化工废水处理调试方案.docx
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化工废水处理调试方案
徐州市华盛生物科技有限公司
生产废水处理
调
试
方
案
江苏省南蓝环保工程建设有限公司
2015年6月
废水处理工艺流程说明：
1、生产废水预处理
来自三效蒸发器的冷凝水和生产排放的其它废水流入调节池，然后用泵打入铁碳处理装置进行电化学处理，出水加双氧水（过氧化氢）进行强氧化，在破坏有机大分子结构的同时，净化水体。
强氧化后的出水流入混凝反应池，此时向混凝反应池中投加NaOH调节pH9-10，再加入聚丙烯酰胺进行混凝沉淀处理。
2、厌氧处理
二次调节池出水进入厌氧处理单元。
厌氧处理采用上流式厌氧污泥床反应器（UASB），UASB工艺在处理工业废水方面得到广泛的应用。
主要原理是利用培养的粒状污泥，分解废水中的有机污染物。
废水由池底布水装置均匀的向上流经污泥床，厌氧菌吸附分解废水中有机物，产生含甲烷与二氧化碳混合气体，少部分有机物则作为厌氧菌的食物，以形成新细胞并聚集成具有良好沉降性的粒状污泥。
在反应器顶部设置三相分离器，通过三相分离器，UASB中固、液、气三相得到很好的分离。
处理水由溢流槽收集排出。
3、好氧处理
经厌氧处理出来的废水再经A/O法处理，可达到脱氮除磷的目的。
在缺氧池中，通过液下推流器的搅拌作用，回流至前段的硝态氮发生反硝化反应，变成氮气除去。
好氧处理采用延时曝气的活性污泥法。
4、二次沉淀处理
经好氧处理的排水中含有大量的活性污泥需要去除。
二次沉淀池的功能就是去除排水中的活性污泥，保证废水达标排放。
一.预处理工艺调试运行：
本废水处理系统采用铁碳微电解+物化除磷作为预处理工艺。
1.铁碳微电解
原理
将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。
这些细微电池是以电位低的铁成为阴极,电位高的碳做阳极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。
反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。
由于铁离子有混凝作用,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物（也叫铁泥）而去除，为了增加电位差，促进铁离子的释放,在铁-碳床中加入一定比例铜粉或铅粉。
其中电位低的铁成为阳极，电位高的碳成为阴极，在酸性充氧条件下发生电化学反应，其反应过程如下：
阳极（Fe）:
Fe-2e→Fe2+,
阴极（C）:
2H++2e→2[H]→H2,
反应中，产生的了初生态的Fe2+和原子H，它们具有高化学活性,能改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环等作用。
若有曝气，即充氧和防止铁屑板结。
还会发生下面的反应：
O2+4H++4e→2H2O；
O2+2H2O+4e→4OH－；
2Fe2++O2+4H+→2H2O+Fe3+。
反应中生成的OH－是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐渐水解生成聚合度大的Fe（OH）3胶体絮凝剂,可以有效地吸附、凝聚水中的污染物,从而增强对废水的净化效果。
另外，此电极反应的产物具有较高的化学活性,电极反应产生的新生态H、Fe2+等均能与废水中许多组分发生氧化还原反应,使废水的可生化性提高。
运行方案
（1）焦炭和废铁屑颗粒为1～2mm，以1:
1的比例均匀混合，投加前用1%的稀硫酸浸泡24h并用清水冲洗。
内置穿孔管曝气，使废水与铁碳床充分接触。
气水比大约:
1。
（2）调试阶段：
进水量为由小渐次提高，采取上向流的方式进水，控制DO为3～4.5mg/L，使废水与铁碳床中的铁屑和碳粒充分接触，形成大量的微电池，发生以下电化学反应，产生大量的H+、Fe2+、Fe3+等具有较高活性的离子，与废水中难降解物质发生氧化还原反应，破坏大分子基团的结构，提高废水的可生化性，同时在微电场的作用下，废水中的胶体微粒通过静电引力进行富集、絮凝、沉淀，使废水得到第一步净化。
经过大约两个月的稳定运行，COD去除率稳定在30%左右，pH能够升高1.5。
（3）在调试运行过程中，采用方案是首先小水量进水，逐步提高进水量直至全负荷运行。
当小水量时，铁碳微电解池中HRT最长时问达到10h，废水长时问与铁碳床接触，不仅造成铁碳床过快损耗，而且造成出水中含有过量的Fe2+、Fe3+，因此与废水中OH-、CO32-,HCO3-等发生反应，导致大量的碱度被消耗，最终引起运行费用上升。
同时产生大量的废渣，难以处理。
（4）铁碳微电解池进水pH最好控制在偏酸性条件下，即5～6为宜，否则过多的H+会造成溶铁量过快，同时过多的H+还会与Fe（OH）2反应，破坏絮凝体，使得出水水质恶化。
2.物化除磷
化学除磷是指通过向污水中投加无机金属盐药剂与污水中溶解性的磷酸盐混合后，形成颗粒状非溶解性的物质，通过固液分离从污水中去除磷。
本系统采用加入PAC、PAM药剂除磷，通过实验室做小试实验来确定最佳的药剂投加量。
二.生化系统调试运行：
1.上流式厌氧污泥床反应器（UASB）调试
反应原理：
UASB反应器可分为两个区域，反应区和气、液、固三相分离区。
在反应区下部，是由沉淀性能良好的污泥（颗粒污泥或絮状污泥），形成厌氧污泥床。
当废水由反应器底部进入反应器后，由于水的向上流动和产生的大量气体上升形成了良好的自然搅拌作用，并使一部分污泥在反应区的污泥床上方形成相对稀薄的污泥悬浮层。
悬浮液进入分离区后，气体首先进入集气室被分离，含有悬浮液的废水进入分离区的沉降室，由于气体已被分离，在沉降室扰动很小，污泥在此沉降，由斜面返回反应区。
UASB反应器运行的三个重要前提：
✧反应器内形成沉淀性能良好的颗粒污泥或絮状污泥。
✧由于产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作用。
✧合理的三相分离器使沉淀性能良好污泥能保留在反应区内。
UASB反应器启动运行的四个阶段：
第一阶段：
UASB启动运行初始阶段：
Ø选用接种污泥：
选用污水厂污泥消化池的消化污泥接种（具有一定的产甲烷活性）。
Ø接种污泥的方法：
接种污泥量、接种污泥的浓度
方法：
将含固80%的接种污泥加水搅拌后，均匀倒入到UASB反应池。
接种污泥量：
接种污泥量为UASB反应器的有效容积的30%到50%，最少15%，一般为30%。
接种污泥的填充量不超过UASB反应器的有效容积的60%。
本系统接种污泥量为80m3。
接种污泥的浓度：
初启动时，稀型污泥的接种量为20到30kgVSS/m3,浓度小于40kgVSS/m3的稠型硝化污泥接种量可以略小些。
亦有建议以6-8kgVSS/m3为宜，因为消化污泥一般为絮状体，不宜接种太多，太对了对颗粒污泥不但没有好出，反而不利，种泥即污泥种的意思，种泥太多事没有必要的，颗粒污泥并非是种泥本身形成的，而是以种泥为种子，在提供充足的营养基质下由新繁殖的微生物形成，种泥多了，反而会与初生得颗粒污泥争夺养分，不利于颗粒污泥的形成。
接种污泥时的水质
配制低浓度的废水有利于颗粒污泥的形成，但浓度也应当足够维持良好的细菌生长条件，因此，初始配水最低CODcr浓度为2000mg/L，然后逐步提高有机负荷直到可降解的CODcr去除率达到80%为止。
当进水CODcr浓度高时，可采用稀释水进水,调节到适宜的CODcr浓度值。
第二阶段（初始运行阶段）（估计30天）：
初始阶段是指反应器负荷低于2kgCODcr/m3·d的运行阶段，此阶段反应器的负荷由m3·d开始，逐步分多次提升到2kgCOD/m3·d。
开始采用间歇进水，污泥负荷宜控制在当接种污泥逐渐适应废水后，污泥逐渐具有除去有机物的能力，当CODcr去除率达到80%，或出水有机酸浓度低于200-300mg/L,可以提升进水负荷大约为m3·d，此时进水有间歇进水改为连续进水。
提升CODcr浓度标准为:
当可生物降解的CODcr去除率达到80%后方可提高，直到达2kgCOD/m3·d为初始阶段。
在这段运行中，有少量的非常细小的分散污泥带出，其主要原因是水的上流速度和逐渐产生的少量沼气
初始运行阶段，每日测定进,出水流量、pH、CODcr、ALK、VFA、SS等项目，经测定结果判断，若出水VFA＜3mmol/l，VFA/ALK=以下，表示UASB系统运行正常。
第三阶段：
颗粒污泥出现期（预计25天）：
结束初期启动后，污泥已适应废水性质并具有一定除去有机物的能力，这时应及时提升污泥负荷为kgVSS·d或进水容积负荷kgCODcr/m3·d，使微生物获得足够的营养。
反应器的有机负荷由2kgCOD/m3·d到m3·d的运行阶段
此阶段的反应负荷由2kgCOD/m3·d开始，每次m3·d有机负荷提升，也可以每次负荷增加20%，每次操作所需时间长短不同，有时可长达两周，有时仅几天，经过多次重复操作可达到设计指标。
但提升有机负荷的标准与监测项目判断运行正常的方法同初始运行阶段。
在这段运行中，由于提升水量大，COD浓度高，产气量和上流速度的增加引起污泥膨胀，污泥量带出量多，大多为细小非分散的污泥或部分絮状污泥。
这种污泥的带出，有利于颗粒化污泥的形成。
第四阶段：
颗粒污泥培养期（30天）：
本阶段的任务是要实现反应器内德污泥全部颗粒化或使反应器达到设计负荷，为了加速污泥的增值，应尽快把污泥负荷提高至，使微生物获得充足养料，促进其快速增长。
这一阶段是指反应器的有机负荷达到设计指标m3·d，以后的稳定运行阶段。
在这段的运行中，PH值、温度、有机负荷、VFA、ALK等各项操作参数严格控制，逐步形成颗粒污泥。
注：
1、自初始阶段开始，每日监测项目一次，进、出水PH值、COD、SS、VFA、ALK、流量。
2、根据监测结果进行分析、判断、及时调整进水量、浓度、保持稳定运行。
UASB反应器调试运行控制工艺参数
反应温度（?
常温）：
20±2℃，指反应器内反应液的温度，高出细菌的生长温度的上限，将导致细菌死亡。
当温度下降并低于温度范围的下限时，从整体上讲，细菌不会死亡，而只是逐渐停止或减弱代谢活动，菌种处于休眠状态。
pH值：
pH值范围为~，最佳PH值范围为~。
pH值范围是指UASB反应器内反应区的pH，而不是进液的pH。
因为废水进入反应器内，生物化学过程和稀释作用可以迅速改变进液的pH值。
对pH值改变最大的影响因素是酸的形成，特别是乙酸的形成。
因此含有大量溶解性碳水化合物（如糖、淀粉）等废水进入反应器后pH将迅速降低。
而乙酸化的废水进入反应器后pH将上升。
对于含大量蛋白质或氨基酸的废水，由于氨的形成，pH会略有上升。
对不同的废水可选择不同的进液pH值。
出水VFA的浓度与组成
因为VFA的去除程度可以直接反映出反应器运行的状况，在正常情况下，底物由酸化菌转化为VFA，VFA可被甲烷菌转化甲烷，因此甲烷菌活跃时，出水VFA浓度较低，当出水VFA浓度低于3mmol/l（或200mg乙酸/L）时，反应器运行状态最为良好。
营养物与微量元素
主要营养物氮、磷、钾和硫等以及其他的生长必须的微量元素。
例如（Fe、Ni、Co）应当满足微生物生长的需要。
一般N和P的要求大约为COD：
N：
P=（350~500）：
5：
1，但由于发酵产酸菌的生长速率大大高于甲烷菌，因此较为精确的估算应当是COD：
N：
P：
S=（50/Y）：
5：
1，其中Y为细胞产率，对于发酵产酸菌Y=；对于产甲烷菌Y=,此外,甲烷菌细胞组成中有较高浓度的铁、镍和钴。
毒物：
毒性化合物应当低于抑制浓度或应给于污泥足够的驯化时间。
如：
氨氮、无机硫化物、盐类、重金属、非极性有机化合物（挥发性脂肪酸）等，在运行中都要根据监测结果进行判断，及时调整处理。
2.缺氧好氧段（A/O工艺）调试：
工艺原理
A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO（溶解氧）不大于L，O段DO=2～4mg/L。
在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。
工艺特点：
（1）效率高。
该工艺对废水中的有机物，氨氮等均有较高的去除效果。
当总停留时间大于54h，经生物脱氮后的出水再经过混凝沉淀，可将COD值降至100mg/L以下，其他指标也达到排放标准，总氮去除率在70%以上。
（2）流程简单，投资省，操作费用低。
该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂贵的碳源。
尤其，在蒸氨塔设置有脱固定氨的装置后，碳氮比有所提高，在反硝化过程中产生的碱度相应地降低了硝化过程需要的碱耗。
（3）缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。
如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有机物的去除率分别为62%和36%，故反硝化反应是最为经济的节能型降解过程。
（4）容积负荷高。
由于硝化阶段采用了强化生化，反硝化阶段又采用了高浓度污泥的膜技术，有效地提高了硝化及反硝化的污泥浓度，与国外同类工艺相比，具有较高的容积负荷。
（5）缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。
当进水水质波动较大或污染物浓度较高时，本工艺均能维持正常运行，故操作管理也很简单。
调试要点：
A/O工艺是生物处理法的一种，生物处理法是通过培养与驯化活性污泥微生物，利用其新陈代谢作用，分解与合成污水中的有机物等污染物，最终达到污水无机化的目的。
生化处理法主要是营造一个良好的生存环境，有利于微生物的生长繁殖，从而使微生物达到最佳活性。
微生物是一个有生命的有机群体，具有数量大、繁殖快、易变异的特点，因此调试工作是一个循序渐进的过程，需要细心与耐心。
调试初期为了进行培菌和驯化，生化系统进水量应小于设计值，可按设计流量的30～40%启动运转。
在生化系统微生物量增加到一定浓度时，流量可以提高至60～80%，待出水效果达到设计要求时，即可提高至设计流量。
对微生物生长造成影响的因素的控制
对生化系统微生物的生长造成影响的因素主要有温度、pH值、营养料及毒性物质等，调试运行中需要严格控制。
a、温度
一般活性污泥生存的适宜温度在15～35℃间。
温度越高，活性污泥的繁殖速度越快，污染物的去除率越高。
低于15℃或高于35℃时，活性污泥的去除率均会降低。
温度低时可以采取增大反应池中活性污泥浓度方法，以保证去除效果。
温度高时，应采取降温措施。
b、pH值
生物体的生化反应都在酶的参与下进行，酶反应需要合适的pH值范围，因此废水的pH值对生化处理系统影响很大。
实践表明污水pH值保持在6～9之间较为适宜。
特殊水质，活性污泥经驯化后对pH值的适应范围可得到提高。
c、营养物质
微生物新陈代谢过程中需要不同的元素物质，有些工业污水成分单一，含有的营养成分不一定满足或完全满足微生物的需要，这样会影响到污泥的活性和处理效果。
此时就要靠外加营养物质来调配。
微生物体内各种元素所占比例的通式为C5H7NO2。
碳可占菌体干重50%左右，生化处理的主要目的是去除含碳有机物，故不会缺碳。
氮可占菌体干重的10%左右，氮源以氨态氮易为微生物利用。
常投加氮类营养料如尿素、氨水等。
微生物体内还含有少量P，P占菌体干重的1～2%。
常投加磷盐营养料如磷酸三钠、磷酸二氢钾等。
d、毒性物质
凡在废水中存在的对活性污泥中的细菌具有抑制或杀害作用的物质都称毒性物质。
在调试运行处理中，我们应防止超过允许浓度的有毒物质进入。
必要时应采用物理、化学方法进行预处理。
e、溶解氧
不同细菌对氧有不同的反应。
细菌分为好氧性细菌、厌氧性细菌和兼氧性细菌。
对于厌氧、好氧处理系统需要控制好溶解氧量。
厌氧处理系统中溶解氧浓度一般应小于l；好氧处理系统中溶解氧浓度一般应大于l，控制在2~4mg/l范围内。
生物处理系统的运行参数、条件的控制
由于企业水质条件和环境条件的变化，生化处理系统的污泥及其中微生物的量与质，都会有变化。
如何采取措施克服外界因素的影响，使系统内活性污泥保持合理的数量和高效而稳定的去除效果，是系统运行控制要解决的问题。
常用的调节与控制内容有四个方面，即：
厌氧脉冲系统、曝气系统、污泥回流系统和剩余污泥排放系统的控制。
a、曝气量的控制
好氧活性污泥系统必须维持微生物好氧新陈代谢活动所需要的氧，此外，为促进污水中污染物与活性污泥充分混合接触，必须对曝气池进行符合要求的曝气搅拌和充氧。
一般的污水曝气池混合液溶解氧浓度控制在～l之间，才能保持活性污泥微生物良好的新陈代谢活动。
曝气池混合液所应控制的溶解氧浓度也不是越高越好，过高的溶解氧本身是能源浪费，另外过度曝气会使微生物自身氧化或造成污泥絮体因过度搅拌而破碎。
b、回流污泥量控制
污泥回流系统的控制有两种方法。
第一种是保持回流比恒定；第二种是定期或随时调节回流比和回流量。
第一种方法一般使用于大型城市污水处理厂，由于味精生产企业的水质、水量变化较大，调试运行中我们通常采取第二种方法。
主要通过以下三种方法确定合适的回流比：
ⅰ、按照回流污泥及混合液污泥的浓度调节。
ⅱ、按照二沉池的泥位调节回流比。
ⅲ、按照沉降比（SV）调节回流比。
c、剩余污泥排放量的控制：
生化系统每天都要产生一定的微生物，系统内污泥量增多，因此需定期从系统中排放一定的剩余污泥，以维持系统内污泥量平衡。
一般采用以下方法来控制剩余污泥的排放：
ⅰ、按照沉降比（SV）调节。
ⅱ、按照系统内活性污泥浓度（MLSS）调节
根据废水特点、工艺要求的处理程度和运行实践等多方面因素的比较，调试运行中我们主要通过调节污泥浓度（MLSS）和污泥沉降比（SV）来控制剩余污泥的排放量。
附表1表2：
表1废水处理系统主要设计参数
操作单元
尺寸
停留时间
进水温度
调节池
××
36小时
铁炭处理
φ2000×3000
15分钟
混凝脱磷
××
小时
UASB
φ5000×4000（2座）
48小时
15－40℃
缺氧池
××4m
9小时
活性污泥反应池
××4m
50hr
二沉池
3×6×4m
6小时
污泥池
3×6×4m
污泥浓缩池
××
表2废水处理系统预期处理效果mg/L
序号
处理单元
类别
主要水质项目
COD
（mg/L）
NH3-N
（mg/L）
SS
（mg/L）
TP
（mg/L）
SO4-2
（mg/L）
Cl-1
（mg/L）
1
三效蒸发器
进水
29481
22742
10522
出水
4422
0
0
0
去除率（%）
0
100
100
100
2
调节池
混合水
4840
2
铁碳处理系统
（包括强氧化及混凝沉淀处理）
进水
4840
出水
3630
去除率（%）
25
10
——
5
10
10
3
UASB反应器
进水
3630
出水
1306
去除率（%）
64
——
25
0
0
0
4
A/O式生化池
沉淀池
进水
1306
出水
392
40
去除率（%）
70
67
33
40
30
30
5
多介质过滤器
进水
392
40
出水
345
20
去除率（%）
12
0
50
0
0
0
8
总去除率（%）
去除率（%）
9
接管标准
500
35
300
3
——
——
注：
总去除率以调节池水质为原始数据计算得到。
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