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SBR處理工藝在煤化工企業(yè)的應(yīng)用

文檔作者：王庚妮王振華溫敏霞文檔來源：兗礦國泰化工有限公司兗州市環(huán)境保護(hù)局環(huán)保監(jiān)測站		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年08月29日
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上一篇： SNAM尿素合成塔常見腐蝕類型及腐蝕控制

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2010年第31卷第2期氮肥技術(shù)
摘要簡要介紹了sBR污水處理工藝及實(shí)際操作中的影響因素，并對其工藝流程、處理效果、技術(shù)特點(diǎn)等進(jìn)行了分析，
供參考。
關(guān)鍵詞SBR工藝煤化工污水處理
前言
近年來，我國工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)突飛猛進(jìn)，水資源
短缺、水體污染成為亟待解決的問題。我國是一
個嚴(yán)重缺水的國家，淡水資源總量為2．8×104億
ms，占全球水資源的6％，居世界第四位，扣除難
以利用的洪水徑流和散布在偏遠(yuǎn)地區(qū)的地下水
資源后，我國現(xiàn)實(shí)可利用的淡水資源僅為1．1×
10·億m。左右。其次，水資源污染嚴(yán)重，工業(yè)廢水
的排放導(dǎo)致80％以上地表水、地下水被污染，年
缺水量達(dá)60億m3。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國工業(yè)產(chǎn)值萬元用
水量平均在103m3，是發(fā)達(dá)國家的lO～20倍，我
國水重復(fù)利用率平均在40％左右，而發(fā)達(dá)國家平
均在75％～85％【”。因此，對于化工企業(yè)來說，不
僅要在源頭上控制用水量，更要進(jìn)行末端治理，
達(dá)到廢水回用的目的。
兗礦國泰化工有限公司位于山東省棗莊市，
地處環(huán)渤海經(jīng)濟(jì)圈和長三角洲經(jīng)濟(jì)區(qū)的交互地
帶，具有較強(qiáng)的區(qū)位和交通優(yōu)勢。是兗礦集團(tuán)與
美國國泰煤化控股有限公司合資建設(shè)的大型高
科技煤化工企業(yè)，現(xiàn)生產(chǎn)能力為年產(chǎn)60×104t醋
酸、30×104t甲醇、10×104t醋酸乙酯?，F(xiàn)以兗礦
國泰化工有限公司為例，簡述sBR污水處理工藝
及應(yīng)用，對其在煤化工企業(yè)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了闡
述。
1 SBR工藝及特點(diǎn)
SBR是序列間歇式活性污泥法(Sequencing
Batch Reactor Activated Sludge Pmcess)的簡稱，是
一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥水處理
技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。SBR技術(shù)與傳統(tǒng)
污水處理工藝不同，采用時(shí)間分割的操作方式替
代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)
定生化反應(yīng)，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉
淀。sBR工藝過程是在時(shí)間上的理想推流式反
應(yīng)，運(yùn)行上有序和間歇操作，不設(shè)二沉池，不需要
污泥回流，構(gòu)筑物較少。其核心是sBR反應(yīng)池，采
用可變?nèi)莘e，強(qiáng)調(diào)有機(jī)物的去除效率和脫氮除磷
要求，適用于濃度高、排放量小的各種工業(yè)有機(jī)
廢水處理，如化工、造紙等，以及對出水水質(zhì)要求
較高、水質(zhì)水量波動較大的城市污水處理翻圓。
SBR處理工藝具有以下特點(diǎn)。
(1)時(shí)間上的理想推流與空間上的完全混合
使生化反應(yīng)推動力增大，效率提高，厭氧、好氧處
于交替狀態(tài)，凈化效果好。
(2)池內(nèi)滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖
作用，有效抵抗水量和有機(jī)物的沖擊，維持較高
的污泥濃度，具有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。
(3)實(shí)現(xiàn)好氧、厭氧狀態(tài)交替，具有良好的脫
氮除磷效果。
(4)反應(yīng)池內(nèi)存在DO、BOD：濃度梯度，有效
控制活性污泥膨脹。
(5)工藝流程簡單、布置緊湊，投資和占地面
積少。
(6)能耗低，易于操作管理。
2 煤化工企業(yè)生產(chǎn)污水處理工藝思路
由于煤化工企業(yè)產(chǎn)生的廢水成分比較復(fù)雜，
處理難度大，單一的物理或化學(xué)方法處理后很難
達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)的要
求。然而，煤化工企業(yè)的廢水必須經(jīng)過治理達(dá)標(biāo)
后方可排放。
2．1生產(chǎn)工藝及污水特征
國泰化工主要有三大生產(chǎn)工藝：煤氣化制甲
醇、焦?fàn)t氣制醋酸、酯化法制醋酸乙酯。生產(chǎn)工藝
不同，所產(chǎn)生的廢水成分、性質(zhì)不同。表1為不同
生產(chǎn)工藝下廢水的主要特征及產(chǎn)生量統(tǒng)計(jì)。
萬方數(shù)據(jù)
氮肥技術(shù)2010年第31卷
表1 不同生產(chǎn)工藝下廢水的特征及產(chǎn)生量
生產(chǎn)工藝工藝過程廢水來源與成分產(chǎn)生量(m3／d)
煤氣化制甲醇
焦?fàn)t氣制醋酸
煤一對置式四噴嘴氣化爐一氣體變①四噴嘴氣化爐渣水處理裝置，主要含
換一脫硫一脫碳一甲醇合成一三塔甲酸鹽、氨氮、氰化物及氯化物
精餾一產(chǎn)品精甲醇②甲醇精餾裝置，主要含甲醇
焦炭一造氣一預(yù)脫硫一壓縮機(jī)一脫醋酸裝置，主要含COD、氰化物及少量
硫—脫碳一反應(yīng)釜—精餾一產(chǎn)品醋酸硫、酚
70
12
酯化法制醋酸乙酯醋酸、乙醇一反應(yīng)釜一精餾一成品反應(yīng)產(chǎn)生的水在回收塔除去有機(jī)物后排6
塔一產(chǎn)品醋酸乙酯放
由表1可以看出，國泰化工生產(chǎn)廢水排放量
約為88矗，d，生活污水約25m3，d，目前，國泰化工
污水排放量平均在105n·3，d左右。
2．2污水處理系統(tǒng)及工藝流程
綜合考慮廢水排放量、廢水特征等因素，國
泰化工污水處理站采用SBR工藝范疇的IMC
(Intemittent Multi—Cyclic一間歇多循環(huán))污水處理
工藝技術(shù)。圖1為污水處理工藝流程。
圖1 污水處理站工藝流程框圖
sBR工藝由進(jìn)水期、反應(yīng)期、沉淀期、排水期(5)閑置期：上清液排放后反應(yīng)池處于停滯
和閑置期五個工序組成【4】。生產(chǎn)、生活污水經(jīng)格狀態(tài)，等待下一操作周期。此期間應(yīng)輕微或間斷
柵，截留廢紙、果皮、塑料制品等較大的懸浮物曝氣，避免污泥腐化。每個周期的五道工序都在
后，匯入集水池，通過提升泵進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)同一反應(yīng)池內(nèi)不斷地被循環(huán)操作，實(shí)現(xiàn)自動化控
池內(nèi)進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)。制。
(1)進(jìn)水期：污水在該時(shí)段內(nèi)連續(xù)進(jìn)入反應(yīng)2．3 sBR污水處理工藝實(shí)際操作中的影響因素
池內(nèi)直至達(dá)到較高運(yùn)行液位(<5．4m)。在進(jìn)水前，
反應(yīng)池內(nèi)殘存著高濃度的活性污泥混合液。當(dāng)污
水注入時(shí)，反應(yīng)池有調(diào)節(jié)作用，其間進(jìn)行曝氣，使
污泥得到再生，恢復(fù)活性。
(2)反應(yīng)期：不進(jìn)水不排水，打開曝氣系統(tǒng)進(jìn)
行曝氣，使污染物被微生物降解。
(3)沉淀期：SBR反應(yīng)池本身作為沉淀池，使
污泥在相對靜止的狀態(tài)下沉降。沉淀期所需時(shí)間
～般為1—2h。
(4)排水期：該時(shí)段內(nèi)污泥與水分離，經(jīng)過沉
淀后的上清液作為處理出水排放，沉淀的污泥留
在反應(yīng)池內(nèi)，起到回流污泥的作用。
自2005年5月開車以來，污水處理運(yùn)行一
直比較平穩(wěn)，出水水質(zhì)遠(yuǎn)低于排放標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)對影
響污水處理運(yùn)行的因素加以總結(jié)。
2．3．1溫度的控制
污水溫度是影響生物生長活動的重要因素。
不同的細(xì)菌對水溫的反應(yīng)不同，本裝置大多數(shù)細(xì)
菌生長的適宜溫度為15～35℃之間，在此范圍內(nèi)
每升高lO℃，反應(yīng)速度約增大一倍；10℃以下凈
化效果即將降低，采取提高污泥濃度和降低污泥
負(fù)荷等措施，活性污泥仍能有效地發(fā)揮其凈化功
能。本工程可通過控制氣化廢水溫度來調(diào)整污水
溫度，其設(shè)計(jì)水溫為30℃。其中硝化菌在較高溫
萬方數(shù)據(jù)
第2期王庚妮等：sBR處理工藝在煤化工企業(yè)的應(yīng)用35
度(30一35℃)時(shí)，生長速率恒定，在35～40℃硝化
菌的增長速率開始遞減，直至o；去除有機(jī)物的好
氧異養(yǎng)菌群32—40℃問去除率是恒定的，45℃左
右急劇降至0；溫度對反硝化菌的影響類似于硝
化過程，這是因?yàn)闇囟冗^高可使組成生物體的蛋
白質(zhì)變性，生物機(jī)體的正常生命活動受到抑制所
致。當(dāng)超過38℃時(shí)，原生動物就會死亡。因此，水
溫的調(diào)整和控制應(yīng)特別引起注意。
2．3．2酸堿度(pH值)的控制
污水中的酸堿度對活性污泥中的細(xì)菌也有
較大影響，本裝置的進(jìn)水pH在6～9之間較適宜。
在混合培養(yǎng)系統(tǒng)中，大多數(shù)細(xì)菌最適宜的pH=6．
6。7．8，最小4．0。4．5，最大9．0～9．5。pH值低于6，真
菌即開始與細(xì)菌競爭，pH至4．5時(shí)，真菌則將完全
占優(yōu)勢，嚴(yán)重影響沉淀分離，pH超過9時(shí)，代謝速
度將受到障礙。而亞硝化菌的最適宜pH=7．0～8．5，
硝化菌的最適宜pH=6．0～7．5，IMC池廢水pH<7
時(shí)，整個硝化反應(yīng)會受到抑制，pH>8時(shí)，會使分子
態(tài)游離氨(FA)濃度增加和出現(xiàn)N02-積累。因此，
本系統(tǒng)IMC池廢水的設(shè)計(jì)值為曝氣時(shí)pH=7，攪
拌時(shí)pH=7．5。由于硝化反應(yīng)過程中消耗的水中堿
度大于反硝化過程增加堿度，因此本工程需在反
應(yīng)過程中投加堿液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％NaOH)以增
加水中堿度。由此可見，控制pH值是很重要的。
2．3．3營養(yǎng)物質(zhì)的控制
在污水生化處理中，細(xì)菌所需的主要營養(yǎng)物
質(zhì)有水、碳源(BOD／COD)、氮源和無機(jī)鹽等。碳是
構(gòu)成細(xì)菌體的重要元素，細(xì)菌體里的各有機(jī)物均
含有碳的成分，污水中含碳的有機(jī)物即是細(xì)菌所
能利用的碳源。氮也是構(gòu)成生物體的重要元素，
在細(xì)菌的蛋白質(zhì)、核酸等分子中都含有氮元素。
本工程氨氮充足，無需補(bǔ)充氮源。細(xì)菌對無機(jī)鹽
的要求并不高，污水中的無機(jī)鹽含量一般能滿足
細(xì)菌的需要。但是細(xì)菌對磷的需要較多，一般工
業(yè)污水中，若磷不足，需投入一定的磷酸鹽作為
磷源。本工程需投加磷營養(yǎng)液(NaH2PO。)以滿足
細(xì)菌對磷的需求。在生化處理中對營養(yǎng)源的補(bǔ)充
按如下比例計(jì)量：BOD5：N：P_100：5：1，其中：
N以NH3一N計(jì)，P以P04一P計(jì)。
2．3．4溶解氧的控制
溶解于水中的氧稱為溶解氧。好氧細(xì)菌(含硝
化菌)在生化池中吸收溶解氧，使污水中的有機(jī)物
得以分解和氧化，使污水中的氨氮轉(zhuǎn)化成硝酸鹽
氮和亞硝酸鹽氮。與好氧異養(yǎng)菌相比，硝化菌對低
溶解氧更為敏感。如果污水中溶解氧不足時(shí)，廢水
生化處理的效果顯著下降，甚至發(fā)生腐化厭氣現(xiàn)
象。但過高的溶解氧會引起污水中的有機(jī)物消耗
過快，導(dǎo)致營養(yǎng)(BOD)缺乏、污泥老化，除碳、硝化
過程一般要求溶解氧在2～4mg／L為宜。氧抑制反
硝化過程，這是指微生物本身所經(jīng)受的氧濃度，即
生物絮體內(nèi)部的氧濃度高低才是關(guān)鍵，而不是通
常所說的液相氧濃度。由于本工程采用的是IMC
硝化一反硝化活性污泥處理工藝技術(shù)，其IMc池
的設(shè)計(jì)值，曝氣時(shí)溶解氧：2～3，攪拌時(shí)溶解氧：0，
實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中應(yīng)同時(shí)根據(jù)氧化還原電位ORP
值(其IMC池的ORP值，曝氣時(shí)ORP=50～100，攪
拌時(shí)ORP=一50—100)適時(shí)進(jìn)行必要的調(diào)整。
2．3．5毒性物質(zhì)的控制
很多毒性物質(zhì)(如硫化物、胺、酚、氰化物等，
詳見相關(guān)資料)對好氧轉(zhuǎn)化有毒性作用，即使處
理系統(tǒng)的好氧工藝過程非常健全的情況下也是
如此。硝化過程受許多毒性物質(zhì)的抑制，雖然它
并不比其它細(xì)菌更敏感，但其表現(xiàn)為即使有限的
抑制(非100％抑制)，也會因發(fā)生硝化菌的流失
而導(dǎo)致硝化過程完全停止，且不會從感觀上立即
表現(xiàn)出來，而是在硝化菌流失后幾個星期內(nèi)才表
現(xiàn)出完全停止。因此，通過其他控制參數(shù)的變化
及時(shí)分析、發(fā)現(xiàn)尤為重要。
2．4 SBR工藝處理效果
國泰化工污水處理站原水水質(zhì)為：COD≤
550mg／L，BOD5≤300mg／L，SS≤220mg，L，NH3一N
≤260mg／L，硫化物≤2mg／L，pH=7～9。設(shè)計(jì)排放指
標(biāo)為：COD≤60mg／L，BOD5≤20mg／L，SS≤70|119／L，
NH3_N≤15mg／L，硫化物≤1．0mg／L，氰化物≤
0．5mg，L，pH=6—9。
以2008～2009年間每月5號的監(jiān)測結(jié)果為
例，分析工藝的處理效果見圖2。
由圖2可以看出，污水經(jīng)過處理后，水質(zhì)各
項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。污水主要污染物指標(biāo)的
去除效率高達(dá)99．2％。該污水處理站運(yùn)行后，有效
地減少了污染物排放總量，出水水質(zhì)穩(wěn)定，可直
接回用，環(huán)境及社會效益顯著。
2．5 SBR工藝在煤化工企業(yè)應(yīng)用的有利條件
國泰化工污水處理站污水經(jīng)水質(zhì)、水量的調(diào)
儲及預(yù)處理后，提升入主生化單元，通過在單個
池內(nèi)多次重復(fù)進(jìn)行的曝氣、攪拌、沉淀、排水、排
萬方數(shù)據(jù)
36 氮肥技術(shù)2010年第31卷第2期
摘要通過對氮肥生產(chǎn)各工序的工藝過程中可能存在的主要危險(xiǎn)因素進(jìn)行認(rèn)真地分析，提出了安全操作要點(diǎn)和技術(shù)人
員安全檢查要點(diǎn)，為預(yù)防生產(chǎn)過程發(fā)生人身及設(shè)備事故、形成良好的勞動環(huán)境和工作秩序、避免財(cái)產(chǎn)損失等，提供了有益
的幫助。
關(guān)鍵詞氮肥生產(chǎn)操作安全
(上接第一期第54頁) (1)蒸汽壓力低于系統(tǒng)壓力，工藝氣串入蒸
4變換崗位安全操作汽系統(tǒng)
4．1主要危險(xiǎn)因素分析蒸汽壓力如低于系統(tǒng)壓力時(shí)，首先降低變換
“●?·●?’●??！?#168;··●?·●?·●?·●?·●?·●?·●?·●?+●?·●?·●?·●?-●?·●?·●??！??！?’●?’●?’●?·●?·●?·●?·●?·●?-●?-●?·●?’●?·●?·●?’●?·●?·●?·●?·●?·●?‘●?’●?’●··
-◆一c0D導(dǎo)BOD5—△一ss—●卜pH 睜NI{3一N堿化物—r_氰化物
1明11月12月1月2月3月4月5月6月7月10月11月12月1月2月3月4月5月6月7月
時(shí)間
圖2 污水處理站出水水質(zhì)變化圈
時(shí)間
污水處理站出水水質(zhì)變化’一
泥操作，創(chuàng)造好氧、缺氧、厭氧環(huán)境，利用好氧、兼于此項(xiàng)技術(shù)占地面積小，操作簡單，因此可以在
氧、厭氧微生物完成分解有機(jī)物(BOD，)和脫除氨煤化工行業(yè)推廣。由于sBR工藝獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，要
氮(NH。一N)的生化處理過程，經(jīng)主生化單元生化運(yùn)用好該項(xiàng)技術(shù)必須在初期的設(shè)計(jì)階段，針對企
處理后達(dá)標(biāo)排放，其剩余污泥經(jīng)濃縮脫水處理后業(yè)廢水特征、排放量等，認(rèn)真做好對主要技術(shù)參
不定期送出氣化工段。數(shù)的設(shè)定和主要設(shè)備的選型工作。只有將sBR的
該工藝技術(shù)以傳統(tǒng)硝化一反硝化生物脫氮運(yùn)行周期、反應(yīng)池容積、曝氣、污泥沉降性能等多
原理和技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于污水中除含有方面科學(xué)結(jié)合，才能達(dá)到預(yù)期的處理效果。
C源有機(jī)物外，NH3一N的含量為320mg／1，其C／N
低(≤1．68)，遠(yuǎn)大于微生物代謝過程所需要的參考文獻(xiàn)
NH3-N。因此，污水處理工藝除應(yīng)考慮去除有機(jī)污】周云端-淺談中水回用技術(shù)．工業(yè)技術(shù)，2008，No：30
染物外，還應(yīng)特別重視NH。一N的有效去除，合理2王文慶，劉隨方，張國富·sBR處理工藝在北方煤礦生
地應(yīng)用硝化一反硝化生化處理技術(shù)(適時(shí)補(bǔ)充c 孽乎水處理中的應(yīng)用礦業(yè)安全與環(huán)保，2007，(34卷增
零’：!{}色塑堡處墨曼燙沓連堡翌!整：童I、寰，。邏： 3菖“赫．凳水處理sBR技術(shù)發(fā)展的探討．應(yīng)用能源技
主要補(bǔ)加甲醇，也就是補(bǔ)加甲醇精餾產(chǎn)生的雜醇某，2磊8，苫：；j～4i
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3結(jié)論2006，33(11)：57～59
SBR工藝處理煤化工企業(yè)廢水效果理想，由(收稿日期：20lO一02—25)
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