水解酸化-两级厌氧工艺处理高浓度甲醇废水

水解酸化-两级厌氧工艺处理高浓度甲醇废水3马文成韩洪军(哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室,黑龙江哈尔滨150090)曲江王怀成(哈尔滨汽化厂,黑龙江哈尔滨150001)摘要采用水解酸化-两级厌氧工艺处理高浓度甲醇废水,结果表明:该工艺具有良好的处理效能,当进水COD在7000～11000mgΠL时,出水COD浓度可降低到600mgΠL以下;两级厌氧系统总的COD去除率可达到90%～9215%;同时该工艺具有启动速度快,耐冲击负荷能力强的特点。关键词高浓度甲醇废水水解酸化两级厌氧工艺3国家“973”重点基础研究发展计划(2004CB4185);国家“863”高技术研究发展专项经费资助(2003AA601090)。0引言高浓度甲醇废水主要来源于甲醇精馏塔底部排出的蒸馏残液,COD浓度一般为8000～20000mgΠL,废水可生化性高[122]。目前国内外高浓度甲醇废水处理主要以厌氧工艺为主,包括:传统UASB工艺[327],AF+UASB组合工艺[8],ASBR工艺等[9]。但在实际工程运用中,由于容积负荷剧烈波动,传统单级或单相厌氧系统存在着“酸化”的风险,总体上难以确保系统的经济运行和稳定达标。哈尔滨某煤化工企业由于原煤煤质变差和精馏装置老化等因素,导致其甲醇车间所产生的甲醇废水中有机污染物浓度偏高,水质波动剧烈。因此,采用水解酸化-两级厌氧工艺对高浓度甲醇废水进行处理,以减轻后续好氧工序的负荷,实现废水稳定达标排放。1水质特点及工艺选择111设计废水水量及水质废水的处理水量为240m3Πd,有机污染物浓度高且变化范围较大;废水的BOD5ΠCOD约为0142;营养成分单一,缺少N、P等营养元素;由于甲醇生产车间所设置的调节池较小,因此废水水温,pH值波动范围较大。废水水质如表1所示。表1甲醇废水水质水温Π℃pHCODΠ(mg·L-1)SSΠ(mg·L-1)主要污染物质35～75516～8154000～20000300甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、22丁醇、石蜡112工艺流程选择根据废水的具体特点,结合高浓度甲醇废水处理最新的技术,同时考虑到工程投资和运行管理费用确定了水解酸化-两级厌氧工艺为主要流程的处理系统,处理流程如图1所示。图1工艺流程2处理构筑物设计废水首先进入水解酸化反应器,复杂的有机物质被转化为小分子酸、醇,如乙酸等;而后进入调节缓冲混合器中,通过投加碱性药剂和蒸汽加温等措施使废水满足厌氧反应器的进水要求;废水依次进入一级、二级厌氧反应器,在这里产甲烷菌将甲醇、乙酸、CO2、H2等小分子物质转化成CH4、CO2。211水解酸化反应器设置升流式水解酸化反应器1座,碳钢结构,直径5m,有效高度9m,总高度10m,有效容积176m3,平均停留时间1716h。水解酸化反应器内在不同高度设有2台的潜水搅拌器,正交布置,交替运行,以维持酸化罐内液体混和均匀,防止固形物沉淀并且优化pH控制。反应器内设有pH值和温度连续监控装置,进水水质异常时,系统将自动发出报警信号,并自动关闭进水泵。反应器加盖密封,并内设引风设备,将产生的废气排入废气吸收塔处理。水解酸化反应器的主要作用是对原水的pH值进行调整,将污水中的57环境工程2008年6月第26卷第3期有机污染物通过发酵菌和产酸菌的作用转化为有机脂肪酸(VFA),为后续的厌氧反应器的运行创造最佳条件。212调节缓冲混合器设置调节缓冲混合器1座,碳钢结构,直径112m,有效高度314m,总高度为315m,有效容积319m3,在不同高度分别设置进水管、回流管、循环管、蒸汽投加管、碱液投加管和出水管,并在出水管路处安装pH和温度连续监控装置,以实现碱液投加和蒸汽投加的自动化控制。213两级外循环厌氧反应器设置外循环厌氧反应器2座,串联运行,反应器单体均选用哈尔滨工业大学的专利产品(专利号:ZL0315765715)外循环厌氧反应器。该反应器采用外循环和内循环相结合的方式,促进颗粒污泥的形成;采用旋流式配水系统,为反应器提供良好的生物条件和水力条件;采用小间距多层三相分离装置,提高泥、水、气的分离效果。一级厌氧反应阶段称为粗处理段,容积负荷高,COD去除率高,回流液具有很强的缓冲能力,可以有效稳定反应器内的pH值;二级厌氧反应阶段称为精处理段,进一步降解剩余有机物质,同时有效截流从一级反应器中洗出的轻质污泥,处理效果稳定,出水水质好。罐体采用碳钢结构制造,直径5m,有效高度15m,总高度16m,有效容积294m3,平均停留时间2914h,顶部设有出水回流管线和小间距多层三相分离装置,底部设有旋流配水装置,出水管道处安装pH和温度连续监控装置。所收集的沼气经过消泡后引至工厂的低压储气罐内储存,再送厂区燃气锅炉内进行综合利用。3工程调试311水解酸化反应器的调试水解酸化反应器的种泥来自