基于IC厭氧反應器的工業廢水處理工藝初步設計

王 旭

(遼寧省冶金地質勘查局四O三隊，遼寧 鞍山 114038)

基于IC厭氧反應器的工業廢水處理工藝初步設計

王 旭

(遼寧省冶金地質勘查局四O三隊，遼寧 鞍山 114038)

高濃度工業廢水的綜合治理成為水處理領域的一大難題。面臨高額的廢水處理成本以及環保政策的巨大壓力，如何對工業廢水進行資源化利用，降低處理成本，同時帶來額外經濟效益，這已經成為業內廣泛研究的重點課題。本文主要講述了基于IC技術的某工業廢水處理工藝設計，以期為相關工程提供理論參考。

IC；工業廢水處理；設計

1 項目簡介

2 工藝描述

廢水處理廠的工藝流程有預處理、除磷處理、厭氧處理、好氧處理、深度處理和化學品投放等步驟。以下詳細描述每個工藝流程。

2.1 廢水預處理

論文中預處理是去除懸浮固形物、水質水量均衡等物化的預處理。預處理包含的池子有初沉池、調節池、事故池。初沉池：經過廢水泵混合的廢水進到 2 座初沉池。初沉池為斜板沉淀器，廢水 SS 經過沉淀器中依靠重力下沉，沉降污泥收集到沉淀器底部，通過初沉池污泥泵排至現有污泥處理系統。懸浮物被沉淀去除后的上清液流至事故池或者調節池。調節池：污水到2000m3有效容積的調節池，將污水與調節池的原水混合來均衡水質水量，防止固形物沉淀使其均勻混和，在池中裝有潛水的攪拌設備。調節池有液位計來監測液位，液位不在正常范圍會報警，也能控制調節池內的提升泵。pH 通過投加 NaOH來自動調節。將調節池內的輸送至循環池。事故池：若前面排放異常，原水或初沉池中的水直接排放到667m3有效容積的事故池。把事故池的污水輸送至調節池[1]。

2.2 厭氧處理

循環池：經預處理后的廢水泵入有效容積為145m3的循環池，同時IC出水經立管脫氣后自流到循環池。在循環池的調解下，IC反應器的進水流量可以恒定，維持上流速度，使IC反應器上沒有懸浮物質，防止反應器內積累惰性的懸浮物質；循環罐可以使IC反應器內的生物穩定生長，調節pH值過程同時降低堿量的使用，也可以使廢水中的毒性物質稀釋至甲烷菌可承受濃度這樣就會使 IC反應器內甲烷菌有較高的活性。pH通過投加 NaOH來自動調節。若pH和溫度都能達到進水條件，IC的供料泵把廢水輸送到 IC反應器。IC厭氧反應器：廢水經循環池泵到IC厭氧反應的池中，單體容積1190m3(直徑8m，高度24m)。控制閥、進料泵及電磁流量計自動調節IC反應器的進水流量，時刻記錄反應器出水的溫度和pH值。在IC反應器系統中，厭氧顆粒污泥將污水中有機污染物轉化成沼氣，達到凈化廢水的目的[2]。

2.3 好氧和除磷處理

IC出水首先進入到好氧除磷單元進行COD和磷酸根的進一步降解，好氧和除 磷處理系統包括 PHOSPAQ反應器和二沉池。(1)除磷反應器：原厭氧系統的出水和IC反應器的出水同時輸送至2個除磷的反應設備中，單體有效容積583m3。在曝氣池中發生實質性的COD到CO2和H2O轉化。一些有機污染物轉變成污泥，系統的污泥量由于有機污染物轉化而增加，因此曝氣池的污泥量也要升高。保持曝氣池內原設定的污泥量，系統中剩余污泥一定要取出。同時，在該系統中，調節適當的 pH值，使廢水中含有的高濃度的氨氮、鎂離子和磷酸根離子能夠結合成鳥糞石，使大部分磷酸根在此去除。三臺鼓風機( 兩用一備)同時向好氧池內輸送空氣，單個鼓風機風 量38m3/min，風壓0.8bar，采用微孔的方式曝氣，曝氣頭約560。曝氣頭曝氣能力為 5m3/h/個。(2)曝氣池：除磷池處理后的廢水至好氧池。在好氧池中可以去除污水中的COD，發生的硝化作用能把氨氮變成硝態氮。在曝氣池中把COD轉化成H2O和CO2，一些有機污染物轉變成污泥，系統的污泥量由于有機污染物轉化而增加，因此曝氣池的污泥量也要升高。原先預設為保持曝氣池的污泥量，一定要取出系統中剩余污泥。(3)二沉池：設計1座直徑 15m的二沉池，經曝氣池的泥水混合物流至二沉池，在二沉池中利用重力沉降的活性污泥分離處理后的廢水。二沉池底部的污泥斗收集沉淀的污泥，一部分的活性污泥回送至曝氣池，剩下的排放到污泥的處理系統中。經過處理后廢水自流到混凝反應池[3]。

2.4 深度處理

生化系統治理的廢水仍含有一些含量的惰性COD，生物不能降解這些COD，去除它必須使用物化方法。深度處理單元同時還有除磷的功能。

2.5 污泥處理

污水處理廠的多余污泥要進行利用、收集、處理。污泥的干固物量較低，一定要用機械的脫水機脫水這樣可以增大污泥的干固物量。剩下活性的污泥回送污水系統中。污泥有初沉池的污泥、好氧剩余的污泥以及化學的污泥等等。污水每日生產絕干的污泥量約2300kg/d。

2.6 沼氣處理

反應器的COD負荷對IC反應器的沼氣量造成影響。COD的負荷跟產生氣量呈正比關系。在IC反應器上的緩沖區域收集的沼氣需要處理一下。沼氣處理設備和IC反應器都是封閉系統，沼氣在沼氣處理設備中燃燒，不能擴散到周邊環境中。

(1)沼氣流量：沼氣的流量計測試IC反應器的沼氣含量。沼氣流量大小表示反應器中的生物活性，調控到達反應器內污水的COD負荷率。反應器內污水的COD負荷與產氣量呈正比關系，當COD負荷大表示產生異常，“沼氣多流量”就會報警，進水的量應該重新設定。根據設定值，IC反應器的平均沼氣產量大約是 6600Nm3/d。(2)沼氣穩壓柜：沼氣進入容積為 30m3的沼氣穩壓柜。用碳鋼板制成穩壓柜的罐壁浮頂能夠移動，浮頂有配重塊，沼氣系統的壓力250到300mm的水柱。浮頂與罐體用柔軟的聚酯物連接，浮頂能上下的浮動，增大、減小穩壓柜的容積可以穩定壓力。穩壓柜的氣位使用物位計來測試。(3) 沼氣燃燒器：沼氣穩壓柜內產生的沼氣流入 沼氣燃燒器，其最大燃燒力600m3/h。沼氣燃燒器控制著沼氣穩壓柜的氣位。若沼氣穩壓柜的氣位到達一定程度，點火閥會自動打開，點火器會自動啟動，火苗燃燒時溫度探頭會探測到高溫。沼氣柜的氣位到某個數值，會自動打開主燃燒器的控制閥，火苗燃燒沼氣，沼氣穩壓柜的氣位降至某個數值，主燃燒設備的調控閥會被關閉，火苗仍然燃燒。沼氣的燃燒溫度比815℃高。物位計檢測沼氣的穩壓柜內的液位值。沼氣經濟潛力巨大，脫硫處置后可以送鍋爐燃燒和發電。(4)冷凝水箱：厭氧反應器產生沼氣飽和的水氣，沼氣的溫度下降水會冷凝析出。冷凝水箱分離、收集凝結水，沼氣不會從排水管中泄漏，在冷凝水箱內水封的深度不低于 650mm。冷凝水箱中由廠區供水系統和一液位開關來保證水封液位。

2.7 化學品投加單元

該廢水處理項目設有5套化學投藥系統用來投加堿、氧化鎂、混凝劑、絮凝劑(2 套)。

(1)堿投加系統：本方案設計一套NaOH的投加系統，在廢氣處理系統、厭氧處理系統、深度處理系統中使用。容積為10m3的NaOH儲罐用來存放 30%的液堿。30% NaOH溶液利用卸料泵從槽車打進貯罐。氫氧化鈉貯罐中有液位計持續檢測液位，并操控NaOH卸料泵和 NaOH投加泵的開關。兩臺堿投加泵(一用一備)和相應的閥門向循環罐和滌氣塔中投加NaOH溶液分別用以控制pH和用于堿洗液的補充。該罐有排空管。(2)混凝劑投加單元：本方案設計一套混凝劑的投加系統，用在混凝反應池。一個容積為10m3的FeCl3儲罐用于貯存40%的FeCl3。40% FeCl3溶液通過卸料泵從槽車打到貯罐。FeCl3貯罐配備液位計持續檢測液位，并操控FeCl3卸料泵和FeCl3投加泵的開關。通過兩臺FeCl3投加泵(一用一備)向混凝反應池進行投加。 該罐有排空管。(3)氧化鎂投加單元：本方案設計一套氧化鎂的投加系統，用在混凝反應池中。2個容積為15m3的氧化鎂溶解罐的作用是溶解氧化鎂。溶解罐配有液位計持續檢測液位，并控制氫氧化鎂投加泵的開關。通過兩臺氫氧化鎂投加泵(一用一備)向PHOSPAQ進行投加。該罐有排空管。(4)絮凝劑的投入單元(混凝系統)：本方案設計一套絮凝劑的投加系統，用在深度處理系統中。本方案投加的絮凝劑為PAM，通過絮凝劑螺桿泵向加藥點投加絮凝劑以助于更好的形成絮體。因為投加絮凝劑量大，運用自動的絮凝劑制備單元。絮凝劑干粉將自動與水混和適當的稀釋率來滿足要求。當絮凝劑單元的液位降至某個低值時，自動啟動絮凝劑制備系統。用絮凝劑自動制備單元可以準確地調整絮凝劑的進料速度以適應需要和防止投加過量。(5)絮凝劑投加單元(脫水系統)：本方案設置一套絮凝劑投加系統，用于脫水系統。本方案投加的絮凝劑為PAM，通過絮凝劑計量泵向加藥點投加絮凝劑以助于更 好的污泥脫水。因為投加的絮凝劑量大，要用自動的絮凝劑制備單元。絮凝劑干粉將自動與水混和適當的稀釋率來滿足要求。當絮凝劑單元的液位降到某個低值時，自動開啟絮凝劑制備系統。用絮凝劑自動制備單元可以準確地調整絮凝劑的進料速度以適應需要和防止投加過量。

3 結 論

本項目初步設計日處理量為2000m3/d的工業廢水處理工藝，主要運用IC厭氧反應器技術，初步預測其在達到預處理的效果上，還能夠在沼氣回收利用以及厭氧污泥這塊產生部分經濟效應，能夠綜合利用該濃度廢水的高BOD的特點，進行合理有效的資源化。該初步設計方案在國內外類似項目具有一定的借鑒意義，值得推廣，期待其能在更多的新建項目中得以運用。

[1]趙蘭榮.IC厭氧反應器處理12000m3/d高濃度核苷發酵廢水應用研究[D].華南理工大學，2013.

[2]張嫻嫻.厭氧內循環(IC)反應器處理有機廢水特性研究[D].重慶大學，2005.

[3]宋宏杰.IC反應器處理酒精工業有機廢水運行特性研究[D].鄭州大學，2005.

Preliminary Design of Industrial Wastewater Treatment Process Based on IC Anaerobic Reactor

WANG Xu

(Liaoning Geology and Mineral Bureau team 403，Anshan 114038，China)

The comprehensive treatment of high concentration industrial wastewater has become a major problem in the field of water treatment. Faced with high cost of wastewater treatment and environmental the enormous pressure of protection policy，how to carry out the resource utilization of industrial wastewater，reduce processing costs，and bring additional economic benefits，which has become the focus of experts in the field of water treatment. This paper mainly described the design of an industrial wastewater treatment process based on IC technology，in order to provide theoretical reference for related projects.

IC；Industrial wastewater treatment；Design

王旭，工程師，主要從事工業及城市污水處理等的研究工作

X703

A

1673-288X(2017)02-0086-03

引用文獻格式：王 旭.基于IC厭氧反應器的工業廢水處理工藝初步設計[J].環境與可持續發展，2017，42(2)：86-88.