共代谢作用。可以使污水中世代周期较长的微生物如硝化
  细菌等得到有效截流,从而有效降解水中的氨氮。而大量微生物聚集在一
  起的共代谢作用,可以使得一些难于生物降解的有机物得到降解;
  􀁺 由于膜的截流作用,使得生物相中的生物浓度很高,可以达到10000mg/l
  以上,因此起抗冲击负荷能力很强;
  􀁺 由于生物处理后的泥水分离采用的是膜分离技术,因此不必担心传统生物
  处理技术出现的丝状菌繁殖、污泥上浮、流失等问题,操作更加简单方便;
  􀁺 出水水质优异、稳定 。
  2.2 UE-MBR 膜生物反应器技术的特点
  􀁺 均衡的流量分配和控制系统
  􀁺 膜组件的空气清洗、导流装置
  􀁺 方便灵活的装配式膜架设计
  􀁺 独立的生物处理和膜区设计
  􀁺 在线反洗
  􀁺 化学清洗
  2.3 石化污水的特点
  􀁺 含有大量毒性化合物(如油,酚类,胺类,醚类、氰化物和含硫化合物等);
  􀁺 含难降解污染物(如甲苯、二甲苯烯烃、烷烃,多环芳烃、单环芳烃及其衍
  生物等);
  􀁺 可生化性差,用传统生化工艺处理该废水普遍存在氨氮和油去除效果差,抗
  冲击负荷能力弱等缺点;
  􀁺 存在一定程度的冲击负荷,对生化处理系统稳定运行十分不利。
  三、应用
  针对上述的特点并结合我们的优势,我们积极稳妥地将膜生物反应器技术应
  用到石化的污水处理与回用中,取得了良好的效果。下面就某石化PTA 污水处理
  与回用和某石化己内酰胺污水处理项目作一介绍。
  3.1 某石化企业PTA 污水处理项目
  某石化PTA 污水原采用传统活性污泥法两级曝气好氧生物处理工艺,日处理
  量为5000m3。共建有一级曝气池10 座、二级曝气池8 座和一曝沉淀池、二曝沉
  淀池各两座。由于生产过程的变化,来水水质变化较大,直接导致了处理出水不
  稳定,污泥流失、出水水质恶化等问题时有发生。企业希望通过采用UE-MBR 技
  术实现污水的稳定处理并直接回用于冷却循环水系统、削减曝气池数量、节省占
  地、降低运行管理费用的目标。
  3.1.1 某石化企业膜生物反应器系统污水处理进出水水质指标
  表3-1 进出水水质
  项目 原水水质* 产品水水质
  pH 5.5 – 6.0 6.5– 8.5
  电导率 ≤ 1000 μs/cm ≤1000 μs/cm
  总铁 ≤ 0.5 mg/l ≤ 0.1 mg/l
  浊度 ≤ 10 NTU ≤ 3 NTU
  总碱度 ≤ 300 mg/l ≤350 mg/l
  钙硬度 ≤ 300 mg/l ≤250 mg/l
  悬浮物 ≤ 70 mg/l ≤2 mg/l
  CODcr 4500 mg/l(最大值)* ≤ 50 mg/l
  油含量 ≤ 10 mg/l ≤ 1 mg/l
  氨氮 ≤ 5 mg/l ≤1 mg/l
  硫化物 ≤ 0.1 mg/l ≤0.1 mg/l
  酚 ≤ 1.0 mg/l ≤ 1 mg/l
  BOD5 ≤600mg/l ≤ 5 mg/l
  温度 ≤50 ℃
  􀁺 原水为经过均质的PTA 生产废水,为确保系统正常运行,甲方应尽量保证进
  水水质及水温(温度< 50℃);
  &#1048698; 本系统设计按平均COD 值为2000mg/l 计算,但本系统可抗击COD 值为
  4500mg/l 的瞬时冲击。当COD>2000 mg/l 时,COD 出水去除率应不小于97%;
  当NH3-N >200 mg/l,氨氮出水去除率不小于97%。
  由上表可以清楚地看出,该PTA 污水的可生化性较差,我们采用UE-MBR 技
  术,有针对性地对其进行了改造,取得了良好的效果。
  3.1.2 某石化企业膜生物反应器系统工艺流程
  加氨
  PTA 污水
  (200 m3/h)
  图3-1 原污水处理流程
  PTA 污水 划 出水回用
  污泥回流
  排泥
  膜生物反应池
  图3-2 改造后膜生物反应器流程
  我们采用膜生物反应器和厌氧-好氧循环运行的处理工艺。污水经0.8 毫米的
  预过滤器后进入厌氧区,经潜水搅拌器将厌氧区内污水混合均匀,大分子量长链
  有机物分解为易生化的小分子有机物,经潜水推进器推流进入好氧区,进行有机
  物好氧生化降解,好氧区的污泥经循环泵回流到厌氧区,达到不断循环的目的。
  处理后的水经微滤膜由MBR 集水管中汇集排出,全部细菌及悬浮物均被截流
  在好氧曝气池中,在维持池中污泥浓度8000~12000 毫克/升的情况下使出水中的
  悬浮物接近于零。为了保证MBR 膜组件良好的通透性,能持续、稳定地出水,本
  系统设计使用我公司独创的模块化膜单元组件,实行在线的空气正洗和水反洗、
  化学反洗以及化学清洗程序。系统运行全部采用计算机程序控制,人机界面管理,
  均质池 一曝池 一沉池 二曝池 二沉池
  细格栅 缺氧区 好氧及膜区
  采用自动报警、记录的方式确保污水处理系统的稳定运行。经改造后的污水处理
  出水直接回用于该企业的冷却循环水补充水系统,具体处理效果见下图。其曝气
  池数量由原先的18 座减少到3 座(用于改造成MBR 池),沉淀池停止工作,为企
  业下一步增产扩能,节约土地提供了可能。
  COD降解曲线
  0
  1000
  2000
  3000
  4000
  5000
  6000
  7000
  1 8 15 22 29 36 43 50 57 64 71 78 85 92
  天数 d
  COD值 mg/l
  进水COD值
  出水COD值
  图3-3 膜生物反应器处理PTA 污水COD 降解曲线
  由上图可以清楚地看出,该膜生物反应器装置的进水COD 值明显高于设计
  值,平均在2 倍(4000mg/l)以上,个别时间甚至达到3 倍以上(6000mg/l 以上),
  但膜生物反应器装置仍显示出非常好的处理效果。
  氨氮降解曲线
  0
  50
  100
  150
  200
  250
  300
  350
  1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91
  天数 d
  氨氮值 mg/l
  NH3-N IN
  NH3-N OUT
  图3-4 膜生物反应器处理PTA 污水氨氮降解曲线
  由上图可以清楚地看出,进水氨氮值明显高于设计值,且存在一定频次的高
  冲击负荷,而出水氨氮值仍能控制在1mg/l 左右,显示出膜生物反应器技术对氨
  氮的独特去除效果。
  3.1.3 问题与对策
  采用膜生物反应器技术处理PTA 石化污水其效果是好的,但在运行2 个月左
  右后发现膜表面出现了严重的结垢现象。经过分析查明膜结垢的主要原因是生产
  过程中催化剂(钴、锰)处理设施的调整导致钴、锰流失问题,使得这些溶度积
  极小的金属离子进入到污水中结晶形成晶核。该厂为了回收污水中的TA(对苯
  二甲酸),需要进行酸结晶,使得污水的PH 值较低(2~3 左右),虽然在进行生
  化处理前通过加氨等措施使得PH 值达到4~5,但由于污水的有机物主要由已酸
  构成,在对有机物具有高降解能力的膜生物反应器中被迅速降解,导致PH 值升
  高到8~9 左右,使得原本溶于水中的碳酸盐类在钴、锰晶核的作用下大量析出、
  结晶,使膜生物反应器中的膜丝、膜架和曝气器发生全面结垢现象。发现上述问
  题后,我们及时与有关方面一道采取必要的改进措施:
  1. 由业主改进催化剂的回收工艺,减少钴、锰等金属离子进入污水中的量;
  2. 采取生物软化手段,将可能产生的结垢物质在其进入膜生物反应器前加
  以去除;
  3. 对结垢的膜组件进行化学清洗和必要的更换。
  出水回用
  污泥回流
  PTA 污水 排泥
  膜生物反应池
  图3-5 调整后的膜生物反应器处理流程
  通过采取上述措施,有效地解决了膜结垢通量下降的问题,保证了系统的稳
  定运行。
  由此我公司得出相应得结论,在膜生物反应器用于石化污水处理与回用时,
  必须要深入考虑石化污水的不同特点,采取必要的预处理措施,这样才能有效地
  发挥膜生物反应器技术的功效,取得良好的效果。
  细格栅 缺氧区 好氧及膜区
  生物软化池
  3.2 某石化企业己内酰胺污水处理项目
  某石化公司是全国石化行业中己内酰胺重点生产单位之一,该企业主要生
  产己内酰胺和帘子布产品,产生的主要污染源:环己烷、环己酮、环己醇、苯环、
  己酮污水、有机酸、己内酰胺、氯氨等。
  根据各工艺装置排放的工艺废水,首先按污污分治原则就地处理,回收的有
  用资源进行调质回用于生产过程,处理后废水分别由污水管道输送到污水处理厂
  区并和假定净水合并处理后达标排入长江。
  日污水处理量为:7200 m3。先后由多家公司采用A/O 法和厌氧+曝气生物
  滤池法等工艺进行处理,但均因实际处理达不到要求,而且系统经受不了有机
  物和氨氮的冲击负荷,于2003 年初被迫停止运行。
  针对上述情况,我公司采用膜生物反应器技术对其污水处理系统进行了改
  造,实现了该企业污水处理系统的稳定运行与达标排放。
  3.2.1 某石化企业膜生物反应器污水处理系统进出水水质指标
  表3-3 设计进出水水质
  序号 项目指标 进水 出水 实际运行数据出水/进水
  1 PH 6.0~9.0 6.0~9.0 7.0~9.0/9.0~10.5
  2 CODcr ≤2000 mg/L ≤60 mg/L 出水≤50mg/L
  3 BOD5 ≤650 mg/L ≤20 mg/L
  4 NH3-N ≤150 mg/L ≤15 mg/L 出水≤1.3 mg/L
  5 SS ≤150 mg/L ≤1.0mg/L
  6 浊度 ≤150 NTU ≤1 NTU ≤0.3 NTU
  由上表可以清楚地看出,己内酰胺污水的COD 和氨氮含量较高,能否有效地
  去除,是污水处理效果好坏的关键。
  3.2.2 某石化企业污水膜生物反应器系统工艺流程
  加药
  C/N DN
  己内酰胺污水
  (300 m3/h)
  污泥回流
  图3-6 原污水处理流程
  均质厌 氧 BAF BAF 贮罐
  排污泥
  己内酰胺污水 划 出水排放
  污泥回流
  排泥
  膜生物反应池
  图3-7 改造后膜生物反应器流程
  我们采用膜生物反应器和厌氧-好氧循环运行的处理工艺。污水经0.8 毫米的
  预过滤器后进入缺氧区,经潜水搅拌器将缺氧区内污水混合均匀,大分子量长链
  有机物分解为易生化的小分子有机物,经潜水推进器推流进入好氧区,进行有机
  物好氧生化降解,好氧区的污泥经循环泵回流到缺氧区,达到不断循环的目的。
  处理后的水经微滤膜由MBR 集水管中汇集排放。具体处理效果见图3-3 和图
  3-4 。
  其膜生物反应池利用了原先6 组中的两组(每组3 池)进行改造,取消了二
  沉池,从而大大减少了污水处理构筑物的数量,节约了运行费用。
  由于采用了水解酸化与好氧生化相结合的处理工艺等技术,使得系统对有机
  物的去除能力得到大幅度提高,CODcr 平均去除率达到97%,另外由于缺氧工艺
  的加入,使得氨氮去除率达到了99%。
  图3-8 膜生物反应器处理己内酰胺污水COD 降解曲线
  由上图可以清楚地看出,该膜生物反应器的进水COD 值存在一定的波动,
  细格栅 缺氧区 好氧及膜区
  COD降解曲线
  0
  500
  1000
  1500
  2000
  2500
  3000
  1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34
  取样次数
  COD值 mg/l
  进水COD
  出水COD
  但膜生物反应器的出水COD 值均能控制在50mg/l 以下。显示出非常好的处理效
  果。
  图3-8 膜生物反应器处理己内酰胺污水氨氮降解曲线
  由上图可以清楚地看出,进水氨氮值在大部分时间内均高于设计值,而出水
  氨氮值始终维持在在1mg/l 左右,显示出膜生物反应器技术对氨氮的去除是非常
  有效的。
  3.2.3 效果
  1、膜生物反应器对己内酰胺污水中的有机物和氨氮具有较高的去除效率,
  CODcr 去除率可达到97%以上。氨氮去除率达到了99%。
  2、出水水质好,清沏透明,浊度接近于零,悬浮物(SS)<1 mg/L,SS 去除率
  >99%。
  3、对污水冲击负荷的适应性强,耐冲击。
  由于MBR 对水力负荷,有机负荷的适应性强,因膜的高效截留作用,可以完
  全截留活性污泥,使得反应器污泥浓度可高达12000 mg/L,在本项目调试过程
  中COD 负荷曾经出现过8000 mg/L 高浓度,高出设计负荷四倍,系统还是经受了
  考验。
  4、剩余污泥量少
  MBR 的污泥排放量仅为常规生化法1/2,真正做到了污泥减量化处理。
  5、工艺流程短,系统设备简单紧凑、占地省、运行费用低,该系统直接成本为
  0.69 元/m3。
  氨氮降解曲线
  0
  50
  100
  150
  200
  250
  300
  350
  400
  1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34
  取样次数
  氨氮值 mg/l
  进水氨氮
  出水氨氮
  6、系统启动速度快,水力停留时间也由过去的几十个小时,减少为目前的14
  小时。
  四、结论
  通过膜生物反应器技术在石化污水处理与回用的实际应用,可以清楚地看到
  在有效地解决了高浓度生物活性稳定、膜通量维持、放大效应等技术问题后,采
  用膜生物反应器技术(以UE-MBR 技术为例)处理石化污水,可以有效地降解
  水中的有机污染物和其他营养物质,具有抗冲击负荷能力强、生物处理效率高、
  占地面积小等特点。其出水可以直接回用于冷却循环水系统或用于钠滤或反渗透
  等深度处理的前处理进水,这对于企业减少污染物排放,提高污水回用率和保障
  回用系统的安全性都非常重要,对其他具有类似特点的工业污水处理与回用也具
  有很好的借鉴意义,值得大力研究与推广。从某种程度上说,膜生物反应器技术
  来源于传统的污水生物处理工艺,但它却达到了传统污水生物处理技术所难以达
  到的高度。因此,我们有理由相信,只要是传统生物处理技术可以处理的污水,
  膜生物反应器技术都可以胜任或完成的更好。当然,膜生物反应器技术也不是万
  能的,在它的使用过程中,必须有针对性地与传统的污水预处理、和其它处理手
  段进行有机的结合,才能最大程度地发挥它的效能,实现膜生物反应器技术的大
  规模工程应用。
作者: silentsunshine    时间: 2025-1-12 23:58
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