馬家驊
（天津石化公司，天津 300271） 摘要：化工、化纖工業(yè)廢水，尤其是高濃度PTA、PET生產(chǎn)廢水處理難度大、費(fèi)用高、占地多。對(duì)PTA、PET生產(chǎn)廢水利用空曝+純氧曝氣工藝對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行了改擴(kuò)建，在裝置開車菌種培養(yǎng)20d后處理廢水達(dá)標(biāo)排放，COD＜100mg/L，再將排放水進(jìn)一步深度處理后出水達(dá)中水標(biāo)準(zhǔn)，COD＜50mg/L，可回用作工業(yè)循環(huán)水補(bǔ)充水，綠化、沖廁用水。
關(guān)鍵詞：污水處理；接觸氧化+純氧曝氣；污水回用；中水；效益
中圖分類號(hào)：X78
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
文章編號(hào)：1009-2455(2001)03-0026-03 概況 為給天津石化公司新建20×104t/a聚酯5套工藝裝置配套，天津石化公司對(duì)原污水處理廠進(jìn)行了改擴(kuò)建。改擴(kuò)建內(nèi)容為污水處理能力由原450t/h擴(kuò)大到1245t/h；污水回用能力由200t/h擴(kuò)大到400t/h。污水處理系統(tǒng)已于2000年4月改擴(kuò)建完成并投用，做到一次投用成功，并處理污水達(dá)標(biāo)排放。 1 污水來(lái)源及水質(zhì)水量 天津公司20×104t/a聚酯建成后新、老化工、化纖污水總量最高達(dá)1245t/h，COD總量52.8t/d，其中高濃度化工、化纖污水（COD＞1000mg/L）約有376t/h，中、低濃度生產(chǎn)生活污水（200＜COD＜1000）約有869t/h。具體如表1所示。 表1 污水廠污水來(lái)源狀況| 序號(hào) | 名稱 | 主要成分 | 水量/(t·h-1) | COD/(mg·L-1) | pH | | 1 | 原化工含油污水 | 少量油 | 300 | 200 | 6～9 | | 2 | 原化工氧化污水 | 醋酸、甲醇、對(duì)苯二甲酸等 | 40 | 10000 | 2～4 | | 3 | 原滌綸有機(jī)污水 | 滌綸油劑 | 13 | 10000 | 4～7 | | 4 | 原生活污水 | | 300 | 200 | 6～9 | | 5 | 新增PTA污水 | 醋酸、對(duì)苯二甲酸 | 185 | 5700 | 4～6 | | 6 | 新增PET污水 | 滌綸油劑 | 68.2 | 5000 | 5～7 | | 7 | 新增PX裝置污水 | 少量油、Cl-、S2-、NaOH | 60 | 1000 | 6～9 | | 8 | 新增動(dòng)力站污水 | | 16.5 | 500 | 6～9 | | 9 | 新增其它配套裝置污水 | | 33 | 400 | 6～9 | | 10 | 新增生活污水 | | 26 | 400 | 6～9 | | 11 | 新增清凈下水 | | 403 | 200 | 6～9 | | 合計(jì) | | | 1244.7 | | | 注：PTA為對(duì)苯二甲酸 PET為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 處理后的水況要求如表2所示。 表2 處理后水況要求| 序號(hào) | 排放要求 | COD/(mg·L-1) | pH | 水量(t·h-1) | | 1 | 達(dá)標(biāo)排放 | ＜100 | 6～8 | 800 | | 2 | 原中水 | ＜40 | 6～8 | 200 | | 3 | 新增中水 | ＜50 | 6～8 | 200 | 2 污水處理改造擴(kuò)容工藝方案的選擇[1] 從表1可以看出20×104t/a聚酯新增污水中以PTA（對(duì)苯二甲酸）裝置酸性污水最多，PET（聚酯）裝置次之，所以對(duì)新增裝置污水處理實(shí)際上是對(duì)PTA污水的處理兼顧PET污水。
國(guó)內(nèi)現(xiàn)有PTA污水處理工藝采用兩級(jí)好氧或厭氧+好氧。具體情況見(jiàn)表3。 表3 4個(gè)廠處理污水情況比較| 廠名 | 處理方法 | 處理水量/
(m3·h-1) | 進(jìn)水COD/
(mg·L-1) | COD去除率/
% | 開車需用/
月 | 出水COD/
(mg·L-1) | 容積負(fù)荷/
(kg[COD]·m-3·d-1) | 備注 | | 揚(yáng)子石化 | 厭氧+好氧 | 350 | 6300 | 76.2 | 6 | 1500 | 3 | 需繼續(xù)處理 | | 儀怔化纖 | 厭氧+好氧 | 128 | 6300 | 90 | 6 | 600 | 2.1 | 需繼續(xù)處理 | | 烏石化廠 | 兩段好氧 | 60 | 5000 | 98 | 1 | ＜100 | 2.1 | 達(dá)標(biāo)排放 | 天津石化
原處理污水 | 兩段好氧
(空曝+純氧曝) | 53 | 10000 | 99 | 1 | ＜100 | 2.66 | 達(dá)標(biāo)排放 | 注：以上數(shù)據(jù)均為1998年以前運(yùn)行數(shù)據(jù) 天津石化公司原DMT（對(duì)苯二甲酸二甲酯）污水（其組份和性質(zhì)類似PTA污水）處理方法為接觸氧化（空曝）+純氧曝氣工藝。其純氧曝氣池為密閉式，高純氧氣直接輸入池內(nèi)，利用曝氣機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)攪拌污水，使氧氣充分與污水接觸，該工藝流程短，占地少，污泥量較少，處理效果好，高濃度廢水可經(jīng)兩段處理后達(dá)標(biāo)排放。
由于該工藝成熟，且水質(zhì)主要成分與新建PTA裝置污水相似，原污水處理廠比鄰空分廠，高純度氧氣來(lái)源充分。如果將新污水與老污水放在一起處理，可以充分依托老廠，通過(guò)適當(dāng)改造擴(kuò)建，既節(jié)約用地也可節(jié)約投資，同時(shí)還能做到污水處理綜合利用，故決定新改擴(kuò)建的污水處理仍采用空曝+純氧曝氣工藝。 3 污水處理工藝簡(jiǎn)介（空曝+純氧曝法）[2] 由于新建20×104t/a聚酯各裝置的廢水均集中送原污水處理廠，所以污水處理廠的改造擴(kuò)建工作的設(shè)計(jì)思想是：將新老工藝統(tǒng)一模式；新老污水統(tǒng)一安排；新老設(shè)施統(tǒng)一考慮；處理后的污水統(tǒng)一利用。污水處理改擴(kuò)建工藝流程見(jiàn)圖1： 
流程說(shuō)明：
新增PTA廢水、PET廢水和原化工有機(jī)廢水屬高濃度污水，通過(guò)各自管道送入新建的中和配水池，在此調(diào)整pH值并用空氣攪拌使之混勻。事故狀態(tài)時(shí)污水可送入調(diào)節(jié)池（新建）儲(chǔ)存，正常時(shí)逐漸返回中和配水池。
中和配水池調(diào)整后的污水送入新建的均質(zhì)池，池內(nèi)用空氣攪拌并使加入的營(yíng)養(yǎng)鹽混合均勻后，送入接觸氧化池（舊池改造），污水在此進(jìn)行一段生化處理，一段生化處理后的污水提升到接觸氧化沉淀地（擴(kuò)建）進(jìn)行泥水分離，污泥排至儲(chǔ)泥槽，污水從池上溢流至混合池。
接觸氧化后的污水進(jìn)入混合池（舊池改造）后，再加入新增的芳烴裝置污水和原化工含油污水，池內(nèi)有空氣攪拌，使三種水混合均勻。該廢水用泵送入三個(gè)純氧曝氣池，Ⅰ為原純氧曝氣池（233m3/h）；Ⅱ新建大純氧曝氣池（處理量：770m3/h）；Ⅲ新建小純氧曝氣池（處理量：250m3/h）。三個(gè)純氧曝氣池為密閉式順流工藝流程，工作原理相同，只是系列Ⅰ、Ⅲ為一條生化處理線，系列Ⅱ?yàn)閮蓷l生化處理線。所有處理線均為一線四段，氧氣和污水從第一段進(jìn)入池內(nèi)并依次通過(guò)各段，使廢水逐步生化。廢水、廢氣由第四段排出。
混合池污水進(jìn)入純氧曝氣池的同時(shí)，低濃度生活污水和清凈污水也用泵泵入池中，使進(jìn)入池內(nèi)的污水COD調(diào)整到1500mg/L。
氧氣和污水進(jìn)入純氧曝氣池一段池，池內(nèi)裝有表曝機(jī)。氧氣和污水在池中經(jīng)隔氣板和隔液板順流到下一段，再由下一段表曝機(jī)再曝氣直至第四段。經(jīng)純氧曝氣池后，出水COD可小于100mg/L，去除率達(dá)93％。通過(guò)四段連續(xù)曝氣而使氧氣利用率可達(dá)88％～90％，其四段好氧量分配比大約為50:26:15:9。氧氣消耗＜1.2m3/t廢水（設(shè)計(jì)值）。
純氧曝氣池中沒(méi)有在線溶解氧檢測(cè)儀，COD檢測(cè)儀等，檢測(cè)數(shù)據(jù)送入DCS系統(tǒng)，池內(nèi)同時(shí)設(shè)有烴含量超標(biāo)報(bào)警和連鎖。通過(guò)DCS系統(tǒng)的控制對(duì)污水進(jìn)量、氧氣進(jìn)量、氧氣轉(zhuǎn)化量、尾氣氧含量、池中污水COD等檢測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整來(lái)達(dá)到污水處理自動(dòng)化和安全生產(chǎn)。
純氧曝氣后的污水分別進(jìn)入終沉池。終沉池為幅流式，配有旋轉(zhuǎn)刮泥機(jī)。泥水在此分離后，活性污泥大部分回流到純氧曝氣池（增加反應(yīng)活性），多余部分進(jìn)入儲(chǔ)泥槽。污水從池上部溢流達(dá)標(biāo)排放。表4為純氧曝氣池投入運(yùn)行后幾個(gè)月的數(shù)據(jù)。 4 污水綜合利用 由于天津地區(qū)水資源嚴(yán)重缺乏，天津石化公司新建20×104t/a聚酯工程建成后用水量新增(3-4)×104t/a，為節(jié)約用水，在這次污水廠改擴(kuò)建中增加了污水回用的內(nèi)容，其流程如下： 
通過(guò)上述處理，使出水（中水）COD≤50mg/L，濁度≤10度，達(dá)到“生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”（CJ25.1-89）。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。
該中水主要用于工業(yè)循環(huán)水補(bǔ)充水，廠區(qū)綠化用水，同時(shí)也部分送生活區(qū)沖廁用。改擴(kuò)建后中水能力達(dá)400t/h。
其中，污水廠原有中水（回用污水）200t/h，新建重水200t/h，新建中水全部用于循環(huán)水補(bǔ)充水。
天津20×104t/a聚酯原設(shè)計(jì)循環(huán)水補(bǔ)充水400t/h，現(xiàn)利用中水200t/h，新鮮水減少用200t/h，則節(jié)約新鮮水160×104t/a（按年運(yùn)行800h計(jì)）。大津石化公司從120km外取水，成本2.2元/t，從污水達(dá)標(biāo)排放開始，進(jìn)一步深度處理成不需1.00元/t。則(2.2-1)×10=192萬(wàn)元/a。污水回用工程從絮凝沉降開始到中水產(chǎn)出包括中水泵房及循環(huán)水補(bǔ)水線，工程投資大約400萬(wàn)元，則400/192=2.1a可回收投資。
由于使用中水做循環(huán)水，不僅減少新鮮水用量，也相當(dāng)于每年少排污160×104t水，加上排污費(fèi)和污水處理費(fèi)則每使用1t新鮮水相當(dāng)于4元成本費(fèi)，隱性效益為1.8×160=288萬(wàn)元（污水處理費(fèi)未計(jì)入）。 表4 純氧暖氣經(jīng)沉地各月操作數(shù)據(jù)| 日期/月 | | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | | 進(jìn)水量/(t·h-1) | PTA | 124 | 123 | 155 | 167 | 179 | 214 | 181 | | | | PET | 12.3 | 7.6 | 8 | 17 | 17 | 19 | 18 | | | Ⅰ（原） | 最高 | 96 | 124 | | | 58 | 90 | 50 | | | | 最低 | 29 | 21 | 停 | 停 | 41 | 31 | 28 | | 純氧曝氣 | 平均 | 51.8 | 37 | | | 47 | 48 | 38 | | 終沉池出水COD | Ⅱ（大） | 最高 | 53 | 77 | 121 | 74 | 114 | 69 | 77 | | | | 最低 | 29 | 21 | 28 | 45 | 66 | 37 | 30 | | | | 平均 | 37.54 | 35 | 79.18 | 57 | 90 | 49 | 45 | | | Ⅲ（小） | 最高 | 142 | | | | | | | | | | 最低 | 22 | 停 | 停 | 停 | 停 | 停 | 停 | | | | 平均 | 42 | | | | | | | | 中水COD | 最高 | 48 | 67 | 68 | 52 | 54 | 48 | 42 | | | | 最低 | 14 | 13 | 16 | 19 | 25 | 18 | 12 | | | | 平均 | 26.57 | 32.78 | 47.47 | 35 | 36 | 30 | 25 | 從表內(nèi)數(shù)據(jù)看：①污水總量尚未達(dá)到設(shè)計(jì)量，故有一個(gè)純氧曝氣池未使用；②使用的曝氣池出水平均值大大低于100mg/L，說(shuō)明純氧曝氣工藝處理高濃度PTA污水是可行的。 表5 生活條用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[3]和各月實(shí)際分析數(shù)據(jù)表[4]| 項(xiàng)目 | 廁所沖洗便器城市綠化（標(biāo)準(zhǔn)） | 9月 | 10月 | 11月 | 12月 | | 濁度/度 | 10 | 5.72 | 2.32 | 4.33 | 2.88 | | 溶解性固體/(mg·L-1) | 1200 | | | | | | 懸浮性固體/(mg·L-1) | 10 | 64 | 23 | 59 | 37 | | 色度/度 | 30 | 35 | 15 | 15 | 5 | | 臭 | 無(wú)不快感 | 無(wú) | 無(wú) | 無(wú) | 無(wú) | | pH值 | 6.5～9.0 | 6.6 | 6.9 | 6.98 | 6.7 | | BOD/(mg·L-1) | 10 | | | | | | COD/(mg·L-1) | 50 | 18.5 | 34.7 | 30 | 21.8 | | 氨氮/(mg·L-1) | 20 | 未檢出 | 2.23 | 4.62 | 3.39 | | 總硬度(CaCO3計(jì))/(mg·L-1) | 450 | 396.4 | 323 | 229.2 | 394.4 | | 氯化物/(mg·L-1) | 350 | 345 | 335 | 375 | 364.5 | | 陰離子合成洗滌劑/(mg·L-1) | 1.0 | 0.71 | 0.69 | 0.16 | 0.22 | | 鐵/(mg·L-1) | 0.4 | 1.32 | 0.36 | 0.67 | 0.43 | | 錳/(mg·L-1) | 0.1 | 0.25 | 0.15 | 0.15 | 0.17 | | 總大腸菌群/(mg·L-1) | 3 | 2.4 | 2.3 | 10 | ＜3 | 從以上數(shù)據(jù)可以看出，出水水質(zhì)基本達(dá)到“生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)”（CJ 25.1-89）的要求。 5 結(jié)語(yǔ) ①天津石化公司因地制宜以純氧曝氣工藝處理化工、化纖污水在國(guó)內(nèi)尚屬首家，有較好的經(jīng)濟(jì)效和社會(huì)效益。
②純氧曝氣具有氣液共流能耗低，氧氣利用率高，污水停留時(shí)間短，裝置占地小，效率高，利于污泥沉淀分離的特點(diǎn)。廢氣排入大氣，可靠性、安全性強(qiáng)。
③廢水可綜合利用，不僅降低了總成本，而且節(jié)約了用水，保護(hù)了環(huán)境，利國(guó)、利民、利企業(yè)。 參考文獻(xiàn)：
[1]殷渝強(qiáng)．天津石化公司污水廠改擴(kuò)建調(diào)研報(bào)告[R]．天津：天津石化公司，1997．
[2]天津石化公司污水廠改擴(kuò)建初步設(shè)計(jì)文件[R]．北京：石油化工工程公司，1999．
[3]CJ25.1-89，生活條用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[S]
[4]天津石化公司污水廠改擴(kuò)建后操作數(shù)據(jù)和水質(zhì)分析報(bào)告[R]．污水廠，2000．
作者簡(jiǎn)介：
馬家驊（1943－），男，漢族，高級(jí)工程師，天津石化公司副總工程師、設(shè)計(jì)管理處處長(zhǎng) | 
