石家莊化纖公司廢水處理改造工程設計實例
石家莊化纖公司廢水處理改造工程設計實例概況
石家莊化纖有限責任公司己內酰胺工程是我國第一套以甲苯為原料生產己內酰胺的工藝，工藝特點是原輔材料和中間產品種類多，工藝流程復雜，副產物多。生產廢水水量水質變化較大，屬于高濃度含氮有機廢水，處理難度較大。
該公司原廢水處理采用A/O/A/O工藝，經半年多的試運行，各項出水指標(COD，BOD，氨氮，色度)嚴重超標。通過對原工藝運行不佳的原因分析，并在試驗研究的基礎上，將廢水處理工藝改造成ENSBR/BDAR/COR生物處理工藝。2001年4月調試后，連續運行至今，監測結果表明，裝置已達到設計能力，出水水質全面達標。本文就改造工程工藝設計作一簡要介紹。
原工藝運行不佳的原因及新工藝的試驗研究情況，筆者已在文獻中作了詳細的闡述。
1 設計水量、水質及排放標準
己內酰胺生產廢水主要污染物有己內酰胺、硫銨、甲苯、苯甲酸、六氫苯甲酸、環己烷、環己酰胺，環己烷的磺酸鹽、乙酸等。設計水量100 m3/h，其中工業廢水75 m 3/h，生活污水20 m3/h，醋酸水5 m3/h。廢水水質和處理后出水的水質指標見表1。
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2 改造后的ENSBR/BDAR/COR工藝流程
ENSBR/BDAR/COR系統是由延時序批式生物氧化硝化反應器(Extended Nitrification Sequencing Bath Reactor簡稱ENSBR)，膜法生物兼氧反硝化反應器(Biofilm Denitrification Anoxic Reactor簡稱BDAR)和完全混合式生物接觸氧化反應器(Bio-contact Oxidation Reactor簡稱COR)組合而成的三段式生物反應系統。
改造后工藝流程見圖1。生產廢水與生活污水進入均衡池，調節水量和水質，接著由潛水泵輸送至ENSBR池進行生化反應，ENSBR池出水的COD，NH3-N去除率均在80 %以上，但未滿足排放標準，因此將出水通過中間水池送入BDAR，進行反硝化反應提高脫氮率，然后流入COR池去除為反硝化所補充有機碳源的剩余部分和進一步凈化出水，最后進入二沉池。
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| 圖1 ENSBR/BDAR/COR工藝流程 |
3 ENSBR/BDAR/COR處理工藝技術特點
(1)整個系統污泥不回流，一方面保證了各類微生物長期在最佳環境條件下生存，因而微生物活躍、新陳代謝旺盛、降解有機物能力強；另一方面，降低了能耗，提高了處理裝置有效利用率。
(2)處理水在ENSBR停留時間長，HRT＞20 h，確保了該廢水生物硝化反應良好進行。
(3)各反應器污泥濃度高，能夠富集大量的微生物，降低污泥負荷，使生物硝化和反硝化反應得以順利進行，同時抗沖擊負荷能力較強。
(4)污水進入ENSBR有機物濃度梯度較高，傳質效果較好。
(5)該系統的BDAR為兩個串聯反應器，脫氮率較高。
(6)該系統廢水最后進入推流式生物接觸氧化反應器處理，避免了有機物濃度較低時的活性污泥膨脹，確保處理后排入水中的COD和NH3-N含量較低并且水質清亮。
(7)本生化處理工藝設備運行費用較原工藝大大降低，其原因是：①與原工藝相比較，本工藝省去了400%的混合液及100%的活性污泥回流。②生物氧化硝化池的曝氣時間比原工藝減少1/5。
4 主要處理構筑物和設備
4.1 均衡池(1座)
由于廢水來水不均勻，水質水量波動較大，因此必須要有均衡池的調節才能使進入生物處理的水質水量穩定。將原有的均衡池進行改造，尺寸為：24 m×28.3 m×3 m，有效水深 2.6 m。池內設進入ENSBR的潛水泵4臺，其中2臺利用原有設備，型號CP3127.180MT435，單臺性能參數為Q＝100 m3/h，H＝11.5 m。
4.2 ENSBR池(2座)
由原硝化池改造而成。每座SBR尺寸37 m×24 m×5 m，有效水深4.75 m，總的有效容積8 436 m3。本設計中，設計水量按100 m3/h，COD=4000 mg/L，污泥濃度8 g /L 計，不采用回流系統。則SBR的容積負荷為0.047 kgCOD/(m3·h)，水力停留時間為84.3 6 h，遠遠大于生物氧化硝化反應器所需要的水力停留時間，故克服了原A/O/A/O系統運行不利的主要缺點。
ENSBR池每天運行一個周期，每個周期歷時24 h，2座ENSBR的開始進水時間分別間隔12 h，每座池進水4 h，在進水1 h后開始曝氣，經19 h曝氣后，沉淀澄清2 h，然后開啟潷水器，排水1 h，排水量相當于4 h的進水量，排水后裝置閑置1 h，然后進入下一個周期。全過程由現有DCS系統聯控，并由屏幕顯示。潷水器2臺，為國產電動旋轉式Q＝800型潷水器。
ENSBR池內共設潛水ENSBR排水泵6臺，其中4臺為原有設備，型號為CP3170.091LT602，單臺 Q＝500 m3/h,H=7.7 m。此外，增設2臺潛水剩余活性污泥提升泵。型號為 CP3127.181SH257，單臺Q=40～70 m3/h，H＝30～20 m。
4.3 中間水池(2座)
由原再曝氣池O2改造而成，尺寸30 m×18.6 m×5 m，有效水深4.32 m，總有效容積2410.56 m3。池內設潛水提升泵2臺。型號為CP3127.181 MT431，單臺Q=50～100 m3/h，H＝12～10.5 m。
4.4 BDAR池(4座)
由原一級脫氮池A1改造而成。尺寸為10.3 m×8.5 m×6.65 m，有效水深5.8 m。總有效容積2 031.16 m3。池中填料選用TL-200型彈性立體填料。裝設繩索框架。
4.5 COR池(2座)
由原二級脫氮池A2改造而成。尺寸為30 m×5 m×5 m。有效水深 4.52 m，總有效容積1 356 m3。池中填料選用ZV-150-80型組合填料。裝設鋼框架。
4.6 二沉池(2座)
二沉池利用原有的。尺寸為Ф9.0 m×4.2 m。
5 實際運行情況
本改造工程經試運行合格以后，于2001年4月上旬開始進入全流程貫通階段，穩定運行，在穩定運行期間，保證ENSBR主反應器的控制參數：DO 4～6 mg/L，污泥濃度8～10 mg/L，平均水溫30 ℃。由于ENSBR工藝在反應時間上形成了濃度梯度以及兼氧好氧交替，故可在降解CO D的同時不僅可避免因微生物生長而造成絲狀菌惡性膨脹的后果，而且還可最大限度的去除水中的氮氧化物。在穩定運行期間，平均進水量為1 700 m3/d。進水主要污染物COD約為4 800 mg/L，NH3-N約為 300 mg/L。出水控制指標：COD平均維持在200 mg/L，NH3-N平均維持在40 mg/L以下，均達到設計要求，滿足排放標準。該工藝于2001年6月通過國家環境保護局主持的鑒定。
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