高盐高浓度CMC废水处理工程调试运行.pdf

高盐高浓度 CMC 废水处理工程调试运行 杨军李永强李晓峰苏薇 中船重工环境工程有限公司，武汉 430070 摘要 羧甲基纤维素 CMC 生产废水在ρ COD 35 000 mg/L， ρ Cl － ＞ 27 000 mg/L的情况下， 系统采用联动调试， 通过接种活性污泥并依梯度启动各单元调试， 在逐渐提高进水浓度的情况下， 以 TDS 作为控制指标， 经过120 d的驯化 培养， 驯化出耐高盐型活性污泥。当ρ Cl － 上升到27 000 mg/L时， 生化系统中 COD 依然保持较高的处理效率， MBR 系统出水稳定达标。 关键词 高盐;高浓度;CMC;MBBRTM;TDS COMMISSIONING OF HIGH SALT AND CONCENTRATION CMC WASTEWATER TREATMENT PROJECT Yang JunLi YongqiangLi XiaofengSu Wei CISC Environmental Engineering Co． ，Ltd，Wuhan 430070，China AbstractThe wastewater from producing carboxymethyl cellulose contains COD and Cl － being up to 35000 mg/L and 27000 mg/L respectively，so linkage debugging is used for the system． Through inoculating activated sludge， operating each debugging unit in turn， increasing the concentration of the influent gradually and regarding TDS as the control target， the activated sludge resistant to high salt is acclimated after 120 d． When the concentration of Cl － is up to 27000 mg/L，a higher removal rate of COD still remains in the system，and the efflucent of MBR system meets the emission standards steadly． Keywordshigh salt; high concentration; CMC; MBBRTM; TDS 羧甲基纤维素 CMC 素有“工业味精” 之称， 是 一种重要的工业添加剂。废水中氯化钠含量高达 30 g/L， 高浓度的有机物 主要含乙醇酸钠和少量的 乙醇和纤维素 含量， 使得 CMC 废水成为高难度处理 的化工废水之一。其中， 乙醇酸 乙醇酸盐 是易生物 降解有机物， 而纤维素是大分子结构， 只能缓慢降解。 中试显示在 pH 值为 7. 5 的条件下， CMC 可被酵母或 真菌缓慢分解， 但有效分解时间至少需要10 d左右。 CMC 废水来源于某化工厂， 项目最大废水产量 为600 m3/d， 一期工程设计规模400 m3/d。本项目采 用膜生物处理工艺 MBBRTM 生化反应 MBR 工 艺 为核心的技术对其废水进行处理， 使其有机物经 处理后达到排入工业园区废水处理厂标准 ρ COD ＜ 1 000 mg/L 。 1工艺流程及主要构筑物 1. 1设计进出水标准 设计进出水标准见表 1。 表 1CMC 生产废水处理工程进出水指标 项目 ρ COD / mg L － 1 pH ρ 氯化物 / mg L － 1 ρ 磷 / mg L － 1 ρ 氮 / mg L － 1 温度 / ℃ 进水20 0005 ～ 930 000010 ～ 1830 ～ 75 出水＜ 5006 ～ 9 1. 2工艺流程 综合废水由两种不同温度的废水组成 一种精馏 废水温度高达75 ℃ ， 流量为12 m3/h; 另一股废水温 度为25 ℃ 。因生物处理系统进水水温需要控制在 30 ℃ 以内， 因此通常根据温度控制综合废水是否换 热降温。 为严 格 满 足 出 水 标 准，移 动 床 生 物 反 应 器 MBBRTM 用作预处理。该技术是基于特殊设计的 生物膜或生物载体之上， 载体可以悬浮于水中并在反 应池内自由移动。生物载体经过严格设计， 可满足生 物组织高效的基质和氧气传递。好氧池中， 空气扩散 器被安装在池底， 一方面提供氧气， 另一方面保证污 93 环境工程 2012 年 10 月第 30 卷第 5 期 水和污泥的充分混合。膜生物反应器 MBR 工艺置 于好氧池末端， 好氧池出水自流进入; 膜元件浸没于 混合液中， 出水通过自吸泵抽取膜的透过水。由于膜 的分离， 膜池内混合液浓度极高， 部分混合液被作为 回流污泥泵至好氧池。工艺流程如图 1 所示。 图 1 CMC 生产废水处理工艺流程 1. 3工艺流程简述 根据温度监控， 将水温超标的综合废水通过板式 换热器处理， 冷却至30 ℃ 以内以满足生化处理系统 的要求。采用离心泵将调节池内废水排入 MBBRTM 单元， 通过流量计和液位仪控制泵的变频。投加部分 雨水至调节池以稀释高浓度废水。 调节池内废水通过 pH 仪控制酸或碱自动投加 以确保综合废水 pH 值在 6. 5 ～ 8. 5; 同时根据碳∶ 氮∶ 磷比例 100∶ 5∶ 1 投加营养物 氨氮和磷 以满足微 生物生长需要。使用压缩空气混合搅拌。 大部分 COD 和有机物在生化处理单元 MBBRTM 池， 生化反应池和 MBR 膜池 内得以去除。MBR 系统 的出水使用总有机碳 TOC 分析仪采样监测， 确保在 清水池中的水质达标。水质超标， 通过阀门自动转换 将 MBR 出水引入调节池。此外， 带式压滤机的压滤液 和冲洗水等， 收集于集水井中再排入调节池重新处理。 MBR 池的剩余污泥排入污泥浓缩池， 浓缩污泥 通过带式脱水机脱水， 泥饼外运， 根据当地规定进一 步处理。主要构筑物如表 2 所示。 表 2主要构筑物基本参数 项目数量 /座规格有效池容 / m3 调节池17. 4 m 6. 95 m 4 m170 MBBR 池 17 m 16 m 7 m700 生化反应池121 m 16 m 7 m2 100 MBR 池 12 m 14 m 7 m112 雨水池116 m 15 m 4 m840 污泥浓缩池18 m 4 m 4 m100 清水池18 m 4 m 4 m100 2调试启动与运行 高盐有机废水是较难处理的工业废水之一， 高达 30 g/L的氯化钠浓度， 对微生物的生长产生严重抑制 作用。本工程采用逐渐提高梯度驯化活性污泥的方 法处理高盐 CMC 废水， 通过较长时间的驯化， 培养出 对羧甲基纤维素具有良好降解性能的耐盐微生物。 2. 1调试启动准备 根据生物处理和膜系统工艺特点， 生物处理单元 通过接种、 培养和驯化等过程， 采用系统联动调试的 方式。由于高盐废水的培养驯化需要较长时间， 在企 业试生产前 2 月， 即进入活性污泥接种驯化阶段。 在第一阶段完成所有池体分批进水及检查池体 沉降和渗漏、 设备在清水状态下带负荷运转以及管路 连接情况; 设备仪表满足 DCS 自动化控制要求后开 始系统联动调试。同时， 准备好接种污泥 取自附近 工业园区污水处理厂 、 高浓度废水 取自张家港某 亲水胶体公司盐度为 20 的高浓度废水 、 葡萄糖和 酸、 碱、 尿素及 KH2PO4等药品。 2. 2各单元启动与运行 调节池启动 首先将引进的高浓度废水贮存于污 泥浓缩池中， 根据检测结果， 在调节池内依据碳∶ 氮∶ 磷比例 100∶ 5∶ 1 配制所需要的调试废水。然后在 MBBRTM池内生化系统启动后进入第一梯度调试。 第一梯度 配制ρ COD 为 500 ～ 4 000 mg/L， 污 水进水量控制为40 m3/d， 连续24 h小流量运行， 出水 pH 控制在 6 ～ 8。 第二梯度 配制ρ COD 为4 000 ～ 10 000 mg/L， 污水处理量增加至80 m3/d， 以后每梯度增加40 m3 同时依据 MBBRTM池 COD 去除效率调整污水量 ， 直至达到设计负荷。 MBBRTM池启动 在调节池开始配置高浓度废水 前 1 周， 启动 MBBRTM池的调试， 采用梯度培养模式， 首先进入闷曝期， 培养活性污泥。 第一梯度 接种取自工业园区污水厂的活性污泥 50 t， 进水负荷为调节池内配置的低浓度废水， 确保 MBBRTM池 内 污 水 溶 解 性 总 固 体 TDS 达 到 1 000 mg/L， 出水ρ COD 控制在500 mg/L以内， pH 控制在 6 ～ 8; 同时连续投加营养元素和引进的化工 废水 葡萄糖用于调节 COD， 当化工废水不足以调节 TDS 时， 使用工业盐调节 。每天检测 COD 去除效 率， 观察填料的生物膜生长情况。 第二梯度 控制 MBBRTM池内 TDS 达3 000 mg/L 以上， 出水ρ COD 控制在1 000 mg/L 以 TDS 控制 为准 ， 其余同上， 每天检测 COD 去除效率， 观察填料 04 环境工程 2012 年 10 月第 30 卷第 5 期 的生物膜生长情况。 第三 梯 度 控 制 MBBRTM池 内 TDS 达 8 000 ～ 10 000 mg/L， 出 水ρ COD 控 制 在2 000 ～ 4 000 mg/L 以 TDS 为准 ， 本梯度开始加入企业生 产排放的综合废水 废水量控制在40 m3/d， 进水温度 控制在30 ℃ ， pH 控制在 6 ～ 8， 同时连续投加营养 元素和综合废水。每天检测 COD 去除效率， 直至 COD 去除率大于 60 。在 TDS 达到10 000 mg/L时 去除率达到 60 以上时， 缓慢提高进水负荷， 每次去 除率大于 60 后， 进入下一个负荷， 以后逐渐加大 MBBRTM池内废水负荷， 直至达到设计负荷; 同时依据 COD 去除效率， 适时调整废水进水负荷。 生化反应池的启动 生化反应池在 MBBRTM池启 动 2 周后启动。依据推流方式将 MBBRTM池内多余 活性污泥流入生化反应池内， 同时投加工业园区活性 污泥150 t， 进行闷曝。 第一 梯度 控制 池 内 TDS 达1 000 mg/L， 进 水 ρ COD 控制在 500 ～ 1 000 mg/L。每天闷曝20 h， 沉 淀2 h， 用小泵抽取上清液排放， 并补充新鲜废水 由 调节池直接泵入 。pH 控制在 6 ～ 8， 连续监测处理 能力和污泥 MLSS。 第二 梯度 控制 池 内 TDS 达3 000 mg/L， 进 水 ρ COD 控制在1 000 ～ 2 000 mg/L。其余同上。 第三梯度 控制 生化池内污水 TDS 达8 000 ～ 10 000 mg/L， 进 水ρ COD 控 制 在2 000 ～ 4 000 mg/L。本梯度开始将 MBBRTM池处理后的废 水作为营养源。 第四 梯 度 小 流 量 连 续 进 出 水， 控 制 TDS 为 10 000 mg/L， 调试污泥流入膜系统， 以后逐渐加大生 化池内废水负荷， 控制 TDS 提升至25 000 mg/L， 检测 COD 去除效率。 MBR 膜装置的启动 MBR 系统在完成清水试车 联动后， 进入膜系统的调试。关于 MBR 控制部分， 对 其产水、 水和气反冲洗、 化学加药部分控制系统进行 优化， 通过连续的抽吸气和水反洗的反复运行， 实 现泥水分离， 高浓度剩余污泥回流至 MBBRTM池。 在各单元调试完成后， 设备正常运转， 污水处理 站进行下一步的系统调试过程， 本过程通过提高进水 负荷， 由原来的1 /4负荷提高到2 /4负荷， 通过30 d运 行， 优化最佳运行参数， 直至达到设计负荷。 2. 3调试效果分析 生化系统采用 24 h 连续运行， 经过52 d的初期 驯化， MBBRTM池经过第一和第二梯度的调试， 具备适 应更高盐度和高浓度废水的能力。图 2 所示为启动 最初15 d内， 随着调节池内废水 COD 浓度的提高， MBBRTM池内 TDS 浓度逐渐上升达到1 000 mg/L， 在 第 36 天时， 因进水波动， MBBRTM池内 TDS 浓度迅速 上升到3 000 mg/L， 但 COD 去除率依然保持在 90 以上， 表明 MBBRTM池内活性污泥驯化培养已进入第 二梯度。经过近 2 个月的污泥驯化， MBBRTM池内 TDS 浓度已升至7 000 mg/L， 活性污泥已基本适应一 定含盐量的废水， 可进入第三梯度的调试。 图 2驯化初期 MBBRTM池运行效果分析 图 3 所示为调试后期， 企业开始试生产， 由于废 水水 质、水 量 波 动 极 大，虽 有 ρ COD急 升 至 35 000 mg/L， ρ NaCl 高达27 000 mg/L的情况， 但生 化系统波动较小， MBR 膜池出水 COD 整体去除率比较 稳定。经过后续 2 个多月的培养， 生化系统已基本适 应第三梯度负荷， 为后续提高负荷的调试做好准备。 图 3驯化后期 MBR 池出水效果分析 在后续 3 个多月时间里逐步调整进水负荷直至 达到设计负荷， 整个系统在最佳运行工艺参数下实现 污水处理达标排放， 完成环保验收。 3结论 CMC 生产废水的调试启动以 TDS 作为控制标 准， 采用梯度培养模式， 通过各单元的调试启动成功， 下转第 85 页 14 环境工程 2012 年 10 月第 30 卷第 5 期 0. 323 km2， 属于特小流域， 采用此公式计算结果可靠 性较差， 故不能用于后续防洪措施渠道截面计算。 水利电力科学研究所与公路科学研究所经验公 式均采用洪峰流量模数法。水利电力科学研究所公 式限定为汇水面积在100 km2以内， 需要当地雨量站 提供相应降雨频率的资料， 与公路科学研究所经验公 式在汇水面积小于10 km2、 有降雨资料时的计算方法 类似， 计算结果相同。经查阅式 1、 式 2 中相应的参 数 K 洪峰流量参数 和 C 系数， 按地貌确定 取值按 石山区、 丘陵区、 黄土丘陵区、 平原区取值范围相同， 只是式中参数 K 在选取时考虑了如坡度、 径流系数、 集流流速等更多因素的影响。 公路科学研究所经验公式中三种方法计算结果 相差较大， 汇水面积小于10 km2， 没有降雨资料时计 算值最小， 有降雨资料时计算值最大; 当汇水面积小 于3 km2， 有降雨资料时计算值适中。 建标 1492010 中虽然没有明确规定洪峰流量 计算的具体方法， 但提到利用公式 Qp KFn反推算 汇水面积， 并建议汇水面积上限宜控制在0. 3 km2以 内。由于公路科学研究所经验公式是在大量工程实践 中总结出来的特小流域的洪峰流量计算公式， 准确度 相对较高， 最适合小型生活垃圾填埋场洪峰流量计算。 故本工程采用公路科学研究所经验公式中当汇 水面积小于3 km2、 有降雨资料时的洪峰流量计算值 4. 23 m3/s 2 、 4. 60 m3/s 1 进行后续排水渠道 断面尺寸设计。 5结语 对于日处理规模为 100 t 以下的小型生活垃圾填 埋场， 从工程安全运行考虑， 设计洪水的防洪标准应 按照 50 年一遇设计、 100 年一遇校核。对于上游汇 水面积小于3 km2的小型生活垃圾填埋场， 当有降雨 资料时可采用公路科学研究所经验公式 Qp CSF 直 接进行洪峰流量计算， 在无法收集到降雨资料时可按 Qp KFn进行洪峰流量计算。该工程设计洪水计算 方法选择可为我国小型生活垃圾填埋场设计提供借 鉴。 参考文献 ［1］何晟， 兰吉武， 詹良通． 南方山谷型填埋场渗滤液产量及水位 控制措施［J］． 中国给水排水，2010， 26 8 1- 5． ［2］张弛， 朱小娟， 王增长． 垃圾填埋场雨污分流的措施探讨［J］． 环境科学与技术，2009， 32 2 203- 205． ［3］中国市政工程东北设计研究院． 给水排水设计手册 第 7 册 城 镇防洪［M］． 北京 中国建筑工业出版社， 2000 51． ［4］董秀颖， 刘金清， 叶莉莉． 特小流域洪水计算概论［J］． 水文， 2007， 27 5 46- 48． ［5］甘肃省水利局水文总站． 甘肃省水文图集［M］． 兰州 甘肃省 水利局水文总站， 1978． 作者通信处苟剑锋730000兰州大学资源环境学院环境工程研 究所 电话 0931 8912574 E- mailgoujf lzu． edu． cn 2011 － 12 － 26 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 41 页 在高浓度 COD 和氯化钠环境下， 经过 4 个月时间逐 渐驯化出具有高降解活性的耐盐污泥， 通过调试效果 分析可知 如果活性污泥系统的进水盐度避免大幅度 急剧增加或减少， 活性污泥经过足够时间的驯化， 可 逐渐适应高达3 0000 mg/L氯化钠浓度的 CMC 废水 环境。 羧甲基纤维素 CMC 生产废水由于其精馏系统 排 放 废 水 ρ COD高 达 35 000 mg/L， ρ Cl － 高 达 27 000 mg/L以上， 但具有较好的生化性， 因此关键是 要驯化出耐高盐型活性污泥， 系统经过清水试车联动 并依梯度启动各单元调试， 在逐渐提高进水中氯离子 和有机物浓度的情况下， 以 TDS 作为参考指标， 经过 120 d 的 驯 化 培 养，生 化 系 统 中 ρ Cl － 上 升 到 20 000 mg/L时， COD 依 然 保 持 较 高 的 处 理 效 率， MBR 系统出水稳定达标。 参考文献 ［1］裴烨青， 陈志辉， 周恭明， 等． MBBR 工艺中不同曝气方式充氧 效率的比较及工程应用［J］． 环境工程，2011， 29 1 5- 9． ［2］高俊发， 王社平． 污水处理厂工艺设计手册［M］． 北京 化学工 业出版社， 2003． ［3］贺延龄． 废水的厌氧生物处理［M］． 北京 中国轻工业出版社， 1998． ［4］汤立炯， 张明． UASB接触氧化处理高浓度有机废水试验研究 ［J］． 净水技术， 2002 3 22- 24． 作者通信处杨军430070武汉市武昌区中山路 450 号中船重工 环境工程有限公司 电话 027 88061817 E- mailzhwl1107 163． com 2012 － 02 － 17 收稿 58 环境工程 2012 年 10 月第 30 卷第 5 期