甲醇在污水处理厂中的应用及投加探讨

摘要：随着国民经济的深入发展，我国进入了工业化时代，随着而来的污染问题也越来越严重，污水处理厂的除污问题受到更多的重视。本文主要讲述了甲醇在污水处理厂的应用及甲醇的投加问题，供大家参考。

关键词：甲醇；污水处理厂；应用；投加

中图分类号：R123文献标识码： A

一、应用背景

1、背景：

近年来．由于大量的含氮生活污水和工业废水排入水体，以及农用化肥的过度使用等原因，加速了河流湖泊的富营养化，因此，开发有效的脱氮技术成为研究的热点。在国家最近颁布的《污水综合排放标准》中，对氮磷的控制越来越严格，十二五计划也制定了在今后的污水排放标准将进一步的提高。因此，污水脱氮在污水厂中将越来越重要。

2、碳源选择

目前大多数污水脱氮工艺的研究中都是采用低分子有机物类(如甲醇、乙醇、乙酸)和糖类物质(如葡萄糖、蔗糖)作为液体碳源。

甲醇是应用和研究最为广泛的反硝化碳源。甲醇作为基质时本身不含有营养物质（如氮、磷），PH显中性，可减少对污水中微生物的影响，同时甲醇能够被完全氧化，分解后的产物为CO2和HO2，不留任何难降解的中间产物，其去除硝酸盐的最佳碳氮比较低，且反应较快、产泥量较低，因此作为外加碳源比葡萄糖和其他的一些液态有有机物更为常用，很多国内外专家研究了不同碳源物质对污染饮用水脱氮过程的影响。试验结果表明，进水硝酸盐质量浓度为240～1300mg／L条件下，以甲醇为碳源时．氮去除率为95％～97％．以乙醇为碳源时．氮的去除率为88％～92％；以甲醇为外加碳源可显著提高固定化反硝化菌的反硝化效率。还有专家分别以甲醇、乙醇、葡萄糖为外加碳源，研究了SBR工艺处理肉类加工废水的脱氮效果．结果发现以甲醇为外加碳源时脱氮效果最好．工艺最终出水的COD和氨氮浓度最低。

3、市场前景

在国家颁布的“十二五计划”在环保方面将进一步加大投资，重点项目中就包括城镇污水处理。在“十二五”期间，全国重点流域城市，县污水厂要求达到一级B标准，重点流域省会城市及重点地市的污水处理厂要求达到一级A标准，排入封闭式水域及对近岸海域水质有直接影响的地区污水处理厂应选用具有强化除磷脱氮功能的处理工艺。

二、污水处理系统中甲醇投加量的探讨

在缺氧反硝化阶段，污水中的硝态氮（NO3-N）在反硝化菌的作用下，被还原为氮气（N2）。反硝化过程中，硝酸盐（NO3-N）为电子受体，有机物（碳源）为电子供体，当采用甲醇（CH3-OH）为碳源时，反硝化细胞合成的反应式为：

NO3-+1.08CH3OH+0.24H2CO30.06C5H7NO2+0.47N2+1.68H2O+CO2+OH

根据反应式可知，每去除1mg/LNO3-N所需要甲醇量是2.47g，在实际工程中，投加的甲醇量应适当加大，因为带入缺氧区的溶解氧会消耗掉一些甲醇，同时反硝化进水中仍有剩余的BOD5.美国环保局建议工程实践中典型投加剂量为1mg/LNO3-N加入3mg/L甲醇，可达到完全硝化，即95%的硝态氮转换为氮气。

三、甲醇投加方式探讨

1、投加工艺探讨

现在的一般工艺都是甲醇罐埋地安装，而加药泵安装在地面上的泵房或者安装于储罐之上，这样，对计量泵的吸程要求就很高，一般的计量泵很难达到，选用外国进口的专用特殊泵（如普罗名特Vario计量泵，米顿罗专用甲醇投加电动隔膜计量泵），成本上提高了，运行也不稳定，储罐到泵的管路也不好检查维修。而现在一些文献，很多专家研究出了一种储罐和泵房都埋地的工艺，如下图

此种工艺不但解决了大部分计量泵吸程不足的问题，也利于管理，由于都属于埋地，危险系数降低了，发生意外不会影响到污水厂其他的建筑物，泵房也无需再做保温，使整个系统能够稳定，安全的运行，日常的维护，检修也比较方便。

目前使用最多的甲醇投加工艺有卧式填埋甲醇投加和立式内浮顶投加，由于甲醇易燃、易爆，容易挥发，而且有强烈的毒性，所以要合理设计甲醇投加系统，下图为卧式填埋甲醇投加系统图：

一般甲醇投加主要由储罐，投加系统组成，储罐上一般有进药口，液位计，安全阀，阻火器（目前市面上有卖安全阻火器，集安全阀与阻火器于一体的装置），人孔（太平洋系统只设一个人孔，而石油化工标准中石油储罐设两个人孔）。投加系统主要就是计量泵及其附件，标定系统，稀释系统等。

上述两种工艺投加甲醇溶液时，都应用计量泵，这样在计量泵的选型及防护上，我们必须考虑其安全防爆型。而最近有另一种投加系统则更环保、更安全。

甲醇投加及稀释系统：本系统选用进口品牌的水力比例驱动泵进行甲醇的计量投加。该泵无需用电，属于本质安全设备，它以水作为动力，将甲醇从储罐内抽出并与动力水按精确的比例混合，为非易燃易爆流体，可以使用常规管路。甲醇的抽出量与动力水流量成正比，不受水的压力波动影响。该泵同时完成甲醇抽取与在线稀释及的功能。甲醇与水的混合液为非易燃易爆流体，可以使用常规管路输送。

2、甲醇储罐的设计探讨

甲醇储罐应按照预留用地的大小，并结合一定的储备来配置，一般工程按照7天的甲醇储存量来设计，并采用卧式地下填埋安装。

根据《建筑设计防火规范》（GB50016—2006），投加泵房和甲醇储罐应分体设计，并保持一定的防火间距。由于甲醇按防火类属于甲类液体，规范中要求埋地式储罐与其泵房之间的防火间距不应该小于15m，且防火间距与罐容有关。同时根据规范要求，两排卧式储罐之间的防火距离不应小于3m。

甲醇储罐的设计要求甲醇从顶部进入储罐，进料管应伸至罐底部，距低不大于100mm，以减少静电的产生。可通过快速接头，从槽车上经管道直接卸到储罐里。

甲醇储罐的壁厚应考虑其压力承受，一般地下填埋式储罐规定壁厚要大于或等于8mm。

甲醇储罐的防腐须在制造完成并经压力试验合格后进行，采用罐体材质为Q245R或Q235A，对于卧式地下填埋储罐，内外作喷砂除锈，除锈等级为Sa2级。外壁防腐为底漆-面漆-玻璃布-面漆-玻璃布-面漆-玻璃布-两层漆，总厚度大于或等于0.6mm。

甲醇储罐应设有防爆型液位指示装置，并有高低液位报警。

3、泵房设计要点

由于甲醇的火灾危险性，甲醇投加泵房与厂区道路应设置一定的防火间距，如与厂区主要道路路边的防火间距为10m，与厂区次要道路路边的防火间距为5m，与其他建筑物的防火间距根据建筑物的性质及耐火等级考虑，如甲醇投加泵房与其他甲类厂房的防火间距为12m，与厂区民用建筑的防火间距为25m。

投加泵房间内应该装有消防喷淋系统，包括水喷头、传动装置、喷水管网、雨淋阀等。投加泵房还应设灭火系统，常用的灭火剂为二氧化碳灭火器，干粉灭火剂等。

4、甲醇投加安全注意事项

甲醇为甲类火灾危险性可燃液体，危险等级为中级，罐区内建筑物（配电室、控制室、管夹等）的耐火等级应按二级考虑，所用建筑材料应为非燃烧体。

甲醇储罐与加药泵房附近严禁火源，应有明显的防火防爆警示牌，严格执行动火制度。设备和管路应根据甲醇的火灾危险性和操作条件，设置相应的仪表，报警讯号，自动连锁保护系统或紧急停车措施。通风管处，人孔，法兰，阀门，机泵的密封垫等易泄漏部位通常应设置固定式甲醇气体检测报警器，以随时监测泄露情况，漏气时必须迅速消除。当甲醇蒸气在空气中浓度达其爆炸下限的20%-25%（1.5%）时，声光信号报警，提示尽快排险，当浓度达爆炸下限的40%—50%（3%）时，报警并同时与消防水泵、喷淋冷却水、固定灭火系统等联锁并投入动作。

甲醇储罐与加药泵设备间电器设备均采用防爆型，防止产生电火花。甲醇储罐应设置防雷设置，防止静电与雷击。对可能产生静电危险的设备和管路，均采取静电接地措施。在甲醇管道进出装置或设施处，加药场所的边界、管道泵及其过滤器等部位，应设静电接地设施。

甲醇管路系统应采用厚壁无缝钢管，设计流速