化工廠污水處理新工藝

李凱波+蘇朝輝+王多斌+吳永貴

1 概況

隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視程度越來越高，尤其是2015 年1 月《新環(huán)保法》的實(shí)施，生產(chǎn)污水治理也越來越成為化工企業(yè)生存的首要條件。化工生產(chǎn)過程中廢水排放量大，成分復(fù)雜，有機(jī)物濃度高，對(duì)環(huán)境污染較大。單一處理工藝往往無法達(dá)到預(yù)期目的，因此通常采用多級(jí)流程聯(lián)合處理，以達(dá)到理想的處理效果。

某化工企業(yè)主要從事農(nóng)藥生產(chǎn)，廢水中含有大量的鹽分、酚類及其它有毒有害物質(zhì)，廢水量高峰期為100m3/d。該化工企業(yè)緊鄰巢湖，若其有機(jī)高濃度污水直接排放至巢湖，將嚴(yán)重影響本地區(qū)水資源。

綜合廢水含有大量鹽類（包括硫離子鹽類）、酚類及其它有毒有害物質(zhì)，此類廢水成分復(fù)雜，簡(jiǎn)單的生化處理不能保證其處理過后達(dá)標(biāo)。因此，對(duì)這類廢水首先應(yīng)進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)含有硫離子的鹽類和酚類廢水應(yīng)先處理鹽分，后采用物化和生化相結(jié)合的處理方法。

2 水質(zhì)和工藝流程

2.1 水質(zhì)情況

根據(jù)該公司當(dāng)前生產(chǎn)能力， 廢水處理規(guī)模按100m3/d來設(shè)計(jì)。綜合廢水水質(zhì)為COD：30000～45000mg/L，

BOD：10000～15000mg/L，SS：1200～2000mg/L，TN：520mg/L，

色度：400～600 倍，pH：10～14。

2.2 工藝流程

此類綜合廢水成分復(fù)雜，生化處理之前需要有物化處理階段，該階段處理主要降低廢水COD，調(diào)節(jié)pH，減少SS以及其它有機(jī)物，使進(jìn)入生化系統(tǒng)的廢水符合各項(xiàng)指標(biāo)。工藝流程如圖所示。

生化系統(tǒng)主要采用水解酸化，厭氧和好氧多級(jí)處理相結(jié)合，在水解酸化池中主要調(diào)節(jié)廢水中BOD/COD 比值。水解酸化工藝是在缺氧條件下（DO≤0.5mg/L），利用水解酸化菌和產(chǎn)酸菌完成水解、酸化兩個(gè)過程。在這一階段，廢水中的一些小分子有機(jī)物降解成乙酸或甲烷等，進(jìn)一步提高廢水的可生化性，為后續(xù)降解處理提供穩(wěn)定的水質(zhì)。厭氧池有較高的有機(jī)污染物去除率，大大降低廢水中的COD、BOD5 等，為好氧池處理提高效率。

此外，厭氧池處理既沒有曝氣也不需排泥，大大減少了污泥的產(chǎn)生和處理污泥的費(fèi)用。好氧池采用間隙曝氣法，該方法具有處理效率高，污泥膨脹少，耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 設(shè)計(jì)參數(shù)

生化系統(tǒng)主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

主要配備設(shè)備有2 臺(tái)潛水污泥泵， 型號(hào)為WQ20- 15- 2.2；羅茨風(fēng)機(jī)2 臺(tái)，型號(hào)為FSR125；高效散流式曝氣器42 套，型號(hào)為YJB- 400。

2.4 工藝說明

（1）水解酸化- 厭氧工藝具有較強(qiáng)的抗沖擊能力，緩沖進(jìn)水水質(zhì)、水量的變化，為好氧處理提供較為穩(wěn)定的進(jìn)水條件。厭氧能處理濃度較高有機(jī)污染物，大大降低了水體COD、SS濃度等，為后續(xù)好氧系統(tǒng)廢水處理節(jié)省時(shí)間。另外，水解酸化和厭氧系統(tǒng)不需要與氧氣接觸，且無需排泥，大大節(jié)省污泥產(chǎn)量及處置費(fèi)用，降低廢水處理成本。

（2）接觸氧化池內(nèi)設(shè)生物填料，配置高效曝氣裝置，具有高效、曝氣均勻等優(yōu)點(diǎn)，為保障出水水質(zhì)穩(wěn)定提供有利條件。

（3）二沉池內(nèi)設(shè)塑料斜管，提高固、液體分離效率，有助于保持出水水質(zhì)穩(wěn)定。

3 結(jié)果和討論

3.1 催化劑FeSO4用量對(duì)廢水COD 的影響

在小試試驗(yàn)中，將500g綜合廢水（COD約35000mg/L）

pH 調(diào)至3～4，加若干量FeSO4，攪拌0.5h 后，加入足量H2O2，一直攪拌24h 后檢測(cè)廢水COD，如表2 所示。

根據(jù)小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)催化劑重量為0.5g 時(shí)，效果較好。催化劑添加量過高會(huì)導(dǎo)致成本增加和廢水體系鹽分濃度的升高；當(dāng)催化劑添加量過低時(shí)，COD 去除率不理想，影響生化系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以，當(dāng)m（FeSO4）/m（廢水）比值為1‰時(shí)，COD 去除率較佳。

3.2 H2O2添加量對(duì)廢水COD 的影響

在小試試驗(yàn)中，將500g綜合廢水（COD約35000mg/L）

pH 調(diào)至3～4，加0.5gFeSO4，攪拌0.5h 后，加入若干重量的H2O2，一直攪拌24h 后檢測(cè)廢水COD，如表3 所示。

根據(jù)小試實(shí)驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)添加量為5g 時(shí)，效果較好。但由于H2O2 有一定的分解性，因此實(shí)際H2O2 添加量略大于理論值，所以，當(dāng)m（H2O2）/m（廢水）比值為1%時(shí)，COD 去除率較佳。

3.3 中和池堿的種類對(duì)水質(zhì)的影響

在Fenton 反應(yīng)體系中綜合廢水顯強(qiáng)酸性，必須調(diào)節(jié)pH 值才能進(jìn)入生化系統(tǒng)。所以，在此步驟就有了堿種類的選擇：① 氫氧化鈉，用此類強(qiáng)堿可以控制成本，但由于化工廠本身鹽分濃度就很高，使用氫氧化鈉會(huì)更加增大鹽分濃度，故不宜采用；② 氫氧化鎂，用此類中強(qiáng)堿可以適當(dāng)控制鹽分濃度，但從成本考慮，氫氧化鎂價(jià)格偏高；③ 氫氧化鈣，此類中強(qiáng)堿價(jià)格便宜，并且一摩爾氫氧化鈣提供兩摩爾OH-，能更好地控制鹽分濃度；同時(shí)，氫氧化鈣溶解度較低，有利于后續(xù)階段添加絮凝劑時(shí)更好地絮凝。所以，無論從工藝還是成本考慮，選擇氫氧化鈣較為合適。

4 運(yùn)行效果

厭氧池、接觸氧化池內(nèi)引入生活污水至淹沒填充料。接觸氧化池悶爆24h 后排出部分水，再進(jìn)水，再悶爆6h，然后進(jìn)水至氧化池溢流口。10 天后，開始曝氣并投加營養(yǎng)物質(zhì)如葡萄糖、尿素等。保持生化體系C∶N∶P=200∶5∶1，曝氣15 天后，開始逐漸進(jìn)水。經(jīng)過3 個(gè)月的生化馴化以及試運(yùn)行，工藝開始正常運(yùn)行。

工藝正常后，綜合廢水經(jīng)過物化處理，水中COD、BOD、SS等各項(xiàng)指標(biāo)都有了顯著改善，更加適合生化處理。根據(jù)運(yùn)行結(jié)果，從COD、SS、色度出水指標(biāo)分析，該設(shè)計(jì)工藝處理效果較好，物化處理和生化處理相結(jié)合更適合該類廢水，運(yùn)行穩(wěn)定可靠。COD 出水平均濃度為274mg/L，平均去除率為99.2%；SS出水平均濃度為64mg/L，平均去除率為94.7%，色度平均出水為94 倍，平均去除率為81.2%，pH 值出水平均為7.36，以上各出水指標(biāo)優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978- 1996）三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)論

（1）該化工企業(yè)廢水經(jīng)過物化處理后，廢水各項(xiàng)指標(biāo)均有明顯改善，為后續(xù)生化系統(tǒng)的穩(wěn)定提供保障，且節(jié)省了廢水處理時(shí)間。

（2）生化工藝運(yùn)行結(jié)果表明，采用水解酸化- 厭氧- 接觸氧化工藝處理化工廢水是適合的，處理效果明顯，各項(xiàng)指標(biāo)去除率高。系統(tǒng)總COD 去除率為99.2%，SS去除率為94.7%，色度去除率為81.2%。

（3）實(shí)踐結(jié)果顯示，該工藝具有較高的抗沖擊負(fù)荷能力，可以處理水質(zhì)隨時(shí)變化的綜合廢水，以達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

（4）經(jīng)成本核算，該套治污工藝成本約為25元/t，治污成本較低，在同類廢水治理成本中較為經(jīng)濟(jì)。