天然氣凈化廠污水處理工藝

序批式生物膜反應器（Sequencing　Batch　Biofilm Reactor——SBBR）是在序批式活性污泥反應器（SBR）中引入生物膜而開發(fā)出來的一種新型復合式生物膜反應器，該工藝具有SBR法基建費用少、操作簡單、靈活、能有效脫氮除磷的優(yōu)點，又具有生物膜法的生物相多、易于生長、存活時間長的微生物、防止污泥膨脹和減少污泥量的優(yōu)點。

在重慶某天然氣凈化廠（200×104　m3/d）的污水處理設計工作中，結合此前已建天然氣凈化廠的污水處理經(jīng)驗，引入了UASB/水解酸化/SBBR處理工藝，并通過優(yōu)化設計，提高了自控水平。

該污水處理工程總投資290萬元，于2008年9月建成并投入實際運行，經(jīng)過運行結果檢測，工藝出水各項水質(zhì)指標均符合GB　8978-1996《污水綜合排放標準》中的一級標準。

1 凈化廠常用污水處理方法

天然氣凈化廠所產(chǎn)生污水的共同特點是日均污水 量?。?m3/h～20m3/h）、沖擊負荷大、COD值高（200mg/L～10　000mg/L及以上）。其雜質(zhì)成分和含量受天然氣處理工藝、操作方法和管理水平的影響，因而在污水處理工藝選擇上也應根據(jù)實際條件的變化而做相應的調(diào)整并有所側重。常用的污水處理工藝見表1。

表1　常用污水處理工藝對比表

 近年來，天然氣凈化廠污水處理過去常用的物化處理工藝已經(jīng)逐步被生化處理工藝取代，從石化污水延續(xù)下來的“老三套”工藝經(jīng)過逐步改造和發(fā)展，形成了目前常用的工藝：“曝氣調(diào)節(jié)—混凝氣浮—水解酸化—缺氧—好氧—儲存—外排”。高COD值的檢修污水按一年的量儲存后，平均加入處理流程前端調(diào)質(zhì)后進入處理流程。

傳統(tǒng)工藝的好氧生化段也經(jīng)歷了從“活性污泥曝氣法→接觸氧化法→SBR”的發(fā)展階段，并在川內(nèi)多個天然氣凈化廠得到實際應用。

2 污水水量和水質(zhì)

本工程污水中污染物主要有脫硫劑甲基乙二醇胺［CH3-N（CH2CH2OH）2］（年耗量24t/a）、脫水劑三甘醇（C6H14O4）（年耗量17t/a）、硫磺回收無機催化劑、原料氣中分離的高礦化度地層水（SO42-、Cl-）、輕烴（≥C4）、硫化物（S2-）、各種分析化驗試劑、鍋爐和水處理系統(tǒng)藥劑。設計污水量和水質(zhì)見表2。

表2　全廠污水設計水量和水質(zhì)表　［ρ/（mg·L-1）］

 3 工藝設計

1992年，Wilderer首次將序批式運行方式引入生物膜反應器，并提出生物膜反應器的SBBR工藝。該工藝兼有活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點，并能周期性地保持好氧、缺氧和兼氧處理狀態(tài)，具有良好脫氮除磷和耐沖擊負荷能力。因此，本工程考慮在污水處理中引入該新工藝。

3．1 工藝流程圖

圖1列出了重慶某天然氣凈化廠污水處理的工藝流程。

 圖1 重慶某天然氣凈化廠污水處理流程圖

3．2 工藝流程說明

（1）傳統(tǒng)的兼氧/SBR對NH3-N 的去除率較低，甚至在處理過程中由于某些含氮有機物（如甲基乙二醇胺）的分解而使出水中的NH3-N 含量有所增加。而在成功掛膜的SBBR反應池內(nèi)可實現(xiàn)同步硝化與反硝化脫氮，與傳統(tǒng)SBR 相比，SBBR去除NH3-N 的能力有所增加。因此，設計上考慮取消缺氧池，并采用SBBR工藝替換傳統(tǒng)的SBR工藝，簡化流程。

（2）在高含硫天然氣凈化廠中，原料氣中的硫去向主要為：產(chǎn)品硫磺（占總硫量的99％）、尾氣和鍋爐煙囪中排放的SO2 （占總硫量的0．1％～0．2％）以及進入產(chǎn)品氣中的微量H2S。

但在每年1次～2次的開停工檢修及部分關鍵設備的定期檢修過程中，會排出大量的在工藝設備系統(tǒng)中殘留的含硫化合物廢水以及脫硫脫水藥劑廢水。通過設置前端厭氧反應池，可以培育脫氮硫桿菌，進行同步反硝化脫氮和除硫，從而可以大量去除含硫化合物。同時應注意控制進水中的硫酸鹽濃度（檢修污水不作預曝氣），減少硫酸鹽還原菌對產(chǎn)甲烷菌的生長抑制作用。

（3）由于進水COD值變化幅度較大，進水水質(zhì)調(diào)配不均時常對傳統(tǒng)工藝造成沖擊。因此，強化COD的預處理，使進水COD值恒定地控制在600mg/L以下，對于減輕后續(xù)處理的負荷，保證出水水質(zhì)達標非常重要。因天然氣凈化廠污水中的沖擊負荷主要來自檢修污水以及藥劑流失，由于操作不當引起藥劑流失帶來的廢水COD 值甚至高達10×104　mg/L以上。而UASB反應池能夠承受具有較高的進水負荷和沖擊負荷，對天然氣凈化廠污水的COD去除率可達40％～60％以上。

（4）SBBR池反應周期時間為6h，其中進水并曝氣2h、單曝氣1．5h、沉淀1．5h、排水1h。當周期性水量和水質(zhì)負荷變化較大時，可根據(jù)實際運行效果調(diào)節(jié)周期時間和各段操作時間。

4 主要構筑物設計

4．1 檢修污水池

采用鋼筋混凝土結構，1座分2格，尺寸為12．0m×14．0m×5．0m，有效水深3．5m，埋地式，頂覆土300mm，設置彎管通氣管。

4．2 UASB反應池

采用鋼筋混凝土結構，尺寸為3．5m×3．5m×5．0 m，HRT 采用10h，運行溫度控制在（35±2）℃，溶解氧控制在0．2mg/L～0．5mg/L，反應池內(nèi)設置不銹鋼雙層三項分離器，進水COD 值≤8000mg/L，間斷進水，外部循環(huán)。穿孔管進水，底部反射槽。

4．3 水解酸化池

采用鋼筋混凝土結構，尺寸為4．0m×5．0m×5．2m，HRT采用8h，溶解氧≤0．2mg/L。內(nèi)設置高效組合填料，PPR穿孔管底部配水。

4．4 SBBR池

采用鋼筋混凝土結構，尺寸為10．0m×5．0m×5．2m，HRT 采用24h，溶解氧2mg/L～5mg/L，容積負荷0．4kg　COD/（m3·d），MLSS采用2000mg/L。反應池內(nèi)設置高效組合填料，鼓風曝氣，氣水比20∶1，采用氨基甲酸聚合物微孔橡膠膜曝氣頭。排水采用旋轉式潷水器，出水堰過水負荷10L/（m·s）。

4．5 污泥濃縮池

采用重力式污泥濃縮池，鋼筋混凝土結構，1座，尺寸3．0m×3．0m×4．5m，污泥停留時間12h，上清液回流至曝氣調(diào)節(jié)池，濃縮污泥進入臥螺式脫水機，脫水處理后外運填埋。

5運行調(diào)試數(shù)據(jù)

5．1 運行啟動

污水處理裝置區(qū)的接種污泥取自臨近的墊江某天然氣凈化廠污泥濃縮池，并加入施工臨時生活污水池的發(fā)酵污泥，引生活污水作為營養(yǎng)源，分別對UASB系統(tǒng)和水解酸化-SBBR系統(tǒng)進行運行啟動。

UASB池的調(diào)試溫度控制在36℃以內(nèi)，試運行時隨時補充堿度以調(diào)節(jié)pH 值，控制COD 值∶ρ（S2-）∶ρ（NH3-N）∶ρ（NO3-）∶ρ（P）比值在適宜水平，以培育脫氮硫桿菌作為優(yōu)勢菌種。逐步加入工藝試運行的檢修污水，在4個月試運行期后，UASB池逐步進入穩(wěn)定運行狀態(tài)。水解酸化-SBBR的啟動時間在2個月左右，經(jīng)檢測，填料載體的生物膜厚度可達到20μm～50μm，鏡檢顯示存有較多桿菌、球菌等微生物和一些原生及后生動物，生物環(huán)境培養(yǎng)基本成熟。

5．2 運行數(shù)據(jù)

污水處理裝置經(jīng)過4個月左右的運行啟動和調(diào)試后，水質(zhì)分析監(jiān)測結果見表3。

表3　污水處理前后水質(zhì)檢測結果?。?rho;/（mg·L-1）］

 由此可見，SBBR池裝置運行良好，隨著運行時間推移，COD的總去除率逐漸增高，穩(wěn)定運行去除率達到90％以上，出水水質(zhì)全部達到GB 8978-1996中的一級標準。

5．3 費用分析

污水處理裝置區(qū)運行費用包括電費、藥劑費和人工費。正常運行時，電耗量為320kWh/d，電費約0．5元/kWh，單位電費0．67元/m3；藥劑費用為15元/d（0．06元/m3）；裝置區(qū)管理人員工資1200元/月（操作定員1人），人工費0．17元/m3，總計運行費約0．90元/m3。具體參見m.tax-pages.com更多相關技術文檔。

6 結論和建議

6．1 結論

（1）與傳統(tǒng)工藝相比，該工藝增加了前端厭氧工藝（UASB池），但通過簡化后續(xù)處理流程，仍可比傳統(tǒng)工藝減少占地面積22％以上，節(jié)省運行電耗9％左右，實現(xiàn)了更好的經(jīng)濟效益。

（2）UASB/水解酸化/SBBR工藝對于具有較小流量（推薦500m3/d以下）、有機物含量高、周期性沖擊負荷大特點的工業(yè)污水處理具有一定的啟發(fā)和參考意義。

6．2 建議

（1）對于單列裝置，應注意池體的容積應能儲存足夠的水量，以保證能在給定時間內(nèi)完成更換填料和檢修設備等操作。

（2）小型工業(yè)污水處理系統(tǒng)應引入PLC自控系統(tǒng)，并根據(jù)水量水質(zhì)變化特點和對應的處理效果，建立多種應變調(diào)節(jié)體系，以實現(xiàn)小型工業(yè)污水處理系統(tǒng)的全自動化運行。