DMF生产废水处理调整建议.doc
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×××化工股份有限公司
污水处理工程工艺调整
方
案
对
策
××××工程设计项目组
二○○六年一月十日
1概况
××××化工股份有限废水处理工程于03年10月完成该项目的施工图设计工作，并于11月底完成施工图交底工作。
工程施工、设备采购、安装由××××化工股份有限自行负责完成，我院承担调试的指导工作。
项目于2004年6月投入调试。
调试接种污泥采用当地牛仔布棉纺厂生化污泥，最初阶段，由于进水量较小（5~10吨/小时），进水COD控制在5000毫克/升，由于系统容量大（按设计水量1500吨/天，总停留时间约7天），系统运行状况正常，未见异常。
随着水量的逐步提高和调试进程的延续，生化池中水温一度达到40~47度左右，泡沫严重，污泥性能下降，处理出水质量下降，通过对压缩空气、进水采取降温措施，情况有所好转，另一方面气温的下降也使降温的效果比较明显，系统逐步恢复正常，尽管进水浓度波动很大（COD：
2000~15000毫克/升），水量逐步提高到20吨/小时左右，泥量仍有大幅度提高，出水COD尚维持在200~300之间。
为加快调试进度，甲方采购了300磅的针对降解有机负荷的进口生物制剂投入A/O泥法段，从甲方及供应商的介绍来看对泥量的增长有明显作用，SV达到25~30%，出水基本稳定的情况下。
当进水量提高到30吨/小时左右，起初系统尚稳定，但由于10月上旬从调节池的来水浓度连续几天COD达到14000毫克/升，系统开始出现污泥膨胀现象，SV曾达到90%，由于缺少水质监测资料，只能从甲方电话中了解的情况判断可能是由于负荷过高、抑制物浓度累积使污泥中毒或曝气量不足引起了污泥膨胀，通过控制进水水质、降低负荷、加强曝气等多种措施系统逐步得到恢复，但系统总体效果有所下降。
现进水控制在18吨/小时左右，但处理出水水质比原先下降不少，在11月份监测中，进水平均COD5000毫克/升左右，氨氮在155毫克/升左右，出水COD在1742毫克/升左右，氨氮在485毫克/升左右，从该处理结果来看，调试是不成功的，应该说存在的问题比较多。
随着环保问题的日益严峻，对该系统的改造和如何完善并使之满足设计要求已经相当紧迫。
通过对该项目深入了解，在我院技术委员会相关技术人员的支持下，编制本《方案对策》，以期尽早使工程达到预期效果。
2工艺设计及运行状况分析
2.1工艺设计
2.1.1废水特点
1）水质特点是污染物浓度高，总氮浓度高，尤其是有机氮浓度高，其CODcr/TN在7左右，但氨氮浓度低。
主要污染成分有甲醇、一甲胺、二甲胺、DMF等，基本上是溶于水的小分子有机物，SS浓度很低。
2）有机胺废水的排放呈间断性。
水质、水量随时间而变化，波动范围较大，且存在事故性排放。
2.1.2设计指标
表1-1设计水量、水质一览表
废水量（m3/d）
CODcr（mg/L）
总氮（mg/L）
氨氮（mg/L）
PH（mg/L）
设计值
范围
设计值
范围
设计值
范围
设计值
范围
1500
5000
≤12000
700
≤900
≤50
≤50
9-11
9-11
表1-2设计出水水质一览表
污染指标
CODcr（mg/L）
氨氮（mg/L）
PH（mg/L）
控制值
≤100
≤50
6-9
备注：
其中要求生化出水COD≤200mg/L
2.1.3工艺流程
事故调节池废水均匀泵入综合调节池，其它废水进入综合调节池，废水在此均质、均量，并鼓入二氧化碳预中和。
调节后废水经泵提升加盐酸调节PH后进行隔油处理，除油后废水进入泥膜两段多级A/O生化处理系统，活性污泥段由O1/A1/O2/A2/O3各池组成，污泥经中间竖流沉淀池进行泥水分离，污泥100％回流至泥段O1池，出水进入膜法段，膜法段由A3/O4/A4/O5各池组成，出水经平流式终沉池进行泥水分离，污泥部分回流至A3池，其余进入污泥浓缩池。
终沉池出水进行Fonten试剂处理，后加入NaOH调节PH6~9，使废水进行混凝反应并进行连续式流砂过滤，清水达标排放。
浓缩污泥进行离心分离，干泥外运，清液经集水池收集后泵入生化池O1池。
流程图见图1-1。
事故废水
事故废水集水池
引风机
CO2
泵
活性炭吸收塔
其它生产废水
排气筒
综合调节池
废气排放
泵
H+
管道混合器
排油
隔油池
集水井
泵
回流
回
流
泵
O/A/O/A/O
泥处理系统
干泥外运
中间沉淀池
滤液
脱水机
回流
回
流
泵
A/O/A/O
膜处理系统
螺杆泵
终沉池
污泥
浓缩池
浓缩上清液
H+
Fe2+
氧化池
Fonten试剂
H2O2
污泥
OH-
连续沙滤装置
废水排放
图1-1污水处理工艺流程图
2.1.4构筑物参数
表1-3主要构筑物工艺参数
处理单元
尺寸
（m）
容积（m3）
停留时间
（h）
备注
事故调节池
20×15×5
1200
综合调节池
20×15×5
1200
综
合
池
O1
1829
29.2
活性污泥法
A1
293
4.6
O2
1200
19.2
A2
293
4.6
O3
907
14.5
中沉池
146
竖流式qv=1.4m3/m2•h
A3
1464
23.4
生物膜法
O4
1464
23.4
A4
1171
18.7
O5
586
9.4
终沉池
323
平流式qv=0.88m3/m2•h
氧化池
373
综合池为一座整体构筑物，活性污泥段由O1/A1/O2/A2/O3各池组成，生物膜法段由A3/O4/A4/O5各池组成，各池位置及流向示意图见下图。
南
西
北
O4
A4
O5
终
沉
池
O4
A3
O2
A2
O3
中沉池
氧
化
池
O2
A1
O1
东
废水流向污泥流向
图1-2综合池分隔及流向示意图
2.1.5A/O多级串联工艺
本工程设计生化处理工艺流程如图1-1所示，活性污泥段O1/A1/O2/A2/O3流程如图1-3，生物膜法段A3/O4/A4/O5流程如图1-4。
中沉池
膜法段
O3
A2
O2
O1
A1
进水
污泥回流（1.0Q）回流
图1-3活性污泥段工艺流程
泥法段
A3
O4
A4
O5
终沉池
氧化池
回流（0.5Q）回流
图1-4生物膜法段工艺流程
A/O生物处理工艺其NH3-N的去除是利用生物的硝化作用，由两类化能自养细菌参与，亚硝化单细胞菌首先将NH3-N养化成NO-2-N（亚硝酸盐），再由硝化细菌将NO-2-N（亚硝酸盐）氧化成NO-3-N（硝酸盐），从而使NH3-N得到去除。
在缺氧池中再通过反硝化细菌作用将NO-3-N转化为N2，从而达到废水中脱氮的目的。
2.2调试状况分析
表2-1为05年11月份测得的运行数据。
表2-1部分生化运行监测数据汇总表
单位mg/L
项目
原水
O1
O2
中沉池
O4
O5
出水
COD
NH3-N
COD
COD
COD
NH3-N
COD
COD
COD
NH3-N
平均值
5000
155
2831
2727
2427
464.2
1937
1917
1742
485.6
去除率
43.3%
3.67%
11.0%
20.0%
1.03%
9.13%
设计值
5000
50
500
200
备注：
在9月份中间沉淀池出水测得的NO3-、NO2-分别为0.06mg/L、0.02mg/L。
从表2-1的数据来看现有系统的运行不尽人意，结合到工程实施至今的情况，对可能存在的问题分析如下：
2.2.1水质
本工程废水主要成分有：
一甲胺〔CH3NH2〕、二甲胺〔CH2（NH2）2〕、甲醇〔CH3OH〕、DMF〔N，N-二甲基甲酰胺〕等，废水表观COD浓度高、NH3-N浓度低，但TN浓度高，C/N比低是该废水的一个显著特点。
在生物脱氮的反硝化过程中，碳/氮（C/N）比是控制脱氮效果的一个重要因素。
其比值愈低，反硝化去除的氮就愈少。
一般认为，当废水中的BOD/TKN之比在5～8时可以不考虑外加碳源，而针对本工程废水水质，BOD/TKN＝1:
1～3:
1，对生物硝化反硝化来说，水质调整或相应的工艺调整是必须的。
2.2.2NH3-N抑制
一甲胺、二甲胺上氨基在O1池中水解成无机氨氮，使废水中氨氮值成倍上升，对于含高浓度氨氮的废水在氨氮浓度大100mg/L时，高浓度氨氮对硝化菌有抑制作用，从而硝化作用受到抑制。
根据现有的监测数据和各池运行氨氮的波动情况，本系统氨氮浓度大大高于100mg/L，抑制明显，硝化作用不明显或基本未发生，从这个方面讲现有系统需要工艺调整，一方面需改善工艺以提高对高氨氮浓度的适应能力，降低高氨氮的抑制作用，另一方面还应强化对高浓度氨氮的去除，为生化系统的进行及出水达标创造良好的环境。
2.2.3溶解氧DO
氨氮硝化需氧量很大，曝气池内必须供给足够的溶解氧，硝化反应才能正常进行，通常当曝气池内溶解氧质量浓度在2mg/L以下，溶解氧浓度就成了硝化反应的抑制因素。
表2-2为11月下旬测得生化池平均DO数据。
表2-2生化池部分DO监测数据汇总表
单位mg/L
测点
项目
O1
O2
O3
O4
O5
平均
DO
0.6
2.36
1.83
2.44
4.49
1.97
表观上在现有水质水量的状态下，DO能基本满足硝化的要求，至少对硝化未有明显抑制，进一步分析可以知道，现有DO值是在硝化作用受到NH3-N抑制的状态下测得的，如果将系统内的氨氮全部转化为硝基氮，则空气仍存在很大的缺口，在水质调整或氨氮有效削减工艺未实施前，现有的空气供应远未能满足系统对DO的要求，因此有必要对现有的空气供给设备进行检修、维护，使其充分发挥本身效率，并且在水质或工艺为调整后，应视具体情况予以增加，以满足生物硝化对DO要求。
2.2.4A/O硝化反硝化
在A/O工艺中，好氧池的作用是使有机物碳化和使氮硝化；缺氧池的作用是反硝化脱氮，故两池的容积大小对总氮的去除率极为重要。
A/O的容积比主要与该废水的曝气分数有关。
缺氧池的大小首先应满足NO3--N利用有机碳源作为电子供体，完成脱氮反应的需要，与废水的碳氮比，停留时间、回流比等因素相应存在一定的关系。
本设计中泥法段A1/02、A2/03容积比分别为：
6:
1、4:
1，从A/O组合的角度讲应该说该比例还是比较符合A/O工艺的要求，但由于本工程废水的水质特点，各单元的容积是否合理是个问题。
而膜法段A3/04、A4/05分别1:
1、2:
1，由于膜法段A池中均设有曝气装置，其运行已非严格意义上的A/O系统，但其合理性值得商榷。
回流比是A／O系统运行中的一个重要控制参数，应包括混合液回流比和污泥回流比。
混合液回流的作用是向缺氧池提供硝态氮.作为反硝化的电子受体；污泥回流的作用主要是保持系统的污泥平衡。
前置反硝化A／O工艺要求大部分混合液回流到缺氧池，以确保反硝化的正常进行，因此回流比的大小直接影响系统的脱氮效果。
从本工程工艺设置来看，仅有污泥回流而没有混合液的回流，而且泥法段污泥100％回流至于O1池，该回流系统对保持O1池的污泥平衡、促进O1池生物水解有重要作用，但是从O1池的DO值和氨氮浓度来看，污泥在此性质可能发生变化，在后续的A1池中未能发挥作用；另外，膜法段的回流同样有不如人意的地方，因此，从A/O工艺的原理来看应该说本工程A/O工艺的调整和完善应是首先应该着手考虑的问题。
2.2.5调试配套能力
首先，调试过程水质监测分析环节薄弱，不能满足调试要求。
在废水处理调试过程中，水质分析工作极为重要，它对废水处理过程起着指示与指导作用，同事对监测数据的分析可以反映出废水处理构筑物的运转状态以及各种特异变化情况，定时定点的水质分析工作是检验废水处理成果和调整、控制废水处理运转状态必须进行的工作。
水质监测分析能力薄弱是本工程调试之初就存在的一个问题，对本工程低氨氮、高COD、高TN的废水水质特点，其工艺调试难度远大于一般的市政污水，调试过程中所产生的问题和需要解决的问题的对策均异于城市污水，因此，水质分析工作尤为重要。
调试中各种新的问题不断出现，但数据积累十分有限，使工程技术人员对问题的解决缺少必要的数据支持，系统出现反复恶化，并形成现在的不良循环。
再者，现场操作人员缺少相关经验。
现场参与调试运行的操作人员大多数都是从各个化工车间转岗过来的，对生物处理技术缺少必要的经验，在设计人员不能常驻现场指导的情况下，对系统或运行中产生的问题还不能灵活处理也是本工程调试出现反复的一个重要原因。
另外，污水站与各排污车间的协调困难，信息交流不够。
污水处理工程是末端处理，是废水在厂区内流向的最后一个环节。
废水处理处理效果的好坏依托于厂区内各个产污环节与污水处理站的有机结合，这样污水处理站的相关人员才能根据排污情况做出相应的措施，以避免或防止污水处理站处理效果的下降或失效。
从这个层面上说，本工程做的还不够到位，部门之间协调困难，相关的问题得不到落实，在一定程度上给调试工作带来了难度。
3方案对策
根据本工程的调试状况和所暴露的问题，工艺调整对策拟分三步进行实施，一是加强清洁生产，控制进入污水站污染物特别是TN浓度，从源头上为处理达标创造有利条件；二是提高调试管理和水质监测分析水平，加强内部协调机制，使出现的问题能得到及时处理；三是对现有工艺进行有效的调整，使之能满足设计的进出水要求。
具体如下：
3.1清洁生产
末端治理把环境责任只放在环保管理人员身上，仅仅把注意力集中在对生产过程中已经产生的污染物的处理上。
具体对企业来说只有环保部门来处理这一问题，所以总是处于一种被动的、消极的地位。
污染控制与生产过程控制没有密切结合起来，资源和能源不能在生产过程中得到充分利用，任一生产过程中排出的污染物实际上都是物料，污染物产生后再进行处理，处理设施基建投资大，运行费用高，因此改进生产工艺及控制，提高产品的收率，可以大大削减污染物的产生，不但增加了经济效益，与此同时也减轻了末端治理的负担。
建议公司方不断采取改进设计、使用清洁的能源和原料、采用先进的工艺技术与设备、改善管理、综合利用等措施，从源头削减污染，提高资源利用效率，减少或者避免污染物的产生和排放，以减轻末端治理的负担和难度。
3.2人员配置建议
3.2.1建立强力调试小组
根据现有调试经验和日常运行状况分析，各相关部门之间必须建立有效的协调和协作机制，以对各生产车间的正常生产和污水处理站的正常运作起到协调作用，保证各单元之间信息交流通畅，使一些突发状况或事故性情况能得到有效的预防或降低其相互影响，因此有必要组建一个强有力的调试领导小组，以在各部门之间充分协调，有序安排各项工作，在大环境下保证调试工作顺利开展。
调试领导小组的可以由公司领导任组长，相关车间主任、污水站行政负责和技术负责以及设计方现场调试指导人员任组员。
3.2.2健全污水站管理人员组成
公司虽然是化工领域的佼佼者，在化工和机械方面人才众多，但在污水生物治理上面，人才缺少。
对本工程行政领导可由其他部门的领导兼任，其主要作用是对废水处理站进行全面管理，并协调与其他部门之间的关系，但是专业工程技术人员必须配备，而且该工程技术负责必须具有几年以上的污水处理工作经验。
一方面可以对操作工提供技术指导，另一方面可以针对废水处理状况提出解决方案，以保证日常正常运行。
3.2.3建立专业的运行队伍
在污水处理站的日常管理工作中，工人和管理人员的素质直接决定了污水处理站的运行效果。
为了运行好各种设施设备。
管理好各种运营工作，保障设备正常地发挥作用，除了要制定一系列规章制度外，操作员工必须进行相关的技术培训，提高相应的操作技能及理论水平，做到“四懂四会”，即懂污水处理基本知识，懂站内构筑物的作用和管理方法，懂技术经济指标含义与计算方法、化验指标含义及其应用。
会合理操作设备，会合理调度空气，会正确回流与排泥，会排除操作中的故障。
并取得相应的上岗资格证，
3.3化验能力建设
工厂环保监测工作是生产和科研的一个重要环节，为保证工作的顺利进行，一方面要求建立健全的化验室，配备本工程各化验指标所需要的试验设施和试剂，各化验设施和试剂可按《水和废水监测分析方法》进行配置；另一方面还应配备具有化验上岗证的化验人员，以科学的方法进行化验，做好日常各项化验任务。
分析任务如下：
·常规监测分析项目：
CODcr、pH、DO、TN、NH3-N、SV30、温度、镜检，非常规分析项目：
NO3--N、NO2--N、SS、TP、BOD5、MLSS。
·常规项目每日至少检测1次，其中DO、CODcr、PH、温度与SV30每日至少检测2次，非常规项目NO3--N、NO2--N、SS、TP、MLSS、BOD5每周检测1次（调试阶段可视分析能力适当加强）。
3.4工艺调整方案
根据对工程现有问题的分析，工艺调整拟分以下几步分步实施，实施步骤可视上步效果以决定实施与否。
3.4.1对现有工艺的完善
1）供气量调整
①增加现有同型号离心鼓风机一台，型号为D60-68.6-110，风量Q=60m3/min，风压P=68.6kPa，功率N=110kw；
②改造现有供气管路，使三台鼓风机并联供气，方便全系统进行调节。
主要工作内容：
鼓风机购置、安装；电气改造；增加配管，并对现有配管进行改造。
2）泥法段调整
①增加混合液回流装置，主要是增加O2→A1回流装置，在O2池出水端增加潜水排污泵，型号为HWQ150-5-4，数量两台，性能参数：
流量Q=150m3/h，扬程H=5m，功率N=4kw；
②增加O3→A2回流装置，在O3池出水端增加潜水排污泵一台,型号为HWQ150-5-4（与O2池潜污泵合备一台于仓库），性能参数：
流量Q=150m3/h，扬程H=5m，功率N=4kw；
③调整中间沉淀池污泥回流方向和回流量，调整中沉池液下泵型号65YW30-11为80YW50-8，数量两台，性能参数：
流量Q=50m3/h,扬程H=8m,功率N=3kw，调整中间沉淀池→O1污泥回流比为0.5Q，增加中沉池→A1污泥回流比为Q。
具体调整见图3-1；
④增加O2池（A1池侧廊道）可提升微孔曝气管6套，型号ZH-65（双根型），通气量Q=32m3/min。
膜法段
中沉池
O3
A2
O2
A1
进水
O1
Q
0.5Q
浓缩池
剩余污泥
污泥回流
混合液2Q
混合液4Q
图3-1活性污泥段工艺调整
工作内容：
增加剩余污泥排出管路；潜污泵、液下泵、曝气装置的购置、安装；电气改造；增加配管并对现有管路进行改造。
3）膜法段调整
①将A3、A4改造成好氧池O6、O7，增加O6、O7可提升微孔曝气管54套，型号ZH-65（单根型），通气量Q=16m3/min，其中O6池30套，O7池24套；
②取消终沉池污泥回流。
具体调整见图3-2。
泥法段
O6
O4
O7
O5
终沉池
氧化池
图3-2生物膜法段工艺调整
工作内容：
曝气装置的购置、安装；增加配管并对现有管路进行改造。
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