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SBR處理工藝在煤化工企業的應用

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境保護局環保監測站		點擊數：	更新時間： 2024年08月29日
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2010年第31卷第2期氮肥技術
摘要簡要介紹了sBR污水處理工藝及實際操作中的影響因素，并對其工藝流程、處理效果、技術特點等進行了分析，
供參考。
關鍵詞SBR工藝煤化工污水處理
前言
近年來，我國工農業生產突飛猛進，水資源
短缺、水體污染成為亟待解決的問題。我國是一
個嚴重缺水的國家，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地區的地下水
資源后，我國現實可利用的淡水資源僅為1．1×
10·億m。左右。其次，水資源污染嚴重，工業廢水
的排放導致80％以上地表水、地下水被污染，年
缺水量達60億m3。據統計，我國工業產值萬元用
水量平均在103m3，是發達國家的lO～20倍，我
國水重復利用率平均在40％左右，而發達國家平
均在75％～85％【”。因此，對于化工企業來說，不
僅要在源頭上控制用水量，更要進行末端治理，
達到廢水回用的目的。
兗礦國泰化工有限公司位于山東省棗莊市，
地處環渤海經濟圈和長三角洲經濟區的交互地
帶，具有較強的區位和交通優勢。是兗礦集團與
美國國泰煤化控股有限公司合資建設的大型高
科技煤化工企業，現生產能力為年產60×104t醋
酸、30×104t甲醇、10×104t醋酸乙酯。現以兗礦
國泰化工有限公司為例，簡述sBR污水處理工藝
及應用，對其在煤化工企業的實際應用進行了闡
述。
1 SBR工藝及特點
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行的活性污泥水處理
技術，又稱序批式活性污泥法。SBR技術與傳統
污水處理工藝不同，采用時間分割的操作方式替
代空間分割的操作方式，非穩定生化反應替代穩
定生化反應，靜置理想沉淀替代傳統的動態沉
淀。sBR工藝過程是在時間上的理想推流式反
應，運行上有序和間歇操作，不設二沉池，不需要
污泥回流，構筑物較少。其核心是sBR反應池，采
用可變容積，強調有機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有機
廢水處理，如化工、造紙等，以及對出水水質要求
較高、水質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。
(1)時間上的理想推流與空間上的完全混合
使生化反應推動力增大，效率提高，厭氧、好氧處
于交替狀態，凈化效果好。
(2)池內滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖
作用，有效抵抗水量和有機物的沖擊，維持較高
的污泥濃度，具有很強的抗沖擊負荷能力。
(3)實現好氧、厭氧狀態交替，具有良好的脫
氮除磷效果。
(4)反應池內存在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 煤化工企業生產污水處理工藝思路
由于煤化工企業產生的廢水成分比較復雜，
處理難度大，單一的物理或化學方法處理后很難
達到《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)的要
求。然而，煤化工企業的廢水必須經過治理達標
后方可排放。
2．1生產工藝及污水特征
國泰化工主要有三大生產工藝：煤氣化制甲
醇、焦爐氣制醋酸、酯化法制醋酸乙酯。生產工藝
不同，所產生的廢水成分、性質不同。表1為不同
生產工藝下廢水的主要特征及產生量統計。
萬方數據
氮肥技術2010年第31卷
表1 不同生產工藝下廢水的特征及產生量
生產工藝工藝過程廢水來源與成分產生量(m3／d)
煤氣化制甲醇
焦爐氣制醋酸
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
精餾一產品精甲醇②甲醇精餾裝置，主要含甲醇
焦炭一造氣一預脫硫一壓縮機一脫醋酸裝置，主要含COD、氰化物及少量
硫—脫碳一反應釜—精餾一產品醋酸硫、酚
70
12
酯化法制醋酸乙酯醋酸、乙醇一反應釜一精餾一成品反應產生的水在回收塔除去有機物后排6
塔一產品醋酸乙酯放
由表1可以看出，國泰化工生產廢水排放量
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)污水處理
工藝技術。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工藝由進水期、反應期、沉淀期、排水期(5)閑置期：上清液排放后反應池處于停滯
和閑置期五個工序組成【4】。生產、生活污水經格狀態，等待下一操作周期。此期間應輕微或間斷
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，通過提升泵進入調節池，在調節同一反應池內不斷地被循環操作，實現自動化控
池內進行水質水量調節。制。
(1)進水期：污水在該時段內連續進入反應2．3 sBR污水處理工藝實際操作中的影響因素
池內直至達到較高運行液位(<5．4m)。在進水前，
反應池內殘存著高濃度的活性污泥混合液。當污
水注入時，反應池有調節作用，其間進行曝氣，使
污泥得到再生，恢復活性。
(2)反應期：不進水不排水，打開曝氣系統進
行曝氣，使污染物被微生物降解。
(3)沉淀期：SBR反應池本身作為沉淀池，使
污泥在相對靜止的狀態下沉降。沉淀期所需時間
～般為1—2h。
(4)排水期：該時段內污泥與水分離，經過沉
淀后的上清液作為處理出水排放，沉淀的污泥留
在反應池內，起到回流污泥的作用。
自2005年5月開車以來，污水處理運行一
直比較平穩，出水水質遠低于排放標準，現對影
響污水處理運行的因素加以總結。
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。
不同的細菌對水溫的反應不同，本裝置大多數細
菌生長的適宜溫度為15～35℃之間，在此范圍內
每升高lO℃，反應速度約增大一倍；10℃以下凈
化效果即將降低，采取提高污泥濃度和降低污泥
負荷等措施，活性污泥仍能有效地發揮其凈化功
能。本工程可通過控制氣化廢水溫度來調整污水
溫度，其設計水溫為30℃。其中硝化菌在較高溫
萬方數據
第2期王庚妮等：sBR處理工藝在煤化工企業的應用35
度(30一35℃)時，生長速率恒定，在35～40℃硝化
菌的增長速率開始遞減，直至o；去除有機物的好
氧異養菌群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，這是因為溫度過高可使組成生物體的蛋
白質變性，生物機體的正常生命活動受到抑制所
致。當超過38℃時，原生動物就會死亡。因此，水
溫的調整和控制應特別引起注意。
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菌也有
較大影響，本裝置的進水pH在6～9之間較適宜。
在混合培養系統中，大多數細菌最適宜的pH=6．
6。7．8，最小4．0。4．5，最大9．0～9．5。pH值低于6，真
菌即開始與細菌競爭，pH至4．5時，真菌則將完全
占優勢，嚴重影響沉淀分離，pH超過9時，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，整個硝化反應會受到抑制，pH>8時，會使分子
態游離氨(FA)濃度增加和出現N02-積累。因此，
本系統IMC池廢水的設計值為曝氣時pH=7，攪
拌時pH=7．5。由于硝化反應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
應過程中投加堿液(質量分數為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營養物質的控制
在污水生化處理中，細菌所需的主要營養物
質有水、碳源(BOD／COD)、氮源和無機鹽等。碳是
構成細菌體的重要元素，細菌體里的各有機物均
含有碳的成分，污水中含碳的有機物即是細菌所
能利用的碳源。氮也是構成生物體的重要元素，
在細菌的蛋白質、核酸等分子中都含有氮元素。
本工程氨氮充足，無需補充氮源。細菌對無機鹽
的要求并不高，污水中的無機鹽含量一般能滿足
細菌的需要。但是細菌對磷的需要較多，一般工
業污水中，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液(NaH2PO。)以滿足
細菌對磷的需求。在生化處理中對營養源的補充
按如下比例計量：BOD5：N：P_100：5：1，其中：
N以NH3一N計，P以P04一P計。
2．3．4溶解氧的控制
溶解于水中的氧稱為溶解氧。好氧細菌(含硝
化菌)在生化池中吸收溶解氧，使污水中的有機物
得以分解和氧化，使污水中的氨氮轉化成硝酸鹽
氮和亞硝酸鹽氮。與好氧異養菌相比，硝化菌對低
溶解氧更為敏感。如果污水中溶解氧不足時，廢水
生化處理的效果顯著下降，甚至發生腐化厭氣現
象。但過高的溶解氧會引起污水中的有機物消耗
過快，導致營養(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受的氧濃度，即
生物絮體內部的氧濃度高低才是關鍵，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，其IMc池
的設計值，曝氣時溶解氧：2～3，攪拌時溶解氧：0，
實際生產運行中應同時根據氧化還原電位ORP
值(其IMC池的ORP值，曝氣時ORP=50～100，攪
拌時ORP=一50—100)適時進行必要的調整。
2．3．5毒性物質的控制
很多毒性物質(如硫化物、胺、酚、氰化物等，
詳見相關資料)對好氧轉化有毒性作用，即使處
理系統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的抑制，雖然它
并不比其它細菌更敏感，但其表現為即使有限的
抑制(非100％抑制)，也會因發生硝化菌的流失
而導致硝化過程完全停止，且不會從感觀上立即
表現出來，而是在硝化菌流失后幾個星期內才表
現出完全停止。因此，通過其他控制參數的變化
及時分析、發現尤為重要。
2．4 SBR工藝處理效果
國泰化工污水處理站原水水質為：COD≤
550mg／L，BOD5≤300mg／L，SS≤220mg，L，NH3一N
≤260mg／L，硫化物≤2mg／L，pH=7～9。設計排放指
標為：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號的監測結果為
例，分析工藝的處理效果見圖2。
由圖2可以看出，污水經過處理后，水質各
項指標均達到設計要求。污水主要污染物指標的
去除效率高達99．2％。該污水處理站運行后，有效
地減少了污染物排放總量，出水水質穩定，可直
接回用，環境及社會效益顯著。
2．5 SBR工藝在煤化工企業應用的有利條件
國泰化工污水處理站污水經水質、水量的調
儲及預處理后，提升入主生化單元，通過在單個
池內多次重復進行的曝氣、攪拌、沉淀、排水、排
萬方數據
36 氮肥技術2010年第31卷第2期
摘要通過對氮肥生產各工序的工藝過程中可能存在的主要危險因素進行認真地分析，提出了安全操作要點和技術人
員安全檢查要點，為預防生產過程發生人身及設備事故、形成良好的勞動環境和工作秩序、避免財產損失等，提供了有益
的幫助。
關鍵詞氮肥生產操作安全
(上接第一期第54頁) (1)蒸汽壓力低于系統壓力，工藝氣串入蒸
4變換崗位安全操作汽系統
4．1主要危險因素分析蒸汽壓力如低于系統壓力時，首先降低變換
“●?·●?’●?。●¨··●?·●?·●?·●?·●?·●?·●?·●?+●?·●?·●?·●?-●?·●?·●?。●?。●?’●?’●?’●?·●?·●?·●?·●?·●?-●?-●?·●?’●?·●?·●?’●?·●?·●?·●?·●?·●?‘●?’●?’●··
-◆一c0D導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
時間
圖2 污水處理站出水水質變化圈
時間
污水處理站出水水質變化’一
泥操作，創造好氧、缺氧、厭氧環境，利用好氧、兼于此項技術占地面積小，操作簡單，因此可以在
氧、厭氧微生物完成分解有機物(BOD，)和脫除氨煤化工行業推廣。由于sBR工藝獨特的優點，要
氮(NH。一N)的生化處理過程，經主生化單元生化運用好該項技術必須在初期的設計階段，針對企
處理后達標排放，其剩余污泥經濃縮脫水處理后業廢水特征、排放量等，認真做好對主要技術參
不定期送出氣化工段。數的設定和主要設備的選型工作。只有將sBR的
該工藝技術以傳統硝化一反硝化生物脫氮運行周期、反應池容積、曝氣、污泥沉降性能等多
原理和技術為基礎進行設計，由于污水中除含有方面科學結合，才能達到預期的處理效果。
C源有機物外，NH3一N的含量為320mg／1，其C／N
低(≤1．68)，遠大于微生物代謝過程所需要的參考文獻
NH3-N。因此，污水處理工藝除應考慮去除有機污】周云端-淺談中水回用技術．工業技術，2008，No：30
染物外，還應特別重視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
地應用硝化一反硝化生化處理技術(適時補充c 孽乎水處理中的應用礦業安全與環保，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技術發展的探討．應用能源技
主要補加甲醇，也就是補加甲醇精餾產生的雜醇某，2磊8，苫：；j～4i
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油，節省了處理成本。4鐘玉鳴．sBR在廢水處理中的研究及應用．廣東化工，
3結論2006，33(11)：57～59
SBR工藝處理煤化工企業廢水效果理想，由(收稿日期：20lO一02—25)
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