2014年9月，山西某化工厂2×20万t/a煤制乙二醇项目正式启动。2017年3月，年产20万t乙二醇项目的第一期工程竣工并开始投料试车。主要工艺是通过两步法生产乙二醇；第一步由CO进行气相反应生成草酸甲酯，第二步由草酸甲酯加氢催化生成乙二醇，气化技术采用水煤浆水冷壁清华炉煤气化技术。该厂的生产废水主要来自气化装置和乙二醇装置，废水中含有高浓度的COD_Cr、NH₃-N、硝酸钠和TDS等，正常生产时连续流量约为100 m³/h，考虑其他辅助装置及罐区的间断排污，以及初期污染雨水和厂区生活污水，污水处理场设计规模为130 m³/h。

污水处理场总的设计规模为3 120 m³/d，设计24 h连续运行，进水主要为乙二醇装置生产废水、气化装置生产废水，还有来自其他装置的混合污水以及初期污染雨水等，出水标准不低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级A标准。设计进出水水质见表1。

乙二醇废水中有机物成分主要为甲醇、乙醇和碳酸二甲酯等，无机盐主要成分为硝酸钠、氯化钠、碳酸氢钠和碳酸钠等^〔1〕。

乙二醇废水为较难处理的工业废水，废水主要来自乙二醇装置和气化装置。乙二醇装置生产废水主要特点是COD高，经常达到60 g/L以上，最高时达到180 g/L以上，且废水中硝酸钠含量高（质量分数达到2.7%）^〔2〕、碱度高（13 722 mg/L）、含盐量高（质量分数经常达到3%以上）；气化装置生产废水的主要特点是温度高（45~50 ℃）、硬度高（经常达到1 000 mg/L以上），氨氮含量高（通常能达到450 mg/L以上）。由于气化废水硬度高（500~600 mg/L），会影响后续工艺的正常运行，需要在生化前采用软化预处理将硬度降低，并采用冷却塔降温。

废水处理工艺流程如图1所示。

压力生产废水包括气化装置生产废水、乙二醇装置生产废水和其他辅助装置的生产废水，经压力管道送入污水处理场的调节池，当发生生产事故水质水量超标时，切换阀门将生产废水送入生产事故池，再由生产事故池的提升泵分批少量将事故污水送至调节池；重力流污水包括生活污水、污水处理场内的冲洗水和厂区内生产装置的其他重力流污水，自流至集水池，集水池的前端设置了机械细格栅，栅隙为2 mm，去除污水中直径大于2 mm的固体污染物质，集水池的污水由潜污泵提升至调节池。

经混合调节水质水量后的污水用泵提升至混凝软化反应池，混凝软化反应池由混凝反应池、软化反应池和絮凝反应池3部分组成，在混凝反应池中投加混凝剂（PAC）生成矾花，在软化反应池中投加氢氧化钠和碳酸钠去除硬度（进水硬度500~600 mg/L，软化后出水200 mg/L以下），在絮凝反应池投加絮凝剂（PAM），使矾花进一步增大以利于沉降。经反应后的污水在斜管沉淀池进行固液分离后，上清液加盐酸回调pH后重力流入高效水解反应器。

由于污水中含有高浓度硝酸盐和高浓度有机物，有机物成分主要为甲醇、乙醇、酯类等，在高效水解反应器中，缺氧条件下有机物可作为反硝化反应的碳源，利用微生物将污水中的硝酸盐氮还原成氮气溢出^〔3〕。出水进入AO反应池。

在AO反应池中，O池末端的硝化混合液回流至A池，污水经过了缺氧微生物和好氧微生物的交替代谢作用，大部分的有机物降解成了二氧化碳、水和其他无机化合物，氨氮氧化成了硝酸盐并进一步还原成氮气，从而彻底去除废水中的氮，经AO反应池处理的混合液自流至膜生物反应器（MBR）。

在膜生物反应器（MBR）中，好氧微生物进一步将有机物彻底降解成二氧化碳、水及其他无机化合物；清水用透过液泵直接从MBR膜中抽出，排放至产水池；活性污泥被完全截留在反应器中。膜生物反应器（MBR）末端设有气提回流泵，将反应器中的污泥回流至AO反应池的缺氧区中，每天从膜池排出少部分剩余污泥至污泥池。

混凝软化沉淀池排出的物化污泥、高效水解反应器及膜生物反应器（MBR）排出的剩余污泥均排至污泥池，由污泥输送泵将污泥定量送至带式污泥脱水机进行脱水处理，脱水后的污泥饼外送危废处理中心处置，脱水机的滤液自流回到调节池。

（1）集水池。尺寸为14.5 m×2.5 m×8.5 m，设机械细格栅，栅距2 mm，有效水深为6.0 m，有效容积为217.5 m³，地下式钢砼结构，内壁强防腐及防渗。设提升泵2台，1用1备，流量40 m³/h，扬程15 m，功率3.7 kW。

（2）调节池。尺寸为18.0 m×15.25 m×8.0 m，共1座，有效水深为7.5 m，有效容积为2 000 m³，地下式钢砼结构，内壁强防腐及防渗，停留时间约为15.4 h。设潜水搅拌机4台，功率为5.5 kW；设提升泵3台，2用1备，流量65 m³/h，扬程12 m，功率3.7 kW；配套冷却塔2台，最大冷却水量80 m³/h，设计进水温度55 ℃，出水温度35 ℃，温差20 ℃。

（3）生产事故池。尺寸为18.0 m×15.25 m×8.0 m，共1座，有效水深为7.5 m，有效容积为2 000 m³，地下式钢砼结构，内壁强防腐及防渗。设提升泵2台，1用1备，流量40 m³/h，扬程10 m，功率2.2 kW。

（4）混凝软化沉淀池。尺寸为16.0 m×9.0 m× 6.0 m，沉淀池直径为9.0 m，共1座，有效水深为5.5 m，半地下式钢砼结构，内壁强防腐及防渗。设混凝反应池搅拌机1台，功率0.75 kW，软化反应池搅拌机1台，功率0.75 kW，絮凝反应池搅拌机1台，功率1.5 kW，中和池搅拌机1台，功率为0.75 kW，沉淀池刮泥机1台，功率为0.75 kW。

（5）高效水解反应器。尺寸为21.0 m×12.0 m× 8.0 m，共2座，有效水深为7.0 m，有效容积为3 400 m³，地下式钢砼结构，内壁强防腐及防渗，停留时间约为26.15 h。池底均匀铺设布水器，池内设填料，填料体积约为2 000 m³，设回流泵6台，4用2备，流量75 m³/h，扬程10 m，功率3.7 kW。

（6）AO反应池。尺寸为36.0 m×21.0 m×8.0 m，共2座，有效水深为7.0 m，有效容积为10 400 m³，地下式钢砼结构，内壁强防腐及防渗，停留时间约为80.0 h。分为缺氧区和好氧区，缺氧区设搅拌机6台，功率2.2 kW，好氧区池底设穿孔曝气管，配套离心风机4台，3用1备，风量50 m³/min，风压80 kPa，功率90 kW，好氧区末端设气提回流泵2套，单套流量为780 m³/h，回流比为12:1。池内设在线pH监测仪和在线DO监测仪。

（7）膜生物反应器（MBR）。尺寸为22.5 m×7.0 m×5.5 m，共1座，有效水深为5.0 m，有效容积为780 m³，地下式钢砼结构，内壁强防腐及防渗，停留时间约为6.0 h。池内设6套中空纤维膜组件，每套通量为22 m³/h，配套罗茨风机3台，2用1备，风量20 m³/min，风压55 kPa，功率30 kW；配套透过液泵3台，2用1备，流量95 m³/h，扬程10 m，功率7.5 kW；同时配套膜反洗系统和在线清洗系统。MBR反应器末端设气提回流泵2套，单套流量为260 m³/h，回流比为4:1。池内设在线pH监测仪和在线DO监测仪。

（8）膜离线清洗池。尺寸为8.0 m×7.0 m×5.5 m，共1座，有效水深为5.0 m，有效容积为280 m³，地下式钢砼结构，内壁强防腐及防渗。

（9）污泥池。9.0 m×4.5 m×6.0 m，共1座，有效水深为5.5 m，有效容积为220 m³，地下式钢砼结构，内壁强防腐及防渗。设污泥搅拌机1台，功率3.7 kW；配套污泥输送泵2台，1用1备，流量10 m³/h，扬程30 m，功率5.5 kW；配套带式污泥浓缩脱水一体机1台，功率2.25 kW。

（1）废水的预处理采用混凝软化工艺，降低废水中的硬度，防止填料、曝气系统、管道和MBR膜的堵塞，能有效确保后续高效水解反应器、AO反应池和MBR膜生物反应器的正常运行。

（2）预生化工艺采用高效水解工艺，利用废水本身含有的醇类有机物为碳源，降解硝酸盐，生成二氧化碳、氮气和水，并通过水解和产酸阶段，将难生化降解的有机废水转化为可溶性的小分子有机物^〔4〕，减少了后续生化段的处理负荷。

（3）脱氮生化工艺采用了膜生物反应器（MBR）技术，该技术是一种新型污水处理技术，它将传统的生物处理技术与先进的膜分离技术相结合^〔5〕。通过膜过滤的方式实现完全的固液分离，直接得到高质量的产水，使难以培养且容易流失的硝化微生物和反硝化微生物最大程度地保留在反应器中^〔6〕。具有占地面积小、污泥浓度高（9 000 mg/L）、污泥龄长（30~60 d）且可调节、脱氮效果好、运行管理方便的特点。

（4）AO反应池内回流比设为12:1，膜生物反应器（MBR）硝化液回流比设为4:1，大倍比的循环确保了出水总氮的达标^〔7〕。硝化液回流采用气提回流泵的型式，节能高效，使生化池中的微生物和泥水混合物快速循环，从而实现高效脱氮的技术要求。

本工程自2017年4月建成投运以来，系统运行一直非常稳定，由于来水COD_Cr、NH₃-N、TDS等指标较设计数值经常性超标，且波动幅度较大，调试时通过调整运行数据，提高活性污泥浓度，能使出水水质稳定达标，体现了该工艺具有良好的去除效果和抗冲击负荷能力^〔8〕。2018年4月进出水水质情况见表2。

由表2可见，污水处理场进水指标已经超过设计值，但出水水质仍然优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级A标准，可达到回用水进水水质的要求，大大降低了后续污水回用工艺的负荷。

本工程占地面积9 040 m²，总投资约3 200万元。直接运行费用为2.49元/t，包括人工费、电费、药剂费等，其中人工费0.705元/t、电费0.197元/t、药剂费1.585元/t。药剂费包含：PAC 0.040元/t、PAM 0.160元/t、碳酸钠0.058元/t、氢氧化钠1.187元/t、次氯酸钠0.046元/t、盐酸0.094元/t。

（1）工程实践表明，采用软化预处理与生化联合工艺处理乙二醇废水，COD_Cr、NH₃-N的平均去除率可达到98%以上，出水COD_Cr、SS、NH₃-N、总氮、色度均优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级A标准的要求。

（2）污水先后经过混凝、软化、絮凝、水解、硝化、反硝化处理，有机物不断降解，后续单元的处理负荷不断减轻；采用MBR膜进行固液分离，具有运行稳定，耐冲击负荷能力强、操作简单的特点。