摘要：文章以黑龙江某20万t生物质制甲醇项目为例，详细分析了废水的来源、组成及水质特点，并提出了生化法为主、物理和化学法为辅的综合处理工艺。该工艺系统以水解酸化、改良多级缺氧/好氧工艺（AO）生化反应池、臭氧接触氧化及移动床生物膜（MBBR）生化反应池为核心单元，实现了对废水中COD、氨氮、总氮、酚类及油类等污染物的高效去除。系统出水水质稳定，化学需氧量（COD）平均去除率达98.62%，氨氮平均去除率达98.89%，总氮平均去除率达84.05%，酚类去除率均超过99.7%。出水达到中水回用标准，为煤气化、煤制甲醇等企业的废水处理提供了可行性工程借鉴，具有显著推广价值。

　　关键词：生物质制甲醇废水；生物脱氮；改良多级AO生化反应池；臭氧接触氧化；MBBR生化反应池

　　黑龙江某20万t生物质制甲醇项目通过将城市生活垃圾、秸秆和稻壳等农村固体废弃物及洗煤厂残余煤泥按比例制成生物质衍生RDF燃料棒，并将生物质燃料与长焰煤按一定比例配入高温高压气化炉气化，生产生物质液体燃料（甲醇）和有机肥料。

　　生物质制甲醇生产过程中会产生含高浓度有机物、氨氮、硫化物等污染物的废水[1-2]，直接排放将对水环境造成严重危害，致使水体富营养化、水生态系统遭到破坏等。高效、稳定的废水处理工艺是实现生物质制甲醇项目可持续发展的关键。

　　1废水来源

　　全厂废水主要来源于气化废水、垃圾沥滤液、甲醇废水、地坪冲洗水和初期雨水、生活污水及化验污水。

　　气化过程产生的废水经萃取脱酚和蒸氨回收酚和氨，废水排量13～16 m3/h，主要污染物包括COD、酚、多元酚、氨氮、油等。

　　垃圾回收处理过程中产生的沥滤液废水量4～6m3/h，主要污染物包括COD、氨氮、总氮、悬浮物（SS）等。

　　甲醇废水来自低温甲醇洗和甲醇精馏，废水排量约10～13m3/h，主要污染物包括甲醇、NaOH、HCN等。

　　地坪冲洗水和初期雨水间断排放，最大排水量约8～10 m3/h。废水中污染物成分复杂，主要包括SS、COD、挥发酚、NH3-N、硝态氮、硫化物、石油类等。

　　生活污水及化验污水包括厂内生活污水排水、化验室清洗排水等，最大废水量约8～15 m3/h，主要污染物包括SS、COD、总氮等。

　　2污水处理站的设计水量及水质

　　污水处理站设计污水处理能力为75 m3/h，满足50%～120%负荷下的正常运行要求。结合废水的特征污染物确定进水水质。将污水处理站出水送至中水回用单元，处理并回用于生产。设计进出水水质如表1所示。

　　3工艺流程选择与设计

　　针对废水的水质特点，污水处理站工艺流程设置以降解有机污染物、氨氮、总氮、油、酚等污染物为重点。设计采用“预处理+生物处理+深度处理”的综合工艺，具体流程如图1所示。

　　3.1预处理系统

　　预处理系统主要包括集水池、隔油池、溶气气浮、综合调节池、事故池。鉴于气化废水和垃圾沥滤液中油和悬浮物含量较高，系统设计隔油池和溶气气浮进行预处理，去除大部分油和悬浮物，再送至综合调节池；甲醇废水由生产装置直接排入综合调节池，若遇事故状态，切换至事故池暂存。生活污水、冲洗地坪水及初期雨水经集水池汇集，泵入综合调节池，各股废水在综合调节池稳定水质水量。

　　综合调节池和事故池合建，停留时间均按24 h设计，总尺寸为30m×24m×6m，总有效容积3600m3。隔油池和溶气气浮串联运行，设计处理能力为30m3/h，选用钢制成品设备并将其置于设备间内，利于操作与冬季保温。

　　3.2生物处理系统

　　生物处理系统包括水解酸化池与改良多级AO生化反应池。综合废水由泵提升至水解酸化反应器，经微生物胞外酶分解作用，将大分子有机污染物分解成中小分子量的有机物[3]，如有机酸、醇类等，提高污水的B/C比值，为后续生化处理创造有利条件。

　　水解酸化出水自流进入改良多级AO生化反应池。废水在前置缺氧区内与沉淀区回流的污泥、回流的硝化液充分混合。反硝化细菌在缺氧条件下成为优势菌种充分生长繁殖，使前置缺氧区实现高效的生物脱氮。前置好氧区内均匀布置曝气装置，为好氧微生物提供优良的低溶氧环境，同时确保大部分出水通过空气提推装置回流至前置缺氧区，少部分进入后置缺氧区，去除总氮。后置好氧区降解水中残留的碳源，使混合液在沉淀区泥水分离，并将上清液排至深度处理系统进行进一步处理。沉淀污泥大部分回流至前置缺氧区，少部分作为剩余污泥排放。

　　水解酸化设计2座并联运行。单座尺寸为12 m×6.5 m×8 m，有效水深7 m，停留时间14.5 h，池顶设置布水器，池底设置布水帽，池内设置生物填料，填料布置间距150 mm×150 mm。改良多级AO生化反应池设计2座并联运行。单座尺寸为40m×15m×7m，有效水深6 m，内设前置缺氧区、前置好氧区、后置缺氧区、后置好氧区、沉淀区，总停留时间86 h，硝化液回流比20倍，污泥回流比1倍，沉淀区设计表面负荷0.87 m3/（m2·h）。

　　3.3深度处理系统

　　深度处理系统包括混凝沉淀池、臭氧接触氧化池、移动床生物膜（MBBR）生化反应池。AO生化池的上清液进入混凝沉淀池，进水端设有混凝反应区，投加助凝剂和混凝剂，可降低悬浮物含量和色度。混凝沉淀池出水进入臭氧接触氧化池，使臭氧通过曝气装置在底部与废水混合，通过臭氧的强氧化作用，去除色度并提高污水的B/C比值[4]。臭氧接触氧化池出水自流进入MBBR生化反应池，经二级生化作用进一步去除污水中的COD、氨氮、总氮等污染物。MBBR生化反应池出水经二次沉淀排入回用水池，将回用水池蓄水提升至水回用处理单元。

　　混凝沉淀设计1座斜管沉淀池。沉淀区尺寸为6 m×6 m×5.5 m，表面负荷约2 m3/（m2·h）。臭氧接触氧化池设计1座3格：第1、2格为折流接触反应槽；第3格为静置反应槽。臭氧接触氧化池总尺寸为10 m×5 m×7 m，有效水深6 m，总停留时间约3 h，设计臭氧投加质量浓度为50 mg/L。臭氧发生器以纯氧为气源，配置2台，总制备臭氧能力预留30%裕量。设计1座MBBR生化反应池，尺寸为20 m×10 m×5.5 m，有效水深5 m，停留时间13.3 h，池内填充K3填料，填充率约30%。

　　3.4冬季保水温措施

　　为应对东北地区的冬季低温天气，在水解酸化及改良多级AO生化反应池内设置蒸汽尾气加热装置。其中，水解酸化的蒸汽尾气加热装置设置在多点布水器内部；改良多级AO生化反应池的蒸汽尾气加热装置设置在空气提推器上方，以实现快速换热。

　　4废水处理系统特征污染物的去除效果

　　以水解酸化、改良多级AO生化反应池、臭氧接触氧化池及MBBR生化反应池为主体工艺的处理系统，对COD、氨氮、总氮、油类等特征污染物具有较好的去除效果。

　　4.1 COD的去除效果

　　检测期间，综合调节池内废水的COD质量浓度3 321～5 279 mg/L，均值为3 788 mg/L；MBBR生化反应池出水COD质量浓度38.93～59.25 mg/L，均值为51.76 mg/L。系统对COD的去除率为99.04%~98.27%，平均去除率达98.62%。系统出水COD及去除率如图2所示。

　　4.2氨氮的去除效果

　　检测期间，综合调节池内废水的氨氮质量浓度80.94～233.27 mg/L，均值为146.24 mg/L；MBBR生化反应池出水氨氮的质量浓度低于检出限，基本维持在0～4.55 mg/L，均值为1.78 mg/L。氨氮去除率为96.11%～100%，平均去除率达98.89%。系统出水的氨氮质量浓度及去除率如图3所示。

　　4.3总氮的去除效果

　　检测期间，综合调节池内废水的总氮质量浓度256.78～363.63 mg/L，均值为314.29 mg/L；MBBR生化反应池出水的总氮质量浓度50.24～47.63 mg/L，均值为48.82 mg/L。氨氮去除率为80.98%～86.57%，平均去除率达84.05%。系统出水总氮质量浓度及去除率如图4所示。

　　4.4酚的去除效果

　　检测期间，综合调节池内废水酚的质量浓度435.27～547.06 mg/L，均值为503.57 mg/L；MBBR生化反应池出水酚的质量浓度0.32～0.5 mg/L，均值为0.45 mg/L。酚去除率为99.89%～99.94%，平均去除率达99.91%。系统出水酚的质量浓度及去除率如图5所示。

　　5结语

　　以解酸化池、改良多级AO生化反应池、混凝沉淀池、臭氧接触氧化池、MBBR生化反应池为主的废水处理工艺，实现了对生物质制甲醇废水的高效处理，整体运行稳定、处理效率高、无二次污染，达到了设计出水水质指标要求。系统具有抗冲击能力强、运行管理简便等优点，适用于同类工业废水处理，为行业提供了可靠的技术参考。

参考文献

　　［1］苏炼.BGL气化含酚废水处理技术应用及运行总结［J］.氮肥与合成气,2020,48(9):19-24,31.

　　［2］陈明翔,高会杰,孙丹凤,等.煤气化废水处理技术及其应用进展［J］.现代化工,2019,39(12):62-65.

　　［3］北京市市政工程设计研究总院有限公司.给水排水设计手册第五册城镇排水(第三版)［M］.北京:中国建筑工业出版社,2017.

　　［4］刘玥.水处理高级氧化技术及工程应用［M］.郑州:郑州大学出版社,2014.