三苯联合装置生产污水预处理设计.doc

三苯联合装置生产污水预处理设计 某石油化工公司新建一套100 kt/a乙苯苯乙烯和年产40kt/a可发性聚苯乙烯联合装置(简称EB/SM-EPS联合装置)。该装置以炼油厂的催化干气和石油苯为原料，采用国内开发的乙烯制乙苯、乙苯负压脱氢制苯乙烯技术，引进国外的可发性聚苯乙烯生产技术，生产苯乙烯单体和可发性聚苯乙烯。 该联合装置排放的污水中含有大量的苯、甲苯、乙苯、苯乙烯及聚苯乙烯等污染物，虽然该公司原有一座污水处理场，但由于该联合装置排放的污水CODCr、BOD5及SS浓度过高，不能直接排入污水处理场。因此，需建设一套污水预处理设施。 1污水来源及水质水量 1.1生产污水水质水量，详见表1。 表1 生产污水水质水量污水来源排放形式水量/(m3.L-1)水质CODcr/(mg.L-1)BOD5/(mg.L-1)SS/(mg.L-1)油类/(mg.L-1)pHEB/SM连续3.515001501505-9间断34.315001501505-9EPS连续165000140042006-8.4PSA间断5200010001501505-91.2设计水量Q50m3/h1.3设计进水水质 根据计算得出混合污水的平均水质为CODCr3888 mg/L，BOD51118 mg/L，SS2794 mg/L，pH59.4设计出水水质 根据污水处理场进水要求，确定预处理设施出水水质。CODCr600 mg/L，BOD5350 mg/L，SS150 mg/L，pH69，油类100 mg/L 2污水处理工艺流程 工艺流程见图1。 从国内类似装置的污水处理效果看，虽然该污水CODCr、BOD5及浓度高，但经沉淀分离和混凝气浮处理的悬浮物去除率较高，同时其生物可降解性也较好，因此可采用物理化学与生物化学相结合的处理工艺。经计算得出混合污水进水含油量100mg/L，无需专门处理，其流程如图1所示。来自EPS生产的污水从排放管自流至预沉罐，去除较大粒径的悬浮固体，预沉后的污水自流至污水调节池。来自EB/SM及PSA生产污水经格栅自流进入污水提升池，经污水泵提升至污水调节池。 污水调节池的混合污水经污水泵提升至中和反应槽进行中和处理，以调节污水的pH值。在中和反应槽中设置了搅拌器及pH计，以保证出水pH值在69范围内。中和调节后的污水自流至气浮设备，进行两级气浮处理，经混凝气浮处理降低了污水中悬浮固体含量及含油量。气浮处理后的污水自流至中间贮水池。 根据上海高桥化工厂及金陵石化塑料厂类似装置的污水处理运行经验，中和采用1.5氢氧化钠水溶液，凝聚剂采用硫酸亚铁水溶液和0.2聚丙烯酰胺水溶液。 经物化处理后的混合污水由污水泵提升至接触氧化池。接触氧化池采用鼓风曝气，布气采用多孔管。接触氧化池中采用高效悬浮填料，该填料为聚乙烯材质，外形尺寸10mm7mm，比表面面积333 m2/m3，容积负荷最大可达 50 kgCODCr/(m3d)，该填料无需固定而悬浮于水中。经生化处理后的污水自流进入沉降槽，沉降后的污水进入污水处理场。 污泥采取分类堆放和分类浓缩的方式。EPS生产污水预沉后的泥渣储存于EPS原渣池中，人工定期清理运走。气浮处理产生的泥渣储存于污泥池中，然后用泵提升至真空转鼓脱水机进行脱水处理。沉降槽产生的污泥先用泵提升至污泥浓缩罐中，浓缩后的上清液经罐顶部溢流槽重力流至污水调节池中，底部污泥自流至真空转鼓脱水机进行脱水处理。 3主要处理构筑物及设备3.1地下污水、污泥储存池为钢筋混凝土结构。总容积1264 m3。其中：EB/SM-PSA污水提升池，结构尺寸：8.7 m3.3m3.5m。有效调节容积31m3，停留时间3.6 h。EB/SM调节池，结构尺寸：54.0m6.6m3.5m，有效调节容积830 m3，停留时间. 。物化段储水池，结构尺寸：7.0m2.0m3.5m，有效容积38 m3。污泥池，结构尺寸：5.5m2.0m3.5m，有效容积27m3。EPS原渣池，结构尺寸：2.250 1.0 ，有效容积4 m3。 3.2接触氧化池 钢筋混凝土结构，结构尺寸：15.6m6.6m6m，有效容积515 m3，容积负荷8kgCODCr/(m3d)，停留时间10.3 h。接触氧化池共分成两段，每段分三格，每段可独立运行，也可并联运行，操作灵活方便。 3.3EPS污水预沉罐1台 钢制，内衬玻璃钢，结构尺寸：2.4m6m，停留时间1.0h。 3.4中和反应罐1台 钢制，内衬玻璃钢，结构尺寸：4.4m3.2m2m， 配搅拌器4台，每台功率0.75kW，停留时间0.6h。 3.5GSF型组合气浮2台 钢制内衬玻璃钢，型号：GSF50，结构尺寸：6.2 m2.4m2.6m，总台功率0.75kW，可单台独立运行，也可并联运行或可串联运行，操作灵活方便。 3.6上向流斜板沉降槽1台 钢制内衬玻璃钢，结构尺寸：5.8m2.0m3.6m，停留时间2h，表面负荷2 m3(m2h)。 3.7污泥浓缩罐台 钢制内衬玻璃钢，设备规格为：2.8 m4.8m，浓缩时间12h。 3.8真空转鼓脱水机1台 型号：GSGP51.75，过滤面积5 m2，总功率7.75kW。3.9离心式鼓风机3台，用备 型号：D4582，单台供气量45m3/min，P1666.6kPa。 4运行情况该预处理设施占地513 m2，设计投资859万元人民币，于1999年10月建成。根据进度要求，EN/SM先于1999年11月投入试运行，在生产装置污水排放不正常，水质水量变化很大的情况下，经该公司监测站进行水质监测，出水达到设计要求(SS主要含在EPS废水中，故未监测)，详见表2。实际运行表明，采用中和、沉淀、混凝气浮和接触氧化的处理工艺，处理三苯联合装置生产污水是可行的。 表2 监测结果监测时间CODcr/(mg.L-1)BOD5/(mg.L-1)pH进口出口进口出口进口出口1999.12.221192966631265.67.41999.12.315572375741196.27.61999.12.417112875261045.87.5三沟式氧化沟的工艺及其特点1.概述氧化沟也称氧化渠，又称循环曝气池，是活性污泥法的一种变形，是50年代荷兰pasveer首先设计的。最初一般用于处理在5000m3以下的城市污水。三沟式氧化沟是氧化沟的一种典型构造型式，目前采用的三沟式氧化沟工艺，是丹麦在间歇式运行的氧化沟基础上开创的，它实际上仍是一种连续流活性污泥法，只是将曝气、沉淀工序集于一体，并具有按时间顺序交替轮换运行的特点，其运转周期可根据处理水质的不同进行调整，从而使其运行操作更趋于灵活方便。这种工艺流程简单，无需另设一次、二次沉淀池和污泥回流装置，使氧化沟工艺的基建投资和运行费用大为降低，并在一定程度上解决了以往氧化沟占地面积大的缺点，我国邯郸市东污水处理厂采用的就是这种工艺。2.三沟式氧化沟的工艺流程三沟式氧化沟工艺主要按下面六个阶段轮换运行。阶段A：污水经配水井进入沟，沟内转刷以低速运转，转速控制在仅能维持水和污泥混合，并推动水流循环流动，但不足以供给徽生物降解有机物所需的氧。此时，沟处于缺氧状态，沟内活性污泥利用水中的有机物作为碳源，活性污泥中的反硝化菌则利用前一段产生的硝酸盐中的氧来降解有机物，释放出氮气，完成反硝化过程。同时沟I的出水堰自动升起，污水和污泥混合液进人沟沟内的转刷以高速运行，保证沟内有足够的溶解氧来降解有机物，并使氨氮转化为硝酸盐，完成硝化过程处理后的污水流入沟，沟中的转刷停止运转，起沉淀池的作用，进行泥水分离，由沟处理后的水经自动降低的出水堰排出。阶段B：进水改从处于好氧状态的沟流入，并经沟互沉淀后排出。同时沟中的转刷开始高速运转，使其从缺氧状态变为好氧状态，并使阶段A进入沟的有机物和氨氮得到好氧处理，待沟内的溶解氧上升到一定值后，该阶段结束。阶段C：迸水仍然从沟注入，经沟排出但沟中的转刷停止运转，开始进行泥水分离，待分离完成，该阶段结束。阶段A、B、C组成了上半个工作循环阶段D：进水改从沟流入，沟出水堰升高，沟出水堰降低，并开始出水。同时，沟中转刷开始低速运转，使其处于缺氧状态沟则仍然处于好氧状态，沟起沉淀池作用。阶段D与阶段A的水淹方向恰好相反，沟起反硝化作用，出水由沟排出。阶段E：类似于阶段B，进水又从沟流入，沟仍然起沉淀他作用，沟中的转刷开始高速运转，并从缺氧状态变为好氧状态。阶段F：类似于阶段C，沟进水，沟沉淀出水。沟中的转刷停止运转，开始泥水分离。至此完成整个循环过程。通常一个工作循环需4-8小时，在整个循环过程中，中间的沟始终处于好氧状态，而外侧两沟中的转刷则处于交替运行状态，当转刷低速运转时，进行反稍化过程，转刷高速运转时，进行硝化过程，而转刷停止运转时，氧化沟起沉淀池作用。不难看出，若调整各阶段的运行时间，就可达到不同的处理效果，以适应水质、水量的变化。目前运行的这种工艺，大部分是预先将各阶段的运行时间，根据具体的水质、水量，编入运行管理的计算机程序中，从而使整个管理过程运行灵活、操作方便。3.三沟式氧化沟的有优点美国EPA对不同类型生物处理法的运行情况的调查结果表明，不同工艺出水BOD5小于20mgL的时间占总运行时间百分数分别是：氧化沟90，鼓风曝气70，生物滤池60。由此可见，氧化沟的处理效果比其它生物处理方法稳定。氧化沟的特点是低负荷运行，因此有机物可以有效去除，COD去除率在90以上。而且对氨氮完成硝化。氧化沟运行操作简便，基建和运行费均低于活性污泥法。当要求污水脱氮时，氧化沟比其它生物脱氮工艺费用低、TN去除效率高，因为它的循环运行方式非常适合生物脱氮的过程，不需要为反硝化而增设回流系统。4.式氧化沟运行及设计存在的问题及解决办法A:存在的问题以邯郸三沟式氧化沟为例，邯郸三沟式氧化沟的根据下列数据设计处理生活污水：进水：BOD5=130 mg/LNH3N=22 mg/L(T=10 0)TN=42 mg/LSS=160 mg/L碱度=280 mg/L(以CaCO3计)出水：BOD515 mg/LNH3N 23 mg/L(T=100)TN 1012 mg/L(T=100)TN=68 mg/L(T=25 0)TSS 20 mg/L最低温度=10o（最高温度=25o）清华大学周律等人2，3对邯郸氧化沟进行了大量的现场测定工作，总结起来也是以下三个问题：停留时间与反应时间问题：出水NH3N偏高，通过实验发现延长硝化停留时间，可以降低出水的NH3N。这说明原设计的停留时间虽然对于BOD的去除充分，但对于脱氮其停留时间是不够的。上述问题可能也与污泥龄和运行方式有关。污泥停留时间问题：通过污泥耗氧速率和悬浮物干重损失率等评价污泥稳定化实验方法，对其污泥进行测定的结果表明：经过处理的污泥尚未得到稳定。三沟式氧化沟的容积利用率问题：从前面的讨论可知三沟式氧化沟本身的容积利用率较低(58)。在邯郸测得三沟中MLSS为5.3 、2.0、5.0 kg/m3。fa=0.40与上述的理想状态相差很大。三条沟的MLSS分布与设计的分布情况有较大差距。这是三沟式氧化沟运行及设计的一个主要问题。B 改善三沟式氧化沟运行的一些考虑从邯郸污水厂几年运行来看,进一步完善工艺操作以达更为优化的运行是可能的。如下主要是以改进出水水质为目标的完善。 由于邯郸污水厂目前的进水水质与设计值不全相符,这对其出水水质有一定影响,主要反映在脱氮效果不太理想。这与水质组成,如进水的碳氮比有很大关系,也与操作有一定关系。从三沟式氧化沟硝化反硝化的操作模式中可以发现,反硝化操作与硝化操作的运行时间相比较短,在一个周期内这一比值为12。前置式A/O流程,反硝化与硝化的水力停留时间比采用134。在实践中还发现,出水的NH+4-N常有偏高的现象。针对上述的一些情况进行了小型试验,发现如果适当提高硝化的运行时间比例可降低出水NH+4-N值,并使脱氮的效果有所改进。由于自养型的硝化菌生长速度慢,其生长环境条件影响硝化速率及含氮有机物和氨氮的去除,只有硝化菌的正常代谢才能为脱氮提供NO-3-N。异养型反硝化菌生长环境要求低,代谢速度也较快,不仅在硝化过程中利用适宜的微环境进行同时反硝化,还可利用边沟5h的澄清和沉淀过程进行反硝化。实践中发现,边沟的脱氮效果一般为10%左右。5.三沟式氧化沟的应用前景三沟式氧化沟是新一代氧化