醋酸纖維廢水處理工藝改造
隨著國家環保力度的不斷加強以及企業自身對環保要求的不斷提高，使得企業廢水排放的要求越來越嚴格，那么對污水處理工藝的要求也就越來越高。對于不同的污水種類，應結合污水的特性選擇不同的污水處理方法。因現有處理裝置無法達到新的排放標準，故南纖公司決定對目前的廢水處理站的污水處理方法與工藝流程雙管齊下進行改造升級。
1、工程概況
本次廢水處理站改造升級旨在最大程度保留原有處理設施，并應用更先進的工藝技術，合理規劃廢水處理工藝流程，整合五期廢水裝置，以保證今后廢水處理設施穩定高效運行與廢水的排放達標。
南纖公司的廢水來源主要有6種，分別為醋片廢水（來源于醋片生產)；絲束廢水（來源于絲束生產)；化水廢水（來源于除鹽水生產）；生活廢水；循環水排污水（來源于循環水系統）；脫硫廢水（來源于熱電生產的煙氣脫硫廢水），以上6種廢水中，90%的CODCr負荷來源于醋片廢水，醋片廢水一般進入生化處理系統處理。表1為污水系統排放量統計。
2、常見污水處理方法
在污水處理方法的選擇上，應綜合考慮污水中的污染物種類、排放量、處理程度、是否進行回收等因素，常見的處理方法有以下幾種：
物理化學法是運用物理和化學的綜合作用凈化污水，具體有萃取、離子交換等。物化法具有設備要求低、操作便捷等優點，但是處理后下的污染物無法完全被降解，而只是轉換了形態，從液相轉移到固相或氣相；同時該方法只是簡單將水和污染物分離，沒有考慮到污染物的回收，后續會造成污染物堆積與二次污染問題。
高級氧化法（Advanced Oxidation Processes，簡稱AOPs)作為一種新技術，是近年來水處理領域的后起之秀，適用于有機污染物與難降解污染物的處理，其原理是在一定的溫度和壓力下產生高反應活性的羥基自由基與污染物產生氧化反應，從而凈化污染物。羥基自由基采用加氧化催化劑、紫外線等方法產出。該方法的處理效率高、反應時間快、場地需求小。但在反應準備階段的要求較高，如環境要求高，反應器制造復雜，且成本極高。
電化學法主要有電化學氧化和電凝聚等方法。主要通過電離分解污染物，從而去除難去除的物質。它同時適用于有機、無機污染物的處理，尤其是一些無法生物降解的有機物；不止如此，在處理含重金屬污染物的廢水中，可回收其中的重金屬。與上面兩種處理方法相比，電化學法一般不用在處理過程中添加氧化劑等化學物質，且設備體積小、操作便捷。
生物法具體分為厭氧法、好氧法、生物酶法等。其原理是利用不同種類的微生物降解有機物，從而處理污水中溶解狀或膠狀的有機污染物。運用該方法處理廢水的所需能耗小、成本低，處理效率高的同時出水水質好。但對輸入水質的要求高，且處理流程復雜，并不適用于所有地區使用。
而本項目工藝優化后的活性污泥法是在人工充氧條件下，培養并混合待處理污水與微生物群體，經過一段時間形成活性污泥。利用其凝聚、吸附和氧化反應來分解去除污染廢水中的有機污染物。分解作業完成后再分離污泥與水，水正常排除。污泥根據量的多少，按設定值回流到曝氣池，而多余部分排出系統。
3、原污水處理站的缺陷及優化過程
3.1 污水處理方法優化
3.1.1 現行接觸氧化法的缺陷分析
現行污水處理工藝采用接觸氧化法，屬于生物膜法的一種，是由生物濾池和接觸曝氣氧化池演變而來的，適合低濃度污水的處理，一般進水BOD5應控制在600mg/L以下。現行工藝存在以下幾個問題：第一，好氧污泥活性差；第二，污水中含有Mg2+，在偏堿性條件下易形成MgCO3、Mg（OH)2沉淀，在填料上結垢，影響填料污泥活性；第三，填料內部處于厭氧狀態；第四，充氧不均勻；第五，曝氣池水面上、下溶氧差異大，易誤導曝氣操作。
根據前期現場調研數據，填料中的污泥含水率為90%，即污泥濃度達到100g/L，填料內部溶解氧實測小于1mg/L，為缺氧條件，而未與填料接觸的曝氣池污水溶解氧大于5mg/L。污泥的MLVSS/MLSS僅為0.46，無機化程度高，說明污泥活性較差。
這是因為接觸氧化法剩余污泥只能自行脫落，不易排走，長期積累在填料當中，在高污泥濃度下，水中的氧氣無法有效擴散到填料內部，造成填料內活性污泥長期處于缺氧狀態，而且剩余污泥不易排出，大量死泥殘留在填料當中，填料中污泥的灰分越來越高，在加上偏堿性條件下形成MgCO3、Mg（OH)）2結垢。導致污泥活性變差。表2為接觸氧化曝氣池在日常作業中的運行數據。
由表2可得，該方法下各參數的實測值不滿足正常要求，因此接觸氧化法不再適用于該廠的污水處理工作中，需要探尋另一種更合適的污水處理法。
3.1.2 MBR活性污泥法的選用
MBR法是用膜替代傳統活性污泥法，二次沉淀池內泥水分離可提高反應器內的污泥濃度，從3～5g/L提高到10~20g/L，從而加快反應速度，并不用顧慮污泥沉降和膨化的問題。MBR法的基礎來自生物處理技術中的活性污泥法及物化處理技術中膜分離。
活性污泥法、MBR法與接觸氧化法的特點如表3所示。經過對比，三種方法各有優劣。但由于本項目進水COD為1500-2500mg/L之間，對應的BOD為800-1500mg/L之間，而接觸氧化法適用的進水BOD范圍為150-300mg/L，過高的進水BOD會造成污泥增長過快，再加上廢水含有Mg2+離子，硬度較高，易造成填料結垢。
現行的接觸氧化法經長期運行，已嚴重影響處理效果，浪費能耗。MBR法與活性污泥法為人工強化三相傳質，處理效率明顯高于接觸氧化法，適用于該公司成分單一可生化性高的廢水。在長時間運行之后，MBR工藝因為沒有結垢問題，所以也可以避免填料更換的繁重工作量。通過比較分析，將現行主體污水處理方法由接觸氧化法更換為為MBR活性污泥法。
3.2 工藝流程優化
3.2.1 現行單線串聯流程的缺陷
現行工藝流程中，有3座并聯運行的一級曝氣池；一級曝氣池出水進入二級曝氣池，二級、三級曝氣池各一座。雖然一級曝氣池分為三個并聯池子，但從嚴格意義上說，整個系統只有一條線串聯，具體流程如圖1所示，不能很好地適應水量、水質的變化，系統抗突發事件能力較低。當2#、3#曝氣池故障維修時，廢水需要通過超越管排放，影響處理效果。
3.2.2雙線并聯流程
將主體工藝從單線串聯優化為雙線并聯，以更好地應對水質、水量變化以及設備故障檢修等特殊情況。優化后的主體工藝流程如圖2所示。
流程優化后，預處理系統、污泥脫水系統中絕大多數水泵、鼓風機沿用原有設備，新增設備包括廢水換熱器、風源換熱器、曝氣盤、射流循環泵、射流器、內置超濾膜、污泥深度脫水設備。
工藝流程改進后的優點有：
（1）增大調節池容積，便于調節水質水量；
（2)空間上便于與預處理設施銜接；
（3）充分利用現有設施，無需新建構筑；
（4）污水處理站功能區劃分更為清晰合理；
（5）曝氣池出水采用動力輸送，污堵可能性大幅度減小。
4、改造效果分析
改造后設備布置如圖3所示。
以醋片廢水的處理過程為例，經過沉淀、除渣、換熱預處理之后進入調節池。調節出水進入生化處理系統。曝氣池出水進入二沉池進行泥水分離，并加藥除磷，在曝氣池中填充填料，使填料表面長滿生物膜，當廢水流經填料層時，廢水在曝氣條件下和生物膜接觸，使廢水中有機物氧化分解而得到凈化。
本次改造取得顯著成效，從環保角度來看，活性污泥MBR工藝能滿足COD達標排放的最低目標，由于一段好氧池采用了HJBR射流曝氣加鼓風曝氣的曝氣方式，有很強的抗沖擊負荷能力，所以80%以上的COD在一段好氧池可被去除，大大減輕了后續工序的處理壓力。從能源消耗角度來看，改造后的能耗低于現有工藝的能耗，例如：曝氣池能耗比現行工藝減少18.96%，在一定程度上為工廠節約了資源消耗。
5、結論
隨著國家環保力度與可持續性發展理念的不斷加強，企業廢水排放標準越來越嚴格乃是大勢所趨。MBR活性污泥處理法可處理多種污水，且凈化能力強、處理效率高、穩定性高。該工藝的引入著重解決了現有接觸氧化工藝填料堵塞，污泥活性差等問題，同時結合雙線并聯的流程優化，成功完成了本次廢水處理站的改造工作，希望能夠給為相關單位提供參考。
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