Fenton/SBR工藝處理含甲基二乙醇胺污水

何冰清

（中國石化達州天然氣凈化有限公司，四川達州636156）

普光天然氣凈化廠是國內最大的酸性氣體凈化廠，MDEA作為一種高效有機高分子脫硫脫碳劑被應用在普光凈化廠凈化工藝中，其化學性質穩定，同時也是一種殺菌劑和表面活性劑，常規的SBR工藝對含有MDEA污水處理難以取得理想效果。因此，在傳統SBR工藝上進行改進，增加污水預處理，就顯得尤為重要。

1 傳統SBR工藝對含MDEA污水的處理效果

1.1 實例

普光天然氣凈化廠污水處理場采用SBR工藝，排放指標執行《污水綜合排放標準》（GB 8978-2002）中規定的一級排放標準。自污水處理場投運至今，曾發生數起裝置泄漏導致MDEA進入污水系統，SBR工藝對這類污水的處理效果不理想，詳見表1。

表1 生產數據

1.2 數據分析

在含MDEA污水進入SBR池后，根據MDEA濃度的不同導致不同程度的細菌死亡，表現出的現象則是SBR池內出現黃褐色死泥浮在水面。尤其是在MDEA濃度高于1 000 mg/m后，池內污泥全部死亡上浮。經過化驗，SBR池出水COD較進水降低300～400 mg/L，出水MDEA較進水降低約200 mg/kg。

2 預處理實驗

2.1 實驗水質

為應對含MDEA污水，天然氣凈化廠開展了含MDEA污水的預處理實驗，結合生產實際情況，選取COD含量為2 000 mg/L、MDEA含量為800 mg/kg的生產污水作為實驗水樣。MDEA對COD的影響見圖1。

圖1 MDEA對COD產生的影響

2.2 實驗效果

實驗的核心為Fenton氧化法。含MDEA污水經過除油器除去油污后收集到水箱中調節pH值。尺寸為0.6 m×0.8 m×1 m的敞口鐵箱作為實驗反應器，內部裝有過量鐵碳粉，加入HO后能與之反應生成氧化能力極強的羧基自由基·OH，用以對COD及MDEA的去除。在反應階段引入曝氣過程，反應器出水pH為3～4，通過向中和池投加氫氧化鈉將pH調至偏堿性，使亞鐵離子聚合為氫氧化鐵。在絮凝池內加入10%的PAC和0.125%的PAM進行絮凝，進一步去除水中污染物。預處理過的污水再作為SBR池進水。試驗所用藥劑：片堿、HO（27.5%）、鐵碳粉、PAC、PAM、HSO（10%）。對360 L試驗污水分別以初始pH值、反應時間、HO投加量為變量做三組實驗：

實驗一：pH值為3，加入3.5 L雙氧水。在不同時間段出水COD及MDEA濃度，結果見圖2。

圖2 反應時間對COD和MDEA去除的影響

實驗二：加入3.5 L雙氧水，以1.5 h為反應時間，對不同初始pH值的進水在處理后COD和MDEA的去除效果進行觀察，處理結果見圖3。

圖3 pH值對COD和MDEA去除的影響

實驗三：反應時間為1.5 h，初始pH為3的污水中分別加入不同量雙氧水反應，處理結果見圖4。

圖4 H2O2對COD和MDEA去除的影響

根據三組實驗得出結論：360 L待處理污水，pH值為3，反應時間設定為1.5 h，HO投加3 L為最經濟理想的運行條件。

3 工程應用

（1）調節罐。初期雨水調節罐和生產污水調節罐各一座，3 000 m立式圓筒形拱頂鋼制罐，分別儲存低濃度污水和高濃度污水，若高濃度污水負荷超過裝置的運行負荷，可通過引入低濃度污水稀釋。

（2）SBR反應池。SBR反應池2座，鋼筋混凝土結構，尺寸10 m×9 m×6 m，采用浮筒式潷水器，設計潷水深度2 m，污泥負荷為0.3 kg COD/（m·d），MLSS為3 000～3 500 mg/L。每周期開始前1.5 h進水，同時進行曝氣；反應時間為7 h，沉淀時間2 h，最后1.5 h潷水。一天處理兩個周期。

（3）流沙過濾器。流沙過濾器2臺，單臺最大處理量為40 m/h。

（4）調節池。調節池為鋼筋混凝土結構，有效容積10 m。在池內將污水調節成pH為3，COD為1 900～2 100 mg/L，MDEA為800～1 200 mg/kg。

（5）反應池。反應池為鋼筋混凝土結構，有效容積30 m。池內裝填過量鐵碳粉，處理一池污水投加250 L雙氧水，反應時間1.5 h。

（6）中和池。中和池為鋼筋混凝土結構，有效容積30 m。中和預處理后的污水，并進行絮凝沉淀，沉淀時間0.5 h，與SBR池共用一套污泥輸送系統。

（7）存儲罐。500 m的立式圓筒形拱頂鋼制儲罐，收集預處理過的污水。

4 工程調試及運行效果

2019年11月～2020年1月工程建設。2020年1月調試，首先反應池內進30 m配置好的污水，再投加250 L雙氧水。待反應結束后在反應池出水口監測COD及MDEA的去除率。根據實測結果調節加藥量，處理后的污水經過絮凝沉淀后收集在存儲罐內。SBR池每周期進180 m處理后的污水，操作工藝在原有基礎上不做調整，反應結束后檢測出水水質。試運行的處理效果見表2。

表2 出水監測結果

由表2數據可知，預處理對COD去除率為78%，MDEA的去除率為87%。在經過預處理后，出水COD降到400 mg/L左右，MDEA濃度降到100 mg/kg左右，再通過SBR工藝處理，最終出水COD＜100 mg/L，符合國家污水綜合排放一級標準。然而，在觀察SBR反應時發現，池面上仍然漂浮有少量黃褐色死泥。觀察SBR池在處理含有不同MDEA濃度污水的現象，推斷現有SBR菌種降解MDEA能力較低。MDEA在SBR池內濃度降低的原因在于長時間曝氣使水中氧含量維持在3 mg/L以上，從而使得部分MDEA被氧化降解。

5 總結

（1）MDEA污水預處理最佳反應條件為：進水初始pH值為3，HO投加濃度為8.3 mL/L，反應時間為1.5 h，出水pH值7～8并絮凝沉淀。出水為淡藍色并具有腐臭味液體，經分析出水呈淡藍色是由于反應器內存在過量鐵碳粉，因其產生的高濃度Fe會導致出水色度增加，而腐臭味則表示反應后有胺的中間產物生成，說明Fenton反應未能徹底將MDEA降解為CO和水。

（2）現有SBR工藝所用菌種并不適應處理含MDEA污水，但對于較低濃度的MDEA污水（不高于200 mg/kg），可以通過在SBR內通過長時間曝氣將其氧化降解，不會對SBR池造成大的影響。