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冷却预处理在雷达物位计处理中的应用

作者: 来源: 发布时间:2019-11-12 15:49:36

    摘 要 针对某企业雷达物位计高温等特点,采用“格栅-调节池-冷却及生物预处理塔-沉淀池-生物接触氧化池-二沉池”组合工艺进行处理。文中总结了该废水处理工程的设计和运行情况,包括工艺流程、构筑物设计参数、处理效果等,并对冷却及生物预处理塔进行了介绍。十余年的实际运行结果表明,冷却及生物预处理塔出水温度能稳定在 25~ 35 ℃,操作简便、运行稳定。

    1 工程概况
    西安某烟用二醋酸纤维丝束生产企业二期建设工程竣工后,生产能力为 24 000 t /a,生产过程中产生大量高温度有机废水。该企业建有一座规模为800 m3 /d 的废水处理站,设计采用“格栅-调节池-冷却及生物预处理塔-沉淀池-生物接触氧化池-二沉池”组合工艺,出水水质达到《污水综合排放标准》( GB 8978—1996) 二级标准等要求。处理站于2016 年提标改造,增加三级处理,处理出水水质全面达到《黄河流域( 陕西段) 污水综合排放标准》 ( DB 61 /224—2011) 中一级标准的水质指标。冷却及生物预处理塔从 2007 年 9 月运行至今,降温后出水温度能稳定在 25 ~ 35 ℃。本文介绍了该废水处理站的设计和运行情况,以期为同类工程的建设提供参考。废水处理站提标改造前和改造后现状的局部外景如图 1 所示。

 

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    2 废水水量水质
    废水平均液位为 800 m3 /d,zui大液位为 1 000 m3 /d。废水由生产废水和生活污水两部分组成,生产废水的主要污染物为醋酸、丙酮、二丙酮醇、异丙叉丙酮,少量其他污染物为液体石蜡、醋酸纤维、木质素等。生活污水主要来自厕所、浴室和洗手池。废水中重金属离子含量很低,均低于《农田灌溉水质标准》旱作标准。废水水质指标如表 1 所示。

 

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    设计时排放水质指标要求: CODCr≤100 mg /L, BOD5≤30 mg /L,pH 值为 6~ 8. 5,石油类≤7 mg /L,丙酮达到《瑞典工业废水、城市污水及地面水中有害物质zui大容许浓度的暂行规定》中丙酮排入地面水标准要求[1],其余指标必须同时达到《污水综合排放标准》( GB 8978—1996) 二级标准、《渭河水系( 陕西段) 污水综合排放标准》( DB 61 /224—1996)二级标准、《农田灌溉水质标准》( GB 5084—1992)旱作标准的要求。

    2016 年进行提标改造,处理出水水质全面达到《黄河流域( 陕西段) 污水综合排放标准》( DB 61 / 224—2011) 中一级标准的水质指标。

   3 废水处理工艺
   3.1 废水处理工艺的选择
   该废水为有机废水,主要污染物醋酸易分解,丙 酮、二丙酮醇、异丙叉丙酮可以分解,少量其他污染物生物降解性均较差。从废水指标 BOD5、CODCr比值来看,B /C 在 0. 43 左右,适于生物处理。该废水具有高温、高 pH、含氮量低等特点,需要有预处理措施,经过综合分析比较,采用的工艺流程如图 2 所示。

 

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    提标改造时,在二沉池之后增加了高强帘式MBR 膜三级处理。

    3.2 工艺流程说明
    设一台酸投加器和一套投药装置,可向调节池投加硫酸溶液和尿素溶液,以应对该废水高 pH、含氮量低的特点,从而增强微生物的活性,提高去除的效果。

    如果高温水流入沉淀池,会产生上异重流,进而影响其沉淀效率[2]。在影响微生物生理活动的各项因素中,温度的作用非常重要。温度不适宜,会减弱甚至破坏微生物的生理活动。参与活性污泥处理的微生物多属嗜温菌,其适宜温度为 10 ~ 45 ℃。为安全计,一般将活性污泥处理的zui高温度控制在 35 ℃[3]。沈琳等[4]对醋酸纤维废水处理试验的研究认为: 设计中废水进水温度降至 35 ~ 40 ℃ 是废水处理装置能否达标排放的关键条件之一。因此,首先在调节池、冷却及生物预处理塔内对废水进行梯级降温。

    废水经格栅拦截较大的悬浮物和漂浮物后,进入调节池,鼓风搅拌,进行匀质、水量调节及预降温,调整鼓风量,使调节池出水区的水温低于 65 ℃。

    将调节池内的废水提升至冷却及生物预处理塔,通过其顶部的旋转布水器将污水均匀散落。该塔上部为冷却区,下部为生物预处理区。设置通风机和风门调节通风量,可调节污水冷却程度。水温持续偏高时,冷却区变大; 水温持续偏低时,生物预处理区变大。冷却区足以保证污水降温至 35 ℃,生物膜处理区生长有 30 ~ 45 ℃ 适合生存的多种微生物[5],兼具生物预处理及冷却功能,以适应“温度测量-风机调速-水温变化”调温过程的水温波动。冷却及生物预处理塔的出水,经收集后自流进入沉淀池。

    根据实践,用于清水的降温设施对污水同样有效,但必须有防堵塞及防挥发性物质二次污染的措施[6]。密闭式冷却塔系统复杂,造价高,自动控制水平要求高。喷水冷却池适于水温降小于 10 ℃、面积负荷为 0. 7 ~ 1. 2 m3 /( m2·h) [7]、需要敞口面积在 28 m2 以上,不利于挥发性物质的二次污染控制。综合考虑各种敞开式冷却塔的优缺点及适用条件[6],冷却及生物预处理塔的塔型选择为机械通风逆流式冷却塔,具有热交换效率高、冷却幅高、占地面积小等优点。塔高度较高的特点既有利于废水处理系统的竖向布置,可实现废水一次提升,塔后的处理构筑物可顺利自流,也有利于少量挥发性物质的高空排放及二次污染控制。对于废水成分复杂的影响,设计采用平均焓差法或冷却数计算法的误差也不小,因此,选择相似同型塔进行类比设计,用引风机的启、停、变速转换及风门调节来适应冷却工况的变化[8-9]。

    沉淀池出水自流进入生物接触氧化池,生物接触氧化池采用多格推流式池型。为了使冷却及生物预处理塔在极端天气条件下发生引风机故障的zui大可信事故时,生物接触氧化池仍能基本正常运行,生物接触氧化池采用 50%填料装填率,冗余的 25%池体容积用于减缓水温变化的影响,其内存活一定量的活性污泥,在正常运行工况下可提高有机物的去除率。

    4 主要构筑物及设计参数
    (1) 格栅井 1 座,设计尺寸为 3. 0 m × 0. 6 m × 3. 0 m,配有 1 台 500 mm 宽回转式机械格栅,栅条间隙为 5 mm,功率为 0. 75 kW。

    (2) 调节池。1 座,设计尺寸为 10. 5 m×8. 0 m× 3. 6 m,配 有 潜 污 泵 两 台,一 用一 备,流 量 Q = 40 m3 /h,扬程 H = 15 m,功率为 4. 0 kW。池底设置 1套穿孔曝气系统,配置液位计、酸投加器、尿素溶药投药装置各 1 台。

    (3) 冷却及生物预处理塔。双塔布置,塔顶设计内径为 1. 2 m,塔底设计内径为 3. 0 m,塔设计高度为 7. 6 m,塔内各布设三处填料,均采用 75 mm× 30 mm 倾角为 60°,聚丙烯斜波交错型,塔顶部各设一台双速引风机,低速运 转 下 Q = 753 m3 /h,H =54. 1 Pa,功率为 0. 12 kW; 高速运转下,Q = 1 506 m3 /h,H= 216. 7 Pa,功率为 0. 37 kW。正常工况下双塔同时运行,单塔运行也可完成水的冷却。

    当进行引风机检修、填料层清污等操作时,单塔运行,设计进塔液位为 33. 5 m3 /h,参考相似同型塔NJTY 型[8],进行填料、引风机等的估算设计,设计估算如表 2 所示。

 

4.jpg

    正常工况下双塔运行,测量塔底出水温度。水温持续低于 28 ℃ 时,引风机低速运行或停止; 水温持续高于 33 ℃时,开启引风机或引风机高速运行。设计进塔液位为 16. 7 m3 /h,正常运行工况下,冷却功能填料层与相似同型塔对比如表 3 所示。

 

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    (4) 沉淀池
    两座并联,单池尺寸为 2. 75 m×1. 73 m×5. 0 m,表面负荷为 3. 5 m3 /( m2·h) 。

    (5) 生物接触氧化池
    两座并联,每座四格串联,单格设计尺寸为 3. 4 m×3. 0 m×5. 0 m。为了方便维护,填料和曝气盘悬挂于池顶的支架上,每格池内配置 2 个支架,全池共16 个支架,每个支架内安装填料为 12. 75 m3。

    (6) 鼓风机配置罗茨鼓风机 2 台,用于调节池和生物接触氧化池的鼓风,生物接触氧化池曝气量按水温 35 ℃计算。一用一备,风量 Q = 10. 3 m3 /min,风压 H = 6 000 mm H2O,功率为 18. 5 kW。

    (7) 二沉池采用竖流式沉淀池,两座并联,单座设计尺寸Φ = 3. 15 m×5. 0 m,中心筒直径 Φ = 600 mm,表面负荷为 2. 22 m3 /( m2·h) 。配有污泥回流泵两台,一用一备,液位 Q= 20 m3 /min,扬程 H = 15 m H2O,功率为 1. 5 kW。 ( 8) 污泥浓缩池1 座,设计尺寸为 1. 5 m×1. 5 m×2. 0 m。配置过滤面积为 40 m2 的压滤机。 5 工程运行情况于 2007 年 9 月调试完成,运行至今,冷却及生物预处理塔出水温度能稳定在 25~35 ℃。

    环保验收时监测数据: 出口水质 pH 值为7. 56~ 7. 71。污染物zui大日均浓度分别为: SS 为 30. 3 mg /L、总有机碳为 12. 4 mg /L、TP 为 0. 135 mg /L、石
油类 未 检 出、CODCr 为 49. 7 mg /L、BOD5 为 17. 8 mg /L、NH3-N 为 0. 228 mg /L、丙酮为 0. 70 mg /L。

    夏季高温时,冷却及生物预处理塔出水温度在32~35 ℃,持续时间约 1 个月。同时,鼓风机出口压缩空气温度高达 60~70 ℃,鼓风曝气对生物接触氧化池内水的升温影响明显,在此期间生物接触氧化池内水温在 35~38 ℃,水中溶解氧在 2 mg /L 左右,二沉池出水澄清但出水水质较差。上述结果表明,超过 35 ℃设计条件后,曝气系统供氧能力减弱; 竖流式沉淀池因其运行过程中流场变化较大,存在着明显的泥水界面和压缩界面[9],对温差异重流有一定的适应能力; 高温减弱了生物接触氧化池内微生物的生理活动。

    经长期在线监测,以及该企业化验室定期检测、委托第三方抽样检测等,废水经该工艺处理后,排放水质指标为: CODCr≤95 mg /L,BOD5≤30 mg /L,pH值为 6~8. 5,石油类≤3 mg /L,其余指标同时达到了《污水综合排放标准》( GB 8978—1996) 二级标准、 《渭河水系( 陕西段) 污水综合排放标准》( DB 61 / 224—1996) 二级标准、《农田灌溉水质标准》( GB 5084—1992) 旱作标准的要求。

    随着国家对黄河流域水体排放标准的调整,排放指标更加严格,企业于 2016 年提标改造,增加高强帘式 MBR 膜三级处理,处理出水水质全面达到《黄河流域( 陕西段) 污水综合排放标准》( DB 61 / 224—2011) 中一级标准的水质指标。运行两年来,经二沉池及长度为 40 m 左右引水明渠的再次降温, MBR 膜池内的水温在夏季高温时未超过 35 ℃,主要出水指标如表 4 所示。

 

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    6 结语
    高温有机废水在化工、石油、纺织、皮革、医药、食品等生产领域比较常见。以冷却及生物预处理塔进行降温处理的雷达物位计预处理设施,通 过 10 多年的运行,出水温度稳定在 25 ~ 35 ℃,操作简便,运行稳定,对同类废水或高温有机废水的预处理具有一定的参考意义。

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