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高效厌氧脱氮工艺降解乙二醇废水

文档作者：王震文文档来源：上海泓济环保科技股份有限公司		更新日期： 2026年05月30日	点击数：
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《资源节约与环保》2019 年第3 期
摘要：我国的能源结构是基于煤炭的，因此在我国
乙二醇制备方法是基于合成气经草酸酯合成乙二醇。草
酸酯法生产乙二醇过程中所产生的废水具有高电导率
（高硝酸盐和高亚硝酸盐）、高COD、色度深、pH 低及水质
变化大等特点。本课题尝试采用一种新型高效厌氧脱氮
反应器及组合工艺降解该类废水，发现其对于COD 及硝
酸盐均有极佳的去除率，并同时降低了废水的电导率。本
研究给乙二醇废水开发的工艺和技术具备规模化应用和
推广提供了一定的参考依据。
关键词：煤制乙二醇；草酸酯法；污水；改良AO；高效
厌氧脱氮
引言
乙二醇（EG 或MEG）是一种重要的有机化工原料和战略物
资，可用于生产聚酯纤维，并可作为防冻剂、润滑剂、增塑剂、非
离子表面活性剂以及炸药、涂料、油墨等行业，用途十分广泛。我
国是全球最大的乙二醇消费国，进入21 世纪以来，我国乙二醇
消耗量大幅度攀升。从生产乙二醇的原料来区分，乙二醇的生产
可主要分为以乙烯为原料的“石油路线法”和以煤制合成气为原
料的“非石油路线法”[1－3]。我国能源结构的特点是煤炭资源相对
丰富，石油、天然气资源不足，以煤为原料制备乙二醇更为符合
我国国情，也是出于战略的需求。目前，煤制乙二醇主要技术路线
有3种：（1）合成气直接合成法[4]；（2）甲醇乙烯环氧乙烷路线[5]；（3）
合成气经草酸酯合成乙二醇[6]。该工艺流程短，成本低，是目前国
内最受关注的煤制乙二醇技术，也是目前煤制乙二醇生产企业
应用较广的工艺。
草酸酯法生产乙二醇过程中的工艺废水除煤气化过程产生
的废水外，主要来源于变换、净化及DMO 生产中酯化、加氢、精
馏工段。煤制乙二醇废水含盐量高达2%~4%[7]，主要污染物为硝
酸盐、亚硝酸盐、色度深及高COD，对于该类废水采用传统的市
政生化工艺存在着费用高、效率低的缺点。
本课题以阜阳某一家以草酸酯法生产乙二醇工厂为例，并
以其调节池进水为研究对象，测试了一种新型高效厌氧脱氮反
应器及组合工艺，攻克草酸酯法生产煤制乙二醇污水生化预处
理中的关键工艺和技术，实现水资源循环利用，推动煤化工节能
减排工作，保障煤制乙二醇产业的可持续发展。
1 中试材料及方法
1.1试验用水（进水水质）
试验用水取自濮阳某乙二醇污水处理站调节池，具体水质
如表1。
表1 试验进水组分及水质指标
1.2新型高效厌氧脱氮生物反应器（ADN）
ADN高效厌氧脱氮反应器由ADN 配水池和ADN 反应器有
两个部分组成。ADN反应器构造按功能划分，由下而上共分为5
个区：混合区、脱氮除碳室、除碳转化室、沉淀区和气液分离区。
ADN配水池：配水池分为两格，进水与反应器的部分回水在此混
合后，经外循环泵输送至ADN 反应器内（图1）。ADN 厌氧脱氮
反应器具有独有的脱氮除氮室和除碳转化室，并具有强制的外
循环和内循环，实现了结构和流程上的创新。
图1 新型高效厌氧脱氮生物反应器（ADN）结构简图
1.3材料及工艺流程
试验污泥取自濮阳某造纸厂中温厌氧反应器内的颗粒污
泥，其污泥浓度21.6g/L，经沉淀浓缩后污泥浓度为98.1 g/L，性
状为黑色。其他试验材料包括：硝酸钠、液碱、甲醇、烧杯量筒等
耗材。KH2PO4、以及厌氧所需的微量元素。
乙二醇废水经提升泵提升至ADN 配水罐，经过与出水混合
加热后，进入ADN反应器，一部分ADN 反应器的出水经ADN
配水池流入改良AO 的A 段，与内外回流混合后脱去硝化的氮，
进入O 段，在O 段去除绝大部分的剩余有机物后进入序批反应
沉淀段，泥水分离后，排出系统，具体如图2所示。
图2 组合工艺处理乙二醇废水试验装置示意图
高效厌氧脱氮工艺降解乙二醇废水
王震文
（上海泓济环保科技股份有限公司上海200433）
65
DOI:10.16317/j.cnki.12-1377/x.2019.03.053
《资源节约与环保》2019 年第3 期
1.4分析方法
中试中常规水质指标的测试方法和分析仪器或设备见表2。
表2 常规水质指标的测试方法和分析仪器或设备
1.5接种、调试启动阶段
将上述接种污泥按照10g/L 和3g/L 的浓度分别投加至ADN
反应器和改良AO反应器内，然后投加甲醇和其他营养元素恢复
污泥活性和填料挂膜。24 小时后，调节池进水PH 在7 左右，并
投加碳酸钠作为缓冲物质，然后启动进水泵。按照ADN 反应器
（Nv=2kgCOD/m3·d，Nv=0.1kgNO3-N/m3·d）低负荷运行，维持进水
温度35℃，脱氮除碳室的上升流速4m/h，改良AO 反应器正常运
行。持续运行7 天出水指标稳定后，提高负荷至（Nv=4kgCOD/m3·
d，Nv=0.2kgNO3-N/m3·d），如出水指标不稳定，则继续延长驯化。
依次类推，直至提高负荷至（Nv=8kgCOD/m3·d，Nv=0.4kgNO3-N/m3·
d）。从试验开始，经过20 d 左右的连续运行，ADN反应器和改良
AO反应器各项运行参数已基本趋于稳定。至此，认为ADN反应
器污泥驯化和改良AO反应器填料挂膜成功。然后进行21天的
持续负荷运行观测，以检验组合工艺对乙二醇废水去除的性能。
每天对硝态氮、COD 和电导率、PH 值等进行检测，本阶段试验总
计历时42天。
2 实验结果与讨论
2.1对氮的去除结果
图3 ADN反应器对硝态氮的去除
图4 改良AO 反应器对硝态氮的去除
从图3 中可以看出，ADN 反应器能通过内外循环及高浓度
的厌氧颗粒污泥，消除高浓度硝态氮对产甲烷菌和反硝化本身
的抑制作用，从而去除几乎绝大部分的硝态氮，其对硝态氮的平
均去除率达到93%。说明ADN反应器对于乙二醇废水有着良好
的脱氮性能。经过改良AO工艺的进一步去除，其含量能降低到
10mg/L 左右（图4）。
2.2对COD 的去除结果
ADN 反应器的平均进水CODCr=7527mg/L，平均出水CODCr=
2009mg/L，平均去除率72%。说明ADN 反应器在反硝化脱氮的
同时，通过产甲烷作用去除了4000 mg/L 左右的COD（图5）。
ADN反应器的出水，进入新型改良AO 工艺，通过其内附着在固
定床平板填料上的大量微生物和悬浮微生物的作用，去除了剩
余的有机物（图6）。
图5 ADN反应器对COD的去除
图6 改良AO 反应器对COD的去除
2.3对于电导率的影响
通过图7 可以看出，乙二醇废水经过ADN 反应器后电导率
有较大的下降，污水中某些可电离的有机物被去除、硝酸盐反硝
化去除，乙二醇废水经厌氧处理后出现电导率下降。
图7 ADN工艺进出水电导率的变化
另外，通过对比ADN 反应器进出水的平均pH 值，pH 值能
从平均5.75升高到8.76。由于ADN反应器有内外循环系统，因
此，ADN 反应器运行中可不必额外补充碱度，即使pH 偏低也可
（下转第68 页）
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《资源节约与环保》2019 年第3 期
以依靠出水回流（pH=8~9）缓冲酸度的冲击。保持较低的进水pH
而不增加液碱或者缓冲物质，对于减少系统中的电导率也有积
极意义。
结语
（1） 试验装置的启动采用低负荷启动方式，在进水Nv=
2kgCOD/m3·d，Nv=0.1kgNO3-N/m3·d,35℃的条件下，采取逐步提
高进水流量的方法提高负荷。启动结束时，维持一定负荷。ADN
反应器对硝态氮的平均总去除率达到93%，CODCr平均去除率也
达到了72%。说明ADN反应器对于乙二醇废水有着优良的脱氮
和除碳性能。
（2）反应系统稳定运行后，试验结果表明：ADN 反应器处理
乙二醇废水的最佳运行条件为HRT=24 h，T =35℃；改良AO 工
艺O段的最佳停留时间为24 h。
（3）由于反硝化产生碱度和有机酸的去除，乙二醇废水进入
ADN之前无需调节pH值。
（4）ADN+改良AO 生化组合工艺对乙二醇废水显示出良好
处理效果，仅通过ADN+改良AO工艺就能将COD 从8000mg/L
降至150mg/L，去除率达到98%。从而在乙二醇废水的低成本生
化处理工艺上，有着极大的意义。
参考文献
[1] 张庆. 煤制乙二醇技术进展及产业分析[D]. 西北大学, 2012.
[2] 钱伯章. 国内外乙二醇市场分析聚酯工业[J]. 聚酯工业, 2009,
22(04): 15-18.
[3] 晓铭. 国内外乙二醇的供需现状及发展前景[J]. 精细化工原
料及中间体, 2011(07): 33-38.
[4] 梁艳文, 赵其文, 李伟. 合成气合成乙二醇技术进展[J]. 广州
化工, 2014, 42(13): 21-23.
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讨[J], 上海化工, 2008, 33(5): 18-22.
[6] 黄维捷, 文峰, 康文国等. 草酸二甲酯加氢制乙二醇Cu/SiO2
催化剂的制备与改性[J]. 工业催化, 2008, 16(06): 13-15.
[7] 光喜萍. 煤制乙二醇项目废水特点及处理思路[J]. 山西化工,
2016, 162(2): 99-101.
作者简介
王震文（1987-），男，工艺工程师，主要研究方向为化工环保。
2.3主要处理单元及设计参数
（1）集水池（改造）。原有一、二级集水池连通，二级集水池结
构尺寸9.3×3.5×4m 有效容积70m3 最大小时流量（280m3/h）下
HRT=15min可以满足规范要求（规范要求不小于5min）。
（2）水力筛（原有）。利用原有1 台，不锈钢，过流能力大于
280m3/h，设在调节池进水处，设置落渣管（PVC）。
（3）调节池（改造）。原1#好氧池、2#好氧池及中间沉淀池改
造，1# 好氧池结构尺寸6.40m×6.20m×5.00m 有效容积170m3，2#
好氧池结构尺寸7.70m×7.00m×5.00m，有效容积215m3；中间沉
淀池结构尺寸7.00m×2.70m×5.00m 有效容积76m3，总有效容积
170+215+76=461m3，HRT=8.5h。
（4）两相厌氧池（改造）。利用原水解池，环氧煤沥青涂刷防
腐，结构尺寸9.5×7.5×5.2m，总有效容积约300m3，升流式双层污
泥床，底部为流动污泥床0.8m（45m3），上部为固定填料床2.5m
（140m3），进水流量Q=54.2m3/h，内循环Q=50m3/h，上升流速3-
4m/h，总有机负荷6.9kg（COD）/m3·d，设计COD 去除率40%。
（5）SBR 池（改造）。利用原有灰渣池改造，结构尺寸
（41.00m ×8.25m ×4.90m）1 座，均分成2 池，单池有效容积
1436m3，总有效容积2872m3，单组运行周期T=8h（进水2h、曝气
4h、沉淀1h、滗水1h），有机负荷0.43kgCOD/m3·d，周期（批）处理
水量220m3，排水比15.3%，总COD 去除率91.7%，总需氧量约
1320kg/d，总供空气量20640m3/d。
（6）再生水处理系统（改造）。过滤池利用原有的圆形反应池
改造，日处理水量Q=300m3/d小时处理量Q=50m3/h，滤速v=8m/h，
直径Φ3.0m，过滤面积7m2。
（7）生化剩余污泥处理系统（改造）。利用灰渣池附近原有水池
改造，浓缩池1座，直径Φ8.4m深6.0m，有效容积280m3，平均每日
产生含水99.7%污泥量52m3，浓缩后含水97.5%，污泥体积6.5m3。
2.4设计特点
（1）原设施正好有两个水解池串联，很容易改造成两相厌氧
反应器。而且该池液位是原污水处理系统中的最高水位处，出水
重力流向100m远的SBR，可利用条件好。
（2）本项目所在地区气候条件适合于常温厌氧，即使冬季水
温可能低于20℃，采用两相厌氧去除40%有机物是完全可以实
现的。相对于水解酸化，两相厌氧去除效率优异，进水有机负荷
为6.9kgCODcr/m3·d，去除负荷为2.8kgCODcr/m3·d，厌氧出水COD
可降低至960mg/l，有效减轻了好氧负荷。
（3）本项目原水BOD/COD=0.5，其可生化性好，容易发生厌
氧，采用两相厌氧工艺，将甲烷相出水（pH 略高）回流，可以利用
其中的碱度维持所需要的pH，节省运行费用。
3 运行情况
（1）运行效果。本工程取某城市污水处理厂的活性污泥进行
驯化，经过3 个月的调试，系统运行情况稳定，处理出水效果较
好。各项出水指标均达到设计的排放标准。
（2）运行费用分析。废水处理工程的运行成本为2.02元/m3，
其中：
①电费。工程每天耗电为850kW·h，电价为0.65 元/（kW·
h），则电费为0.43元/m3。
②药剂费。PAC投加量：0.05kg/m3，药剂单价：2.0元/kg；污泥脱水
PAM投加量：2kg/d，药剂单价：30元/kg，则药剂费合计为0.14元/m3。
③污泥处置费用。污泥（含水率为80%）产量为3m3/d（含初
沉池及生化池污泥），按280 元/m3的处置费计算，污泥处置费为
840 元/d，折算后的污泥处置费用为0.65元/m3。
④人工费。废水处理站设操作人员6名，按工资为3500 元/
月/人，折算后的人工费用为0.53元/m3。
结语
（1）采用“预处理＋二项厌氧＋SBR＋砂过滤”工艺处理制麦废
水，尽量利用现有设施，减少投资，稳定达标，系统运行稳定，经
济运行等优点。
（2）工程运行结果表明，该工艺处理制麦废水的CODCr去除
效率为98%，BOD5去除效率为99%，出水水质稳定达标。
参考文献
[1] 周长波，张家振. 啤酒废水处理技术的应用进展，环境工程，
2003，21（6）：19-23.
（上接第66 页）
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