錦綸6生產廢水處理工藝設計及工程實踐

柯雄峰，陳曉英

(1.天津濱海旅游區(qū)公用事業(yè)發(fā)展有限公司 天津300480；2.天津市塘沽鑫宇環(huán)保科技有限公司 天津300450)

錦綸6生產廢水處理工藝設計及工程實踐

柯雄峰1，陳曉英2

(1.天津濱海旅游區(qū)公用事業(yè)發(fā)展有限公司 天津300480；2.天津市塘沽鑫宇環(huán)保科技有限公司 天津300450)

天津某生產錦綸 6切片的化工企業(yè)新建一座生產廢水處理站工程(350,t/d)，廢水處理工藝采用初沉池-缺氧-好氧(AN/O)-二沉池流程，工程工藝設計依據《室外排水設計規(guī)范》，并對缺氧-好氧(AN/O)工藝參數的選取進行了詳細闡述。工程建成后經過3個月的試運行，在進水ρ(CODCr)＝1,845～7,367,mg/L、ρ(NH3-N)＝37～84,mg/L時，經缺氧(HRT＝7.9,h)-好氧(HRT＝30.6,h)處理后出水，ρ(CODCr)≤500,mg/L、ρ(NH3-N)≤35,mg/L、CODCr和NH3-N去除率分別為 87.54%、95.41%和 42.22%、73.33%。工程試運行結果與設計基本一致，其工藝設計經驗可供借鑒與推廣。

錦綸6 己內酰胺 AN/O工藝 工藝參數

天津開發(fā)區(qū)某化工企業(yè)(以下簡稱“企業(yè)”)共設3條錦綸6切片生產線，其中100 t/d高性能錦綸6切片生產線2條。同時配套建設45 t/d生產線1條(輔線Ⅲ)，利用 2條主線回收余料生產工程塑料或BOPA拉膜切片。

本項目在生產過程中廢水產生量為350 m3/d，廢水主要來源于錦綸切片的廢水，其特點是高 CODCr、高含氮，成分復雜；主要污染物為己內酰胺、苯甲酸、甲苯、環(huán)己酰胺等。根據當地環(huán)保部門要求，出水執(zhí)行天津市《污水綜合排放標準》(DB 12/356-2008)中三級排放標準。

1 廢水水質分析

原水取自該化工企業(yè)車間排放口的生產廢水，廢水水質如表1所示。

由表 1 可知，ρ(BOD5)/ρ(CODCr)≥0.6，屬于可生化處理；ρ(BOD5)/ρ(TN)＞8，碳源充足，滿足生物脫氮要求，經分析廢水處理工藝可采用缺氧-好氧(AN/O)工藝。

另外，由于廢水來水懸浮物 SS值過高，因此缺氧-好氧(AN/O)工藝處理前段設置初沉池，工藝流程圖詳見圖1。

表1 水質情況一覽表(單位：mg/L)Tab.1 List of water quality conditions(Unit：mg/L)

2 工程設計難點及生物處理關鍵參數確定

2.1 工程設計難點

①國內同類型企業(yè)產生的廢水水質和水量差別較大，處理工藝也千差萬別，[1-3]而這些工程在設計時也缺乏相應的設計理論依據。

②廢水主要來源于聚合切片的萃取廢水，由于己內酰胺極易分解，在生物降解過程中轉化為 NH3-N，造成廢水中氨氮濃度較高，成為本工程處理的重點和難點之一。[4-5]

2.2 缺氧-好氧(AN/O)工藝關鍵參數確定

本工程處理工藝設計參照《室外排水設計規(guī)范》(GB 50014-2006)(2011版本)[6]和《活活性污泥工藝簡明原理及設計計算》[7]，采用國家標準及規(guī)范進行設計，具有推廣和借鑒意義。

2.2.1 硝化泥齡確定[7]

有硝化的廢水處理工程最小泥齡必須大于硝化菌世代周期，設計通常采用一個安全系數，以確保硝化作用的進行，其計算公式為：

式中：θco——滿足硝化要求的設計泥齡(d)；F——安全系數，取值范圍 1.45～1.80，本工程規(guī)模小取值1.80；3.4——水溫15,℃時保證最小硝化的泥齡。

本工程廢水最低水溫為 T＝17,℃，則本工程硝化泥齡 θco＝7.5 d。

2.2.2 MLSS濃度[7]

在其他條件不變的情況下，MLSS增大一倍，曝氣池容就減小一倍；MLSS減小一倍，曝氣池容就增大一倍。它直接影響基建投資，因此需要慎重確定。

在設計規(guī)范和手冊中，對 MLSS值推薦了一個選用范圍，如《室外排水設計規(guī)范》[6]推薦為 2.5～4.5,g/L，變化幅度都比較大，設計時不好操作。根據周雹[7]等人提出的如有初沉池，MLSS取值為 2.5～3.5,g/L，本工程取值3.0,g/L。

2.2.3 脫氮速率Kde[6]

《室外排水設計規(guī)范》中規(guī)定，脫氮速率[kgNO3-N/ kgMLSS·d]無試驗資料時，20,℃的 Kde值可采用 0.03～0.06,[kgNO3-N/kgMLSS·d]，可見取值變化較大。脫氮速率 Kde與混合液回流比、進水水質、溫度和污泥中反硝化菌比例等因素有關。混合液回流量大，帶入缺氧池的溶解氧多，Kde取低值；進水有機物濃度較高且較易生化降解時，Kde取高值。因此，本工程脫氮速率Kde取值0.06，計算本工程最低水溫 17,℃時的 Kde值為 0.048,[kgNO3-N/kgMLSS·d]。

3 主要構筑物設備設計參數

3.1 初沉池

由于廢水來水懸浮物 SS值較高，因此需要設置沉淀池以去除廢水中大部分無機質。

初沉池采用平流沉淀池，設置一組，表面負荷q＝0.8,m3/m2·h，水力停留時間 HRT＝1.5,h，有效水深H＝1.2,m。

3.2 調節(jié)池

由于廢水來水水質變化較大，一般需設置調節(jié)池以均勻水質和水量。調節(jié)池停留時間 HRT＝8.0,h，有效水深 5.5,m，設置潛水攪拌器 1臺，攪拌功率8,W/m3。[6]

3.3 缺氧-好氧(AN/O)工段

缺氧池容 Vn(m3)、好氧池容 Vo(m3)、混合液回流Ri比、需氧量O2(kg/d)和剩余污泥量ΔX計算參照《室外排水設計規(guī)范》[6]中公式 6.6.18-1～6.6.18-7、6.8.2和 6.10.3-1，詳細計算過程不再贅述，缺氧-好氧(AN/O)工藝關鍵參數計算結果如下：

①缺氧池容 Vn＝115,m3(HRT＝7.9,h)；

②好氧池容 Vo＝446,m3(HRT＝30.6,h)；

③混合液回流比Ri＝200%～300%；

④需氧量 O2＝682,kg/d(1.11,kg O2/kg BOD5)；

⑤最不利情況下剩余污泥量ΔX＝168,kg/d。

3.4 二沉池

受占地面積限制，AN/O出水沉淀池采用中心管沉淀池，沉淀池有效水力停留 HRT＝2.0,h，上升流速V＝0.000,4,m/s，有效水深 H＝3.2,m；沉淀池表面負荷 q＝0.80,m3/m2·h。

4 工程建設指標

4.1 工程內容及投資預算

工程新建設備間 1座(22.0,m×5.0,m)和半地下水處理構筑物 1座(20.3,m×13.0,m×5.5,m)，如圖 2所示。

工程土建預算為 191.87萬元，設備購置安裝預算為 120.05萬元，工程總投資 311.92萬元，噸水投資為0.89萬元。

4.2 運行費用

工程運行電耗為1.55,kwh/噸水，藥劑費0.06元/噸水。

圖2 污水處理構筑物平面布置圖Fig.2 Plane layout of wastewater treatment facilities

4.3 實際運行效果

工程自2013年11月份建成以來，運行效果見下表 2。

表2 運行結果數據Tab.2 List of operation result data

5 結論及分析

①在 75,d由于生產過程中原料泄露導致廢水水質惡化，出水水質未能達標。隔天(76,d)將備用風機啟用后，混合液回流比 Ri＝300%時，即使來水廢水水質遠遠超過設計值，出水仍能達標排放。

②由于廢水來水中懸浮物多為懸浮顆粒物，不易沉淀，初沉池沉淀效果不佳，后在此加入了 PAM，顯著提高了沉淀效果。

③二沉池污泥回用于缺氧-好氧(AN/O)池，從而使污泥硝化，成為生物脫氮系統(tǒng)中的內源碳，目前整個系統(tǒng)基本實現剩余污泥的“零排放”。

④由表 2可知，絕大部分時間，廢水出水水質均遠遠優(yōu)于排放標準，說明缺氧-好氧(AN/O)工藝參數較合理，評價偏保守，有利于實際運行，能確保廢水長期穩(wěn)定達標排放。

［1］高興廷. 錦綸-6生產廢水治理及綜合利用[J]. 工業(yè)用水與廢水，2001，1(34)：47-49.

［2］向雯. A/O2法處理己內酰胺廢水脫氮效果初探[J]. 岳陽師范學院學報(自然科學報)，2000，3(13)：48-51.

［3］劉芳，劉國華，張曼，等. 水解酸化/兩段生物接觸氧化法處理錦綸6生產廢水[J]. 中國給水排水，2007，23(5)：105-108.

［4］樹偉，陳季華，張曼. 錦綸生產廢水的深度處理研究[J]. 江蘇環(huán)境科技，2006，2(19)：28-32.

［5］胡茂剛，奚旦立，陳季華，等. 錦綸-6生產廢水的處理[J]. 工業(yè)用水與廢水，2003，1(34)：47-49.

［6］室外排水設計規(guī)范[S]. GB50014-2006. 北京：中國計劃出版社，2006年.

［7］周雹. 活性污泥工藝簡明原理及設計計算[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005.

Engineering Practice and Process Design of Wastewater Treatment in Polyamide-6 Granula Production

KE Xiongfeng1，CHEN Xiaoying2
(1. Tianjin Binhai Tourism Area Utilities Development Co., Ltd.，Tianjin 300480，China；2. Tianjin Tanggu Xinyu Environmental Protection Technology Co.，Ltd.，Tianjin 300450，China)

A waste water processing project(350 tons/day)was constructed in a polyamide-6 granula producer in Tianjin. Taking anoxic-aerobic(AN/O)process as the main process，the project’s engineering design was referenced to the Code for Design of Outdoor Drainage Engineering and process parameters of the AN/O process were elaborated. After a 3-month trial run，when ρ(CODCr)＝1,845～7,367 mg/L and ρ(NH3-N)＝37～84 mg/L for the influent，ρ(CODCr)≤500 mg/L and ρ(NH3-N)≤35 mg/L for the final effluent after treatment of Anoxic(HRT＝7.9,h)-Aerobic(HRT＝30.6 h)，the removal rate of CODCrreached 87.54% and 95.41% and the removal rate of NH3-N reached 42.22% and 73.33%. Results of the pilot run were basically consistent with the design，indicating that the experience could be referred and popularized by other similar wastewater treatment projects.

polyamide-6；caprolactam；AN/O process；process parameters

TQ319

A

1006-8945(2014)10-0018-03

2014-09-09