王元亨

(华阳新材料科技集团有限公司节能环保部，山西 阳泉 045000)

废水是生产和生活中不可避免的产物，处理不当不仅会对周围生活环境造成污染，而且还会影响所在区域水质的变化。废水可分为生活废水和工业废水，其中以工业废水中的有机废水处理难度最大。因此，本文以具有代表性的有机废水中甲醇废水为例开展研究，甲醇废水的水质变化较大、COD浓度高，营养成分单一且具有刺激性气味[1]。目前，应用于甲醇废水处理的方法包括物化处理法、化学处理法和生物处理法。本文针对甲醇废水处理的两相厌氧工艺进行设计，并对废水处理后水质的达标情况进行讨论。

1 甲醇废水处理工艺方案设计

本节重点对甲醇废水的水质特点进行研究，并针对性地提出废水处理工艺。

1.1 甲醇废水水质特点研究

甲醇废水水质的变化范围较大，主要特点为甲醇废水的COD值偏高，最高可达20 000 mg/L，最低为5 000 mg/L。一般的，甲醇废水处理的主要成分包含有甲醇、乙醇、醛类和少量长链化合物。同时，甲醇废水温度一般维持在35 ℃～65 ℃，pH值变化较大，一般为5.6～7.5。

本文所研究的为6万t甲醇废水和8万t甲醇废水混合后的甲醇废水，该甲醇废水的COD和pH值发生较大的变化。经实测，本文所研究甲醇废水的COD值最高可达20 000 mg/L，最低为8 000 mg/L，pH值最高为7.5，最低为5.5[2]。

1.2 甲醇废水处理工艺方案设计

结合本文所研究甲醇废水的水质条件和废水处理厂现有的设备条件，设计的甲醇废水处理工艺方案如图1所示。

图1 甲醇废水处理工艺流程图

如图1所示，甲醇废水首先经水解酸化反应器将废水中的大分子有机物降解为小分子有机物；降解后的甲醇废水进入循环投配罐中，该设备能够加热甲醇废水，并在ECA厌氧反应器的回流水的作用下对投配罐中废水的pH值进行调节[3]。期间，为了保证甲醇废水满足厌氧器的进水要求，还可通过蒸汽投加和投药罐加入适量的碱性药剂实现。最后，甲醇废水在ECA和ECB厌氧反应器的作用下将其中的甲醇、乙酸等小分子物质转换为甲烷和氧气等。在上述厌氧反应器降解和分解的基础上，对应的出水在曝气反应池的作用下对初步处理后的废水进行后续处理，保证最终处理后的水满足标准要求。

上述甲醇废水处理工艺中：ECA厌氧反应器为粗处理段，在该阶段系统的运行负荷较大，甲醇废水中的COD值降低明显，对应的沼气的产量也较大，此阶段甲醇废水的pH值处于稳定状态。ECB厌氧反应器为精处理阶段，在该阶段是对未反应的甲醇废水进行深度处理，保证出水的稳定性。

本废水处理方案中涉及到的主要构筑物包括水解酸化反应器、循环投配罐、厌氧反应器。

各构筑物的说明如下：

水解酸化反应器：该设备的有效容积为176 m3，设备直径为5 m，总高度为10 m。水解酸化反应器对甲醇废水水质和波动情况的调整控制，对甲醇废水pH值进行调节，为后续厌氧反应器的运行创造最佳的条件。

循环投配罐：所配置循环投配罐的直径为1.2 m，高度为3.5 m，设备为碳钢结构。该设备可根据电磁流量计通过控制阀对供料泵的流量进行控制。在实际处理过程中，需实时对循环投配罐中的pH值和温度进行监控[4]。

厌氧反应器：包括有ECA和ECB两种类型，设备的直径为5 m，总高度为16 m，其主要作用是将甲醇废水中的COD降解并转化为沼气，极大程度降低甲醇废水的COD值。

2 甲醇废水处理的工业性试验

2.1 试验测试方法

为验证经“1”中所设计的甲醇废水处理工艺的处理效果，需对最终出水的相关指标进行测定。甲醇废水处理后重点关注的指标包括有出水COD值、VSS、SS、pH值、碱度、VFA、温度以及污泥活性等。本工程所测定的出水的指标及所采用的方法如表1所示。

表1 甲醇废水处理出水试验项目及分析方法

COD值和污泥活性为甲醇废水处理效果的有效判定依据。其中，本工程中甲醇废水处理后污泥活性采用扫描电镜进行测量，具体步骤为：取材并固定→冲洗→脱水→置换→干燥→粘样→喷金→观察[5]。

取材并固定：将污泥切成2 mm×5 mm的条状，并在戊二醛处理后置入冰箱中固定1.5 h；

冲洗：将固定后样品采用pH为6.8的磷酸缓冲溶液冲洗3次，每次冲洗时间不少于3 min；

脱水：采用纯度为100%的乙醇对样品进行脱水，脱水次数为3次，每次脱水时间为15 min；

粘样：将处理后样品粘贴于扫描电镜上。

2.2 试验结果分析

重点对甲醇废水处理后出水的COD浓度和污泥活性进行测定。

2.2.1 COD去除率的对比

本工程是采用ECA和ECB两种厌氧反应器的共同作用对甲醇废水进行处理，为验证该处理工艺的优势，分别对比ECA、ECB和两种方式相结合的处理工艺的COD去除率进行对比，对比结果如图2所示。

图2 不同处理工艺的COD去除率对比

如图2所示，ECA厌氧反应器的COD去除率为85.1%，ECB厌氧反应器的COD去除率为51.3%，两相厌氧反应器的去除率高达94.4%，且COD的去除率已经趋于稳定。

2.2.2 污泥颗粒直径

从理论上讲，颗粒污泥是保证厌氧反应器高效运行的基础，而污泥颗粒的直径是决定其是否能够滞留于反应器中的关键。随着反应时间的推移，反应器中污泥颗粒直径的变化及所占比例如图3所示。

图3 污泥颗粒直径分布情况

如图3所示，随着反应的不断推移污泥颗粒直径主要分布于<0.8 mm和0.8 mm～2 mm，仅有少部分>2 mm。

3 结论

在日常生产和生活中均会产生废水，废水处理不当会造成严重的水质污染，对生态平衡造成破坏。因此，对生产和生活中的废水应采取积极有效的措施进行治理。本文针对甲醇废水的治理提出了采用ECA厌氧反应器和ECB厌氧反应器相结合的两相废水处理工艺，并经工业试验得出如下结论：

1) ECA厌氧反应器的COD去除率为85.1%，ECB厌氧反应器的COD去除率为51.3%，两相厌氧反应器的去除率高达94.4%，且COD的去除率已经趋于稳定。

2) 采用两相废水处理工艺可有效控制污泥颗粒在反应器的滞留情况，从而保证厌氧反应器的高效运行。