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SBR处理工艺在煤化工企业的应用

文档作者：王庚妮王振华温敏霞文档来源：兖矿国泰化工有限公司兖州市环境保护局环保监测站		点击数：	更新时间： 2024年08月29日
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2010年第31卷第2期氮肥技术
摘要简要介绍了sBR污水处理工艺及实际操作中的影响因素，并对其工艺流程、处理效果、技术特点等进行了分析，
供参考。
关键词SBR工艺煤化工污水处理
前言
近年来，我国工农业生产突飞猛进，水资源
短缺、水体污染成为亟待解决的问题。我国是一
个严重缺水的国家，淡水资源总量为2．8×104亿
ms，占全球水资源的6％，居世界第四位，扣除难
以利用的洪水径流和散布在偏远地区的地下水
资源后，我国现实可利用的淡水资源仅为1．1×
10·亿m。左右。其次，水资源污染严重，工业废水
的排放导致80％以上地表水、地下水被污染，年
缺水量达60亿m3。据统计，我国工业产值万元用
水量平均在103m3，是发达国家的lO～20倍，我
国水重复利用率平均在40％左右，而发达国家平
均在75％～85％【”。因此，对于化工企业来说，不
仅要在源头上控制用水量，更要进行末端治理，
达到废水回用的目的。
兖矿国泰化工有限公司位于山东省枣庄市，
地处环渤海经济圈和长三角洲经济区的交互地
带，具有较强的区位和交通优势。是兖矿集团与
美国国泰煤化控股有限公司合资建设的大型高
科技煤化工企业，现生产能力为年产60×104t醋
酸、30×104t甲醇、10×104t醋酸乙酯。现以兖矿
国泰化工有限公司为例，简述sBR污水处理工艺
及应用，对其在煤化工企业的实际应用进行了阐
述。
1 SBR工艺及特点
SBR是序列间歇式活性污泥法(Sequencing
Batch Reactor Activated Sludge Pmcess)的简称，是
一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥水处理
技术，又称序批式活性污泥法。SBR技术与传统
污水处理工艺不同，采用时间分割的操作方式替
代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳
定生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉
淀。sBR工艺过程是在时间上的理想推流式反
应，运行上有序和间歇操作，不设二沉池，不需要
污泥回流，构筑物较少。其核心是sBR反应池，采
用可变容积，强调有机物的去除效率和脱氮除磷
要求，适用于浓度高、排放量小的各种工业有机
废水处理，如化工、造纸等，以及对出水水质要求
较高、水质水量波动较大的城市污水处理翻圆。
SBR处理工艺具有以下特点。
(1)时间上的理想推流与空间上的完全混合
使生化反应推动力增大，效率提高，厌氧、好氧处
于交替状态，净化效果好。
(2)池内滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲
作用，有效抵抗水量和有机物的冲击，维持较高
的污泥浓度，具有很强的抗冲击负荷能力。
(3)实现好氧、厌氧状态交替，具有良好的脱
氮除磷效果。
(4)反应池内存在DO、BOD：浓度梯度，有效
控制活性污泥膨胀。
(5)工艺流程简单、布置紧凑，投资和占地面
积少。
(6)能耗低，易于操作管理。
2 煤化工企业生产污水处理工艺思路
由于煤化工企业产生的废水成分比较复杂，
处理难度大，单一的物理或化学方法处理后很难
达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的要
求。然而，煤化工企业的废水必须经过治理达标
后方可排放。
2．1生产工艺及污水特征
国泰化工主要有三大生产工艺：煤气化制甲
醇、焦炉气制醋酸、酯化法制醋酸乙酯。生产工艺
不同，所产生的废水成分、性质不同。表1为不同
生产工艺下废水的主要特征及产生量统计。
万方数据
氮肥技术2010年第31卷
表1 不同生产工艺下废水的特征及产生量
生产工艺工艺过程废水来源与成分产生量(m3／d)
煤气化制甲醇
焦炉气制醋酸
煤一对置式四喷嘴气化炉一气体变①四喷嘴气化炉渣水处理装置，主要含
换一脱硫一脱碳一甲醇合成一三塔甲酸盐、氨氮、氰化物及氯化物
精馏一产品精甲醇②甲醇精馏装置，主要含甲醇
焦炭一造气一预脱硫一压缩机一脱醋酸装置，主要含COD、氰化物及少量
硫—脱碳一反应釜—精馏一产品醋酸硫、酚
70
12
酯化法制醋酸乙酯醋酸、乙醇一反应釜一精馏一成品反应产生的水在回收塔除去有机物后排6
塔一产品醋酸乙酯放
由表1可以看出，国泰化工生产废水排放量
约为88矗，d，生活污水约25m3，d，目前，国泰化工
污水排放量平均在105n·3，d左右。
2．2污水处理系统及工艺流程
综合考虑废水排放量、废水特征等因素，国
泰化工污水处理站采用SBR工艺范畴的IMC
(Intemittent Multi—Cyclic一间歇多循环)污水处理
工艺技术。图1为污水处理工艺流程。
图1 污水处理站工艺流程框图
sBR工艺由进水期、反应期、沉淀期、排水期(5)闲置期：上清液排放后反应池处于停滞
和闲置期五个工序组成【4】。生产、生活污水经格状态，等待下一操作周期。此期间应轻微或间断
栅，截留废纸、果皮、塑料制品等较大的悬浮物曝气，避免污泥腐化。每个周期的五道工序都在
后，汇入集水池，通过提升泵进入调节池，在调节同一反应池内不断地被循环操作，实现自动化控
池内进行水质水量调节。制。
(1)进水期：污水在该时段内连续进入反应2．3 sBR污水处理工艺实际操作中的影响因素
池内直至达到较高运行液位(<5．4m)。在进水前，
反应池内残存着高浓度的活性污泥混合液。当污
水注入时，反应池有调节作用，其间进行曝气，使
污泥得到再生，恢复活性。
(2)反应期：不进水不排水，打开曝气系统进
行曝气，使污染物被微生物降解。
(3)沉淀期：SBR反应池本身作为沉淀池，使
污泥在相对静止的状态下沉降。沉淀期所需时间
～般为1—2h。
(4)排水期：该时段内污泥与水分离，经过沉
淀后的上清液作为处理出水排放，沉淀的污泥留
在反应池内，起到回流污泥的作用。
自2005年5月开车以来，污水处理运行一
直比较平稳，出水水质远低于排放标准，现对影
响污水处理运行的因素加以总结。
2．3．1温度的控制
污水温度是影响生物生长活动的重要因素。
不同的细菌对水温的反应不同，本装置大多数细
菌生长的适宜温度为15～35℃之间，在此范围内
每升高lO℃，反应速度约增大一倍；10℃以下净
化效果即将降低，采取提高污泥浓度和降低污泥
负荷等措施，活性污泥仍能有效地发挥其净化功
能。本工程可通过控制气化废水温度来调整污水
温度，其设计水温为30℃。其中硝化菌在较高温
万方数据
第2期王庚妮等：sBR处理工艺在煤化工企业的应用35
度(30一35℃)时，生长速率恒定，在35～40℃硝化
菌的增长速率开始递减，直至o；去除有机物的好
氧异养菌群32—40℃问去除率是恒定的，45℃左
右急剧降至0；温度对反硝化菌的影响类似于硝
化过程，这是因为温度过高可使组成生物体的蛋
白质变性，生物机体的正常生命活动受到抑制所
致。当超过38℃时，原生动物就会死亡。因此，水
温的调整和控制应特别引起注意。
2．3．2酸碱度(pH值)的控制
污水中的酸碱度对活性污泥中的细菌也有
较大影响，本装置的进水pH在6～9之间较适宜。
在混合培养系统中，大多数细菌最适宜的pH=6．
6。7．8，最小4．0。4．5，最大9．0～9．5。pH值低于6，真
菌即开始与细菌竞争，pH至4．5时，真菌则将完全
占优势，严重影响沉淀分离，pH超过9时，代谢速
度将受到障碍。而亚硝化菌的最适宜pH=7．0～8．5，
硝化菌的最适宜pH=6．0～7．5，IMC池废水pH<7
时，整个硝化反应会受到抑制，pH>8时，会使分子
态游离氨(FA)浓度增加和出现N02-积累。因此，
本系统IMC池废水的设计值为曝气时pH=7，搅
拌时pH=7．5。由于硝化反应过程中消耗的水中碱
度大于反硝化过程增加碱度，因此本工程需在反
应过程中投加碱液(质量分数为30％NaOH)以增
加水中碱度。由此可见，控制pH值是很重要的。
2．3．3营养物质的控制
在污水生化处理中，细菌所需的主要营养物
质有水、碳源(BOD／COD)、氮源和无机盐等。碳是
构成细菌体的重要元素，细菌体里的各有机物均
含有碳的成分，污水中含碳的有机物即是细菌所
能利用的碳源。氮也是构成生物体的重要元素，
在细菌的蛋白质、核酸等分子中都含有氮元素。
本工程氨氮充足，无需补充氮源。细菌对无机盐
的要求并不高，污水中的无机盐含量一般能满足
细菌的需要。但是细菌对磷的需要较多，一般工
业污水中，若磷不足，需投入一定的磷酸盐作为
磷源。本工程需投加磷营养液(NaH2PO。)以满足
细菌对磷的需求。在生化处理中对营养源的补充
按如下比例计量：BOD5：N：P_100：5：1，其中：
N以NH3一N计，P以P04一P计。
2．3．4溶解氧的控制
溶解于水中的氧称为溶解氧。好氧细菌(含硝
化菌)在生化池中吸收溶解氧，使污水中的有机物
得以分解和氧化，使污水中的氨氮转化成硝酸盐
氮和亚硝酸盐氮。与好氧异养菌相比，硝化菌对低
溶解氧更为敏感。如果污水中溶解氧不足时，废水
生化处理的效果显著下降，甚至发生腐化厌气现
象。但过高的溶解氧会引起污水中的有机物消耗
过快，导致营养(BOD)缺乏、污泥老化，除碳、硝化
过程一般要求溶解氧在2～4mg／L为宜。氧抑制反
硝化过程，这是指微生物本身所经受的氧浓度，即
生物絮体内部的氧浓度高低才是关键，而不是通
常所说的液相氧浓度。由于本工程采用的是IMC
硝化一反硝化活性污泥处理工艺技术，其IMc池
的设计值，曝气时溶解氧：2～3，搅拌时溶解氧：0，
实际生产运行中应同时根据氧化还原电位ORP
值(其IMC池的ORP值，曝气时ORP=50～100，搅
拌时ORP=一50—100)适时进行必要的调整。
2．3．5毒性物质的控制
很多毒性物质(如硫化物、胺、酚、氰化物等，
详见相关资料)对好氧转化有毒性作用，即使处
理系统的好氧工艺过程非常健全的情况下也是
如此。硝化过程受许多毒性物质的抑制，虽然它
并不比其它细菌更敏感，但其表现为即使有限的
抑制(非100％抑制)，也会因发生硝化菌的流失
而导致硝化过程完全停止，且不会从感观上立即
表现出来，而是在硝化菌流失后几个星期内才表
现出完全停止。因此，通过其他控制参数的变化
及时分析、发现尤为重要。
2．4 SBR工艺处理效果
国泰化工污水处理站原水水质为：COD≤
550mg／L，BOD5≤300mg／L，SS≤220mg，L，NH3一N
≤260mg／L，硫化物≤2mg／L，pH=7～9。设计排放指
标为：COD≤60mg／L，BOD5≤20mg／L，SS≤70|119／L，
NH3_N≤15mg／L，硫化物≤1．0mg／L，氰化物≤
0．5mg，L，pH=6—9。
以2008～2009年间每月5号的监测结果为
例，分析工艺的处理效果见图2。
由图2可以看出，污水经过处理后，水质各
项指标均达到设计要求。污水主要污染物指标的
去除效率高达99．2％。该污水处理站运行后，有效
地减少了污染物排放总量，出水水质稳定，可直
接回用，环境及社会效益显著。
2．5 SBR工艺在煤化工企业应用的有利条件
国泰化工污水处理站污水经水质、水量的调
储及预处理后，提升入主生化单元，通过在单个
池内多次重复进行的曝气、搅拌、沉淀、排水、排
万方数据
36 氮肥技术2010年第31卷第2期
摘要通过对氮肥生产各工序的工艺过程中可能存在的主要危险因素进行认真地分析，提出了安全操作要点和技术人
员安全检查要点，为预防生产过程发生人身及设备事故、形成良好的劳动环境和工作秩序、避免财产损失等，提供了有益
的帮助。
关键词氮肥生产操作安全
(上接第一期第54页) (1)蒸汽压力低于系统压力，工艺气串入蒸
4变换岗位安全操作汽系统
4．1主要危险因素分析蒸汽压力如低于系统压力时，首先降低变换
“●⋯·●⋯’●⋯。●¨··●⋯·●⋯·●⋯·●⋯·●⋯·●⋯·●⋯·●⋯+●⋯·●⋯·●⋯·●⋯-●⋯·●⋯·●⋯。●⋯。●⋯’●⋯’●⋯’●⋯·●⋯·●⋯·●⋯·●⋯·●⋯-●⋯-●⋯·●⋯’●⋯·●⋯·●⋯’●⋯·●⋯·●⋯·●⋯·●⋯·●⋯‘●⋯’●⋯’●··
-◆一c0D导BOD5—△一ss—●卜pH 睁NI{3一N碱化物—r_氰化物
1明11月12月1月2月3月4月5月6月7月10月11月12月1月2月3月4月5月6月7月
时间
图2 污水处理站出水水质变化圈
时间
污水处理站出水水质变化’一
泥操作，创造好氧、缺氧、厌氧环境，利用好氧、兼于此项技术占地面积小，操作简单，因此可以在
氧、厌氧微生物完成分解有机物(BOD，)和脱除氨煤化工必威体育官方网站
推广。由于sBR工艺独特的优点，要
氮(NH。一N)的生化处理过程，经主生化单元生化运用好该项技术必须在初期的设计阶段，针对企
处理后达标排放，其剩余污泥经浓缩脱水处理后业废水特征、排放量等，认真做好对主要技术参
不定期送出气化工段。数的设定和主要设备的选型工作。只有将sBR的
该工艺技术以传统硝化一反硝化生物脱氮运行周期、反应池容积、曝气、污泥沉降性能等多
原理和技术为基础进行设计，由于污水中除含有方面科学结合，才能达到预期的处理效果。
C源有机物外，NH3一N的含量为320mg／1，其C／N
低(≤1．68)，远大于微生物代谢过程所需要的参考文献
NH3-N。因此，污水处理工艺除应考虑去除有机污】周云端-浅谈中水回用技术．工业技术，2008，No：30
染物外，还应特别重视NH。一N的有效去除，合理2王文庆，刘随方，张国富·sBR处理工艺在北方煤矿生
地应用硝化一反硝化生化处理技术(适时补充c 孽乎水处理中的应用矿业安全与环保，2007，(34卷增
零’：!{}色塑堡处墨曼烫沓连堡翌!整：童I、寰，。逻： 3菖“赫．凳水处理sBR技术发展的探讨．应用能源技
主要补加甲醇，也就是补加甲醇精馏产生的杂醇某，2磊8，苫：；j～4i
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油，节省了处理成本。4钟玉鸣．sBR在废水处理中的研究及应用．广东化工，
3结论2006，33(11)：57～59
SBR工艺处理煤化工企业废水效果理想，由(收稿日期：20lO一02—25)
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