钟宝民
佛山市荣之新水处理科技有限公司
摘要：现阶段，随着我国社会的不断发展，科技的不断进步，我国各个领域均得到了很好的发展。MTO装置排放的高浓度废水中COD浓度很高，采用厌氧滤池去除MTO废水中COD，并将其转化为甲烷，是实现COD减排和资源回收的有效途径，可为MTO装置的废水达标排放和经济运行提供技术支撑。
关键词：厌氧技术；MTO高浓度废水；应用
引言
污水处理的首选工艺是生物处理。根据微生物代谢有机物的途径不同，污水生物处理分为好氧和厌氧两种类型。好氧生物处理出水水质好，但消耗大量的氧，能耗高、处理时间短;厌氧生物处理出水水质差些，处理时间长，但不耗氧，还将水中COD转化为甲烷，可实现能量的再回收。通常对于COD＜2000mg/L的污水采用好氧生物处理，更高浓度污水则采用厌氧生物处理。
1厌氧技术的优势
根据微生物代谢有机物的途径不同，废水生物处理分为好氧和厌氧2种类型。好氧生物处理是在供氧的条件下利用好氧微生物将有机物分解为CO2、H2O；厌氧生物处理则是在无氧的条件下利用厌氧微生物将有机物分解为甲烷、CO2，尤其适合于高浓度有机废水的处理。与好氧技术相比，厌氧技术的主要优势如下：（1）节能。每去除1kgCOD，厌氧过程产生甲烷（标准状态）约0.3Nm3/h，相当于产生了12000kJ的热能；而好氧过程中每传递1kg氧所消耗的能量约5000-20000kJ，二者相差17000-32000kJ，折合电能为4.7-~8.9kWh。因此厌氧工艺是节能的生物处理工艺，即便甲烷（沼气）不进行能源回收利用，其电费也能比好氧工艺节省1/2-2/3以上。（2）处理负荷高。厌氧反应器内能维持较高的污泥浓度，因此容积负荷可高达3-20kgCOD/（m3od），而好氧处理的容积负荷通常为0.5-1kgCOD/m3od，并需要二沉池进行泥水分离，同时回流污泥保证曝气池内污泥浓度。因而厌氧处理设施的容积和占地明显减少，系统简单，节省投资费用。（3）污泥产生量少。厌氧菌增殖速率，也没有与之相随的微生物的大量合成，故产生的污泥量不到好氧技术的1/10。品质好的厌氧污泥还可以作为种污泥出售盈利。基于厌氧技术的优势和在中原MTO项目中的成功应用，中天合创MTO项目采用了类似的厌氧过滤器技术对MTO高浓度污水进行预处理，并提高了COD负荷，取得了良好的运行效果。
2厌氧技术在MTO高浓度废水处理中的应用
2.1厌氧预处理单元工艺流程
MTO高浓度废水中含有大量有机酸，废水呈酸性，同时该废水还含有无机颗粒物，因此先采用沉淀、中和等前处理设施，使废水达到适合厌氧生化处理的进水条件，然后通过厌氧过滤器去除有机物。其工艺流程简述如下：来自MTO装置急冷塔的高浓度废水首先进入澄清器，经过混凝、絮凝和固液分离，有效地去除水中的悬浮物，然后废水进入均质调节池，通过搅拌机进行均质混合。调节池出水进入混合池，同时厌氧过滤器的出水也部分回流至混合池，一方面稀释进水浓度，另一方面通过对回流出水进行CO2吹脱，可提高混合液的pH值，减少加碱量。若混合后的废水pH值仍不满足厌氧反应的进水要求，可在混合池内补充投加少量碱液。为防止冬季废水温度下降，混合池设有蒸汽加热管，以保证厌氧进水水温要求。同时在混合池内投加N、P营养物和微量元素，提供厌氧微生物生长所需的营养物质。混合池出水加压送至厌氧过滤器。厌氧过滤器为带填料的升流式反应器，内部安装有高比表面积的塑料填料供微生物附着，以保证反应器内的污泥浓度，从而达到较高的有机物去除率。
2.2厌氧生化处理
(1)厌氧过滤器。混合池出水由厌氧进水泵送至厌氧过滤器。厌氧过滤器为带填料的升流式反应器。厌氧过滤器内安装有高比表面积的塑料填料供微生物附着生长，以保证反应器内的厌氧微生物量，从而达到较高的有机物去除率。混合池出水由厌氧进水泵送至进入厌氧过滤器的底部，通过设在反应器底部的布水系统均匀配水后，向上与填料上附着生长的微生物接触，进行厌氧反应。厌氧过滤器处理后的出水进入出水罐，经计量后重力送至界外全厂污水泵房，部分出水回流至混合池。厌氧反应产生的剩余污泥量较小，污泥浓度高，为防止厌氧过滤器因冲击而污泥流失，剩余污泥可送入厌氧污泥池储存，并在必要时通过厌氧污泥泵将污泥返送回厌氧过滤器。剩余污泥也可由厌氧污泥泵外送装罐车，至界外污水处理场统一处理。(2)沼气火炬处理。厌氧反应产生的沼气甲烷含量约为75%，送火炬系统焚烧处理。火炬系统包括水封罐和地面火炬。沼气先经过水封罐，避免燃烧时产生回火。火炬为两级燃烧系统，火炬配有长明灯，采用燃料气作为燃料，并设有氮气吹扫保证火炬系统的安全。
3厌氧处理运行效果
MTO高浓度废水采用厌氧过滤器处理的实际进出水COD见图1，COD去除率变化见图1。从图1，图2中可以看出，进水COD基本在1000-2000mg/L之间，最高可达3000mg/L以上，平均值1560mg/L;厌氧系统出水COD运行初期为670mg/L，随后持续下降，经过半个月运行，出水COD下降到100mg/L左右，可以认为厌氧反应器达到稳定运行状态。进入稳定运行期后，虽然进水COD偶有较大幅度的波动，但出水COD非常稳定，基本维持在100mg/L以下，偶尔升高至150mg/L，稳定运行期间的出水平均COD为87mg/L，达到了与好氧生化处理效果相当的水平，这在废水厌氧处理工程中是不多见的。从COD的去除率分析看，运行初期COD去除率为50%以下，随后持续上升，15天后达到90%以上，运行稳定后的COD去除率维持在85%-97%之间，平均去除率达93.6%。综合分析厌氧生化COD去除效果突出的原因可能有两个:首先是MTO高浓度废水中含有的有机物组分以有机酸、甲醇、酮为主，可生化性好，这是水质方面的原因;其次是MTO高浓度废水的设计水质和实际水质差异巨大，设计进水COD为49000mg/L，实际进水COD为1000-2000mg/L，这种水质差异导致厌氧过滤器的实际COD负荷远低于设计值，实际COD负荷在0.5kg/m3·d左右，与好氧生化工艺相当。低的负荷通常对应好的水质，这是操作方面的原因。本工程的实际运行表明:对MTO高浓度废水，进水COD在1000-2000mg/L时，采用与好氧处理负荷相当的厌氧处理工艺，出水COD可达到100mg/L以下;与好氧工艺相比具有运行稳定性强、出水水质稳定、能耗低、污泥量小的优势，并可以沼气的形式回收废水中的能量。
结束语
综上，根据废水中有机组分的理化性质，结合试验的结果，建议在 80℃ 以内进行精馏，至 20% 馏分，即可把大部分含氧有机化合物分离出来， 剩余的80% 馏分排出，既减轻环保压力，也达到了提浓物料的效果。
参考文献
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论文作者:钟宝民
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第21期
论文发表时间:2019/11/26
标签：污泥论文; 废水论文; 过滤器论文; 微生物论文; 有机物论文; 高浓度论文; 反应器论文; 《中国西部科技》2019年第21期论文;