同煤集团年产60万吨甲醇项目污水处理技术方案.docx

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同煤集团年产60万吨甲醇项目污水处理技术方案

同煤集团年产60万吨甲醇项目污水处理工程

设

计

方

案

山西省聚力环保集团有限公司

2011年08月16日

甲醇废水处理工程技术方案

第一章、概述

甲醇是一种重要的化工产品。

在甲醇生产过程中，由精馏塔底排出的约为甲醇产量20%（甚至更高比例）的蒸馏残夜，通常称为甲醇废水。

甲醇废水具有强烈的刺激性气味；CODcr高达数万mg/L，其主要成分为甲醇，乙醇，高级醇及醛类；还含有一些长链化合物，当废水冷却时以有色蜡状物析出。

甲醇废水净化处理工程项目，是一项重要的环保工程。

为保护环境，防止甲醇废水污染，保护水资源，要求对甲醇废水进行全面治理，要求污水处理后达到规定的排放标准排放。

现新建甲醇废水处理系统1套。

第二章、设计依据、规范、范围及原则

2.1设计依据及规范

●建设单位提供的污水水质、水量和要求等基础资料；

●《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）。

●室外排水设计规范（GB50014-2006）。

●《城市污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》CJJ31—89

●《城市污水处理工程项目建设标准》

●《城市污水处理厂污水污泥排放标准》CJ3025—93

●《民用建筑电气设计规范》GB/T16—92

●《工业企业设计卫生标准》TJ36—79

●《工业采暖、通风及空气调节设计规范》TJ19—75

●《给水排水工程结构设计规范》GBJ69—84

●《工业与民用10千伏及以下变电站设计规范》GBJ53—83

●《低压配电装置及线路设计规范》GBJ54—83

●其它相关设计与施工规范

●国内外处理同类型污水的技术参考资料。

2.2设计范围

（1）甲醇废水处理工程建设的必要性和可行性。

（2）甲醇废水处理工程建设规模与主要设计指标。

（3）甲醇废水处理站建设地址。

（4）选择污水处理站的污水处理工艺技术，确定主要建、构筑物的尺寸及主要设备（含电控设备）设计选型。

（5）污水处理站的总平面布置及工艺流程（包括高程）。

（6）污水处理工程建设的投资和技术经济分析。

（7）建设工期和工程进度安排。

（8）主要技术指标和效益分析。

◆污水处理与利用

调查研究污水的水质水量变化情况，选择技术成熟、经济合理、运行灵活、管理方便、处理效果稳定的方案。

◆污泥处理与处置

污水处理过程中产生的污泥，应进行稳定处理，防止对环境造成二次污染，并妥善考虑污泥的最终处置。

2.3设计原则

（1）严格遵守我国对环境保护、工业污水处理制定的法律、法规、标准和规范。

（2）服从总体规划要求，合理选择厂址，合理布置排水管网系统。

（3）根据企业的实际情况，因地制宜，按照占地少、投资省、运行费用低、处理效果好、工艺技术先进的原则选择污水处理技术。

（4）注重环境保护，尽可能减少污水处理站对周围环境的影响。

（5）要求污水处理站布局和占地面积合理，与周边环境协调一致。

（6）要求实施方案中各废水处理单元管理简便，安全实用，生产环境和劳动条件良好，处理场地清洁卫生，无二次污染。

（7）要求污水处理系统投资经济合理，运行费用低。

（8）要求甲醇废水处理站技术先进，运行稳定可靠，能达到我国现行生产技术标准要求。

第三章、工艺路线的确定

3.1处理方法比较

甲醇废水中大量的污染物是溶解性的醇类等，这类物质具有良好的生物可降解性，处理方法主要是生物氧化法。

有以下几种常用方法处理甲醇废水。

（一）汽化法处理工艺

汽化法处理甲醇废水是依据废水中醇类沸点低的物理特性，利用生产中普遍有的废热锅炉作为热源，汽化低沸点有机物，然后进造气炉用于制造原料气，达到治理废水与回收原料的双重目的。

该方法流程简单，易于控制和管理，但由于甲醇残夜是一种多组分组合废水，对造气气体质量是否有影响仍是、有待于确定和考察；甲醇废水随生产工艺而定，或呈偏酸性，或呈偏碱性，对设备都有腐蚀作用，应考虑全系统防腐。

（二）厌氧—好氧联合处理技术

厌氧处理技术是一种有效去除有机污染物并使其碳化的技术，它将有机化合物转变为甲烷和二氧化碳。

对处理中高浓度的甲醇废水，厌氧比好氧处理不仅运转费用低，所需反应器体积更小；能耗低，约为好氧处理工艺的10%～15%；产泥量少，约为好氧处理的10%～15%；对营养物需求低；既可应用于小规模，也可应用大规模。

厌氧法的缺点式不能去除氮、磷，出水往往不达标，因此常常需对厌氧处理后的废水进一步用好氧的方法进行处理，使出水达标。

常用的厌氧反应器有UASB、AF、FASB等，UASB反应器与其他反应器相比有以下优点：

①沉降性能良好，不设沉淀池，无需污泥回流

②不填载体，构造简单节省造价

③由于消化产气作用，污泥上浮造成一定的搅拌，因而不设搅拌设备

④污泥浓度和有机负荷高，停留时间短

同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。

3.2处理方法确定

本次处理采用“UASB+好氧”方法处理甲醇废水，采用的一体化厌氧反应器是最新研制的UASB型设备，抗负荷能力强，处理效果十分显著。

容积负荷达到6.0-11.0kgCOD（m3/d），进水COD达到8000mg/L以上，出水COD值稳定在200-300mg/L之间，为后续好氧处理做出良好铺垫。

该UASB+好氧工艺流程图如下：

第四章、主要构筑物及运行过程简述

4.1主要构筑物简述

4.1.1调节池

调节池主要作用是均化水质，调节水量。

高浓度来水和一体化厌氧反应器的出水回流混合可有效调节废水的PH值，使其保持在6.0左右。

4.1.2一体化厌氧反应器

一体化厌氧反应器是新型UASB设备，是专门针对高浓度有机废水而设计的。

它基于两相厌氧生物降解的原理，在同一个反应器中通过内部结构的变化，实现产酸和产甲烷的两相分离，从而保持这两大类微生物的生物活性，使二者在各自的最佳生长繁殖条件下，以最高的反应速度达到最好的运行效果。

4.1.3好氧反应器

在好氧反应器中内置一种有机填料，可使混合液在其内部交叉流动，并使微生物在填料表面挂膜，从而有效强化污水与微生物膜之间的传质速率，提高氧的利用率，加快反应速度。

4.2主要构筑物运行过程

一体化厌氧反应器的运行过程

4.2.1接种污泥

反应器中产酸相的接种污泥可部分采用污水处理厂二沉池排放的好氧活性污泥，另一部分采用化工厂脱水后的厌氧污泥。

产甲烷相的污泥全部取自化工厂的厌氧污泥。

装泥时，向两反应器加入适量过滤后的新鲜粪便作为营养。

4.2.2污泥培养驯化期

驯化期间为使菌种恢复活性并逐步适应新的水质，采取间歇进水。

进水COD控制在1000-2000mg/L，进水流量为日常废水流量左右。

最初进水0.5h，随后增加至1h，使反应器出水COD维持在400mg/L左右，当来水水质稳定后逐步延长进水时间。

4.2.3逐步提高负荷期

约45d后系统开始连续进水，并逐步提高系统负荷。

这一阶段依靠增加进水流量和浓度来提高进水负荷。

进水COD由2000mg/L提高至8000mg/L。

经过两个月左右的运行，反应器负荷达设计要求，并且具有很大潜力。

反应器内污泥先由原来小颗粒状的固体污泥溶解成絮状，并逐步变成密实、表面有光泽的颗粒污泥，污泥性质发生了明显的变化。

由此，反应器具备了一定的抗冲击负荷的能力，转入满负荷运行阶段。

4.2.4满负荷运行期

该阶段是在保证系统稳定运行和出水水质情况下，进一步提高反应器的容积负荷，充分挖掘反应器潜力，并使出水水质进一步提高。

这段时间反应器的进水COD达到15000mg/L，处理量超过设计值50%左右。

各阶段运行情况见下表

一体化两相厌氧反应器运行情况及参数

运行阶段

运行时间

运行情况及参数

污泥培养驯化

45d

进水为处理水量，COD=1000-2000mg/L，出水COD在400mg/L左右，COD去除率达85%以上，反应器运行半个月后，水封即开始冒气，出水清澈，反应器内污泥小部分已溶解，但大部分呈固体颗粒状

逐步提高负荷期

55d

进水略高于设计处理水量，COD=2000-8000mg/L，出水COD在300-400mg/L之间，COD去除率在90%-95%之间，产气量逐步增大并随进水负荷变化，后期反应器跑泥，出水呈黑色，污泥基本溶解，部分已颗粒化。

满负荷运行期

30d

进水略高于设计处理水量，COD=8000-15000mg/L，出水COD在200-300mg/L左右，COD去除率在95%-99%之间，出水呈微黑色，跑泥很少，反应器底部形成颗粒污泥密实层，颗粒污泥大多由球菌菌团组成。

好氧反应器运行过程

好氧反应器的接种污泥全部来自污水处理厂的二沉池污泥，在装泥过程中同时投加经过过滤的新鲜粪便水和适当的氮、磷营养。

对好氧池鼓风闷曝3d，污泥恢复活性，此时污泥中原生动物比较活跃，可以进水对污泥进行培养和驯化。

因来水水质变化较大，系统先间歇进水，待出水COD降到200mg/L以下时，逐渐增加进水时间。

系统连续进水后，负荷由小到大逐渐增加，然后按设计负荷进水正常控制工艺条件。

约经一个月时间，污泥已适应新的水质，污泥生物相丰富活跃，各种有机物去除率稳定，培训基本成功。

好氧反应器运行情况及参数见下表

好氧反应器运行情况及参数

项目

启动初期

较低负荷期

较高负荷期

正常运行期

进水流量（t/h）

设计进水流量

1.5倍进水流量

2.0倍设计流量

进水流量

进水COD（mg/L）

200-300

300-500

600-900

200-400

出水COD（mg/L）

120-140

100-130

120-140

40-80

去除率（%）

40-60

65-75

80-85

70-85

第五章、工艺要点综述

5.1厌氧处理

①种泥选择要得当

化工厂脱水后的厌氧颗粒污泥已基本能适应化工类废水的特点，作为种泥在驯化期能迅速完成基质转换，维持反应器高负荷运作。

所以在厌氧处理段选取接种污泥时优先考虑。

②种泥浓度适宜

接种污泥的浓度应随污泥性质和反应器结构而变化，一般来说污泥接种量过多或过少都不可取。

就反应器来说，污泥接种量又有所不同，一体化两相厌氧反应器采用水力喷射搅拌且内置特殊结构填料，能有效防止污泥流失，所以可以适当增加污泥接种量，这有利于系统快速平稳启动。

③水质、水量的调节

由于来水水质、水量波动大，所以经一体化反应器的出水大部分循环回流，从而在把进水负荷降低一个数量级的基础上，有效调节水质水量，同时可节省营养盐的投加量，降低运行成本。

④营养条件的控制

在启动初期为使反应器内微生物尽快恢复活性，特加粪水作为营养，并在启动中期适量补加。

运行过程中，通过投加营养盐（尿素，磷酸钠等）补充N、P营养，维持C:

N:

P=（100-500）：

5：

1左右，以刺激细菌的生长繁殖。

正常运行时营养盐基本不加。

⑤设备选择正确

一体化两相厌氧反应器是专为高浓度有机废水设计的，反应器性能优良、操作简单、自动化程度高。

运行结果证明，该反应器对高浓度含甲醇废水进行预酸化处理，为甲烷菌对底物的转化提供了有利的条件和环境，所以说该反应器是一针对性、实用性都很强的设备。

5.1好氧处理

①运行维护及时合理

好氧反应器在运行过程中应注意来水和气温的变化。

来水负荷急速增高易造成污泥中毒、解体等现象。

污泥中毒解体时应及时调整进水负荷，进行营养维护，必要时停止进水闷曝一段时间。

进水负荷和气温的变化易造成污泥膨胀，产生大量泡沫。

通过投加絮凝剂可有效改善污泥沉降性能，结合加大二沉池排泥力度、调节曝气量等措施，可控制污泥膨胀。

通过控制曝气量可有效控制泡沫，投加消泡剂也是快捷有效的方法。

②设备性能优良

好氧反应器的处理能力，抗冲击能力非常强，对高、低负荷的水都有很高去除率。

5.3工艺综述

一体化两相厌氧反应器的处理效果十分显著，容积负荷达到6.0-11.0kgCOD/（m3/d），进水COD达到6000mg/d以上，运行期间无论进水负荷有多大波动，出水COD值都在200-300mg/d，甚至更低。

好氧反应器通过对厌氧反应器出水的进一步处理，能有效保证最终出水达到排放标准。

整套厌氧—好氧工艺搭配合理，能充分发挥两相厌氧反应器处理负荷高，抗冲击能力强的优势，利用好氧反应器对高、低负荷皆可适应的特点对厌氧出水进行深度处理，提高了出水水质。

该工艺自动化程度高、操作简单、运行稳定，整个工程具有投资少、效益高、有效利用空间、节省占地、易于维护等特点。