陈俊武
（陕西神木化学工业有限公司，陕西 神木719319）
［摘 要］近10多年来，国内煤制甲醇产业蓬勃发展，但随着环保标准的不断升级，煤制甲醇生产过程中的环保问题变得突出。某400 kt/a煤制甲醇装置建设于2004年，随着新环保设施的升级与新建使得其污水处理量明显增加，且污水处理站来水水质指标波动，造成其出水指标波动甚至严重超标。为此，在对影响污水处理站运行状况的因素进行详细分析的基础上，采取了增加凉水塔控制系统水温、加碱控制SBR池pH、提高SBR池曝气量、降低有毒物质浓度、合理控制污泥浓度、工序时长调整等一系列优化改进措施，最终实现了污水处理站进水（主要为气化废水）指标基本稳定、SBR池出水指标全部合格的目标。
［关键词］ 甲醇装置；污水处理站；气化废水；水质指标；SBR池；影响因素；优化改进
［中图分类号］X703 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2020）05-0050-04
0 引 言
近年来随着国际石油价格的波动、甲醇汽油的推广使用以及甲醇制烯烃等关键技术的突破，国内外甲醇产业呈现蓬勃发展的态势。基于我国自身的资源禀赋，煤成为了我国甲醇生产最重要的原料。近10多年来，国内煤制甲醇装置大批上马，其带来的“三废”问题不容忽视，如今环保标准不断升级，煤制甲醇工艺又较复杂，各工段工艺不尽相同，其生产过程中产生的污染物均不同，环保问题尤为突出。
某企业400 kt/a甲醇装置采用分子筛净化及液体内压缩空分、德士古水煤浆加压气化、低温甲醇洗、绝热-管壳外冷复合式甲醇合成、四塔精馏、克劳斯硫回收等工艺技术，生产废水主要有煤气洗涤废水（气化废水）、变换冷凝液、甲醇精馏残液、低温甲醇洗废水、硫回收尾气急冷水、火炬密封水、分析化验废水及生活污水等。由于装置建设于2004年，当时国内化工行业正处于大发展初期，对环保要求不高，没有统一的标准，导致部分环保设施后续建设，后续建设的环保设施产生的废水需一并处理，废水量的明显增加给污水处理系统带来巨大的压力；后经调整改造，甲醇精馏残液、低温甲醇洗废水、硫回收尾气急冷水、火炬密封水由气化系统制浆工序消化后，剩余的少量废水混入煤气洗涤水（气化废水）外送污水处理站处理，但随着新建装置的增加，污水水量及污染物逐渐增加，导致污水处理站来水水质指标波动，进而造成污水处理站出水指标波动，甚至出现严重超标的现象。
1 污水处理系统简况
1.1 工艺流程简介
污水处理站来水（主要为气化废水），经调节池后加压进入混凝沉淀池与生活污水混合，再经旋流澄清器处理后自流进入中间水池Ⅰ，之后由中间水池Ⅰ提升泵送入SBR（序批式活性污泥法）反应池处理；处理后由滗水器将上层清液排出，出水达到国家二级排放标准，通过地下管网送入市政管道排放，反应池内剩余污泥则由污泥泵排至污泥池，经污泥浓缩罐浓缩后由带式压滤机压滤，滤饼外运。
污水处理站设计处理能力为120 m3/h，两座SBR反应池交替工作，一个工作周期为8 h，包括进水曝气120 min、好氧曝气110 min、厌氧搅拌100 min、静止沉淀60 min、排水90 min；采用非限制性曝气，每座SBR反应池内设置6台碟式射流曝气器和1台剩余污泥泵。
1.2 废水水质及排放标准
污水处理站设计处理能力120 m3/h（2 880 m3/d），包括生产废水（主要是气化废水）88 m3/h、生活污水10 m3/h、生产水及雨水22 m3/h。设计污水处理站进水水质指标：温度40 ℃，压力0.5～0.6 MPa，pH 6～9，总溶解固体≤2 400 mg/L，SS≤350 mg/L，NH3-N≤250 mg/L，甲酸盐≤530 mg/L，氯化物≤286 mg/L，硫化物＜1 mg/L，CODCr≤500 mg/L，BOD5≤200 mg/L，[Ca2+]=220～250 mg/L。设计SBR池混合进水水质：COD≤462 mg/L，NH3-N≤208 mg/L，氰化物≤0.5 mg/L，硫化物≤1 mg/L。
废水经污水处理站处理后，要求出水水质满足《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）二级排放标准，即 pH 6～9、NH3-N≤25 mg/L、COD≤150 mg/L、BOD≤30 mg/L、SS≤150 mg/L。
1.3 主要设备及其参数
（1）调节池：有效容积810 m3/h，为半地下式混凝土结构，污水停留时间为9.2 h。
（2）SBR池：有效容积2 150 m3；采用型号为XDT-600型旋转式滗水器，滗水器排水量600 t/h；采用蝶式射流曝气器，每池设有6台曝气器；采用多级离心风机曝气，离心风机风压58.8 kPa、风量120 m3/min；循环泵采用200WL430-6-15立式离心泵，扬程6 m、流量430 m3/h，共12台。
2 优化前污水处理站运行状况
优化前污水处理站进水（主要为气化废水）及SBR池出水水质情况见表1。可以看出，气化废水NH3N含量远超设计值（设计NH3N≤250 mg/L），出水指标出现波动，甚至出现严重超标现象，污水处理站必须进行优化改进。
3 影响因素分析与优化改进
3.1 温度的影响
3.1.1 问题分析
不同温度下氨氧化菌的氨氧化速率不同，硝化反应适宜的温度为5～35 ℃，随着温度的升高，硝化反应速率增大，但温度达到30 ℃以上时，硝化反应速率的增幅就会下降，这是因为温度超过30 ℃时蛋白质变性降低了硝化菌的活性；而当温度低于5 ℃时，硝化菌的生命活动几乎停止[1]。气化废水温度较高，达70 ℃，与生活污水混合后温度仍高达50 ℃，硝化菌无法生长。
3.1.2 优化改进
（1）增设冷却塔对气化废水进行冷却，冷却塔用方形无填料喷雾式，型号YJGWL-200P，冷却塔设计进水温度≤55 ℃、出水温度33 ℃，配套风机直径3 400 mm、风量178 600 m3/h。
（2）SBR池曝气后池水温度较低，为保证SBR池内水温能够在30 ℃左右，以保持较高的硝化反应速率，控制SBR池进水温度在35 ℃左右，冬季时进水温度进一步提高，保证SBR池内水温不低于30 ℃。
3.2 碳氮比及甲醇投加方式的影响
3.2.1 问题分析
SBR池进水COD约500 mg/L、NH3-N 含量约310 mg/L，将COD看作全部可生化物质，C∶N=2∶1，而原则上生化系统微生物生长适宜的营养成分比例为C∶N∶P=100∶5∶1[2]，可以看出，SBR池进水碳氮比严重失调，不利于微生物生长。为提高生化系统的碳氮比，进水时投加甲醇，但大量碳源进入SBR池中，曝气阶段时，因底物充足，异养菌有氧代谢，大量消耗氧气和微量元素，而硝化菌为自氧菌，代谢能力差，氧被争夺，难以形成优势菌种，其硝化反应受到抑制；而反硝化菌为异养菌，不添加甲醇提高碳源，没有底物就无法生长，影响反硝化反应的进行。
3.2.2 优化改进
更多内容详见《中氮肥》2020年第5期