農(nóng)產(chǎn)品加工廢水預(yù)處理方法研究

肖中新，韓厚強(qiáng)

農(nóng)產(chǎn)品加工廢水預(yù)處理方法研究

肖中新1，韓厚強(qiáng)2

（1.安徽省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，安徽合肥 230071；2.安徽南風(fēng)環(huán)境工程技術(shù)有限公司，安徽合肥 230001）

提出了一種針對(duì)高鹽、高氨氮、高有機(jī)溶劑、高毒性農(nóng)產(chǎn)品（香精香料、添加劑、化肥等）加工廢水預(yù)處理的方法。該方法通過(guò)混凝反應(yīng)沉淀、微電解反應(yīng)、芬頓反應(yīng)和MVR（Mechanical Vapor Recompression）蒸發(fā)等工序?qū)U水進(jìn)行預(yù)處理后，可有效減少后續(xù)廢水中的細(xì)小懸浮物、低沸有機(jī)物含量，并避免MVR蒸發(fā)器在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)泡沫的現(xiàn)象，從而確保MVR蒸發(fā)器正常運(yùn)行。此外，可將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，控制氮在廢水中存在的形式，將大部分氨氮以氯化銨的形式結(jié)晶出系統(tǒng)，從而降低了后續(xù)冷凝液生化處理時(shí)的氨氮負(fù)荷。該方法與傳統(tǒng)處理工藝相比，不僅有效改善了出水水質(zhì)，而且確保了污水處理系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

污水預(yù)處理；農(nóng)產(chǎn)品加工廢水；混凝反應(yīng)；微電解反應(yīng)；芬頓反應(yīng)；MVR

0 引言

當(dāng)前，優(yōu)化污水預(yù)處理新術(shù)是提高各類復(fù)雜廢水處理效果的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的農(nóng)產(chǎn)品加工廢水處理工藝，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中存在化工廢水成分復(fù)雜、含多種復(fù)雜的低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑、蒸發(fā)過(guò)程中泡沫嚴(yán)重影響蒸發(fā)器的正常運(yùn)行等核心問(wèn)題[1]。此外，常規(guī)工藝中由于廢水全鹽量的增加，抑制了后續(xù)生化處理；并且由于廢水經(jīng)蒸發(fā)器處理后排出的冷凝水中低沸有機(jī)物成分復(fù)雜、有機(jī)氮含量高，再經(jīng)過(guò)微電解[2]、芬頓反應(yīng)器[3]、混凝反應(yīng)沉淀[4-5]等處理單元后，會(huì)導(dǎo)致廢水中的氨氮及總氮含量增加，極大地增加了后續(xù)生化系統(tǒng)負(fù)荷。考慮到傳統(tǒng)工藝中存在的這些不足，提出了一種針對(duì)農(nóng)產(chǎn)品加工廢水的預(yù)處理方法，以期提高廢水處理效率，并保障系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1 污水水質(zhì)分析

1.1 污水來(lái)源及其性質(zhì)

污水樣本來(lái)源于安徽某農(nóng)產(chǎn)品公司（生產(chǎn)加工香精香料、添加劑、化肥等）在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的項(xiàng)目廢水，主要包括工藝廢水、地面沖洗水、初期雨水和職工生活污水等。其中，工藝廢水主要來(lái)源于香料生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的升華廢水、三氯蔗糖產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水和DMF（N，N-二甲基甲酰胺）廢水。

1.2 污水排放量及處理規(guī)模設(shè)計(jì)

污水組分及其排放量見(jiàn)表1，污水進(jìn)水水質(zhì)見(jiàn)表2，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)見(jiàn)表3。

表1 污水組分及排放量/m·3d-1

表2 污水進(jìn)水水質(zhì)/mg·L-1

表3 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

其中污水預(yù)處理設(shè)計(jì)規(guī)模：Qd=1 000 m3/d；生化處理設(shè)計(jì)規(guī)模：Qd=3 000 m3/d。

2 污水處理工藝

2.1 傳統(tǒng)污水處理工藝簡(jiǎn)介

傳統(tǒng)工藝流程針對(duì)高鹽、高氨氮、高有機(jī)溶劑、高毒性類農(nóng)產(chǎn)品加工廢水，一般首先采用蒸發(fā)除鹽，再根據(jù)排出冷凝水的特點(diǎn)增加微電解或芬頓氧化等處理單元。具體工藝流程如下：廢水→蒸發(fā)器→微電解反應(yīng)器→芬頓反應(yīng)器→混凝沉淀反應(yīng)→上清液生化處理。

2.2 改進(jìn)的污水處理工藝

在分析傳統(tǒng)污水處理工藝不足的基礎(chǔ)上，提出了一種新型的污水處理流程。所提出的工藝經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)，改進(jìn)了處理單元邏輯，將廢水依次經(jīng)過(guò)混凝反應(yīng)沉淀處理、微電解反應(yīng)處理、芬頓反應(yīng)處理，最后經(jīng)由MVR蒸發(fā)處理[6]。其中，混凝反應(yīng)沉淀處理采用PAC作為混凝劑，投加量為98～102 mg/L；PAM作為助凝劑，投加量為9～11 mg/L；混凝反應(yīng)沉淀的pH值通過(guò)硫酸調(diào)節(jié)控制在6～9；微電解反應(yīng)處理采用桶體結(jié)構(gòu)的升流接觸反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)自下而上依次設(shè)置配水區(qū)、反應(yīng)區(qū)、分離區(qū)，配水區(qū)所在的桶壁上設(shè)有進(jìn)水口、壓縮空氣進(jìn)口，反應(yīng)區(qū)內(nèi)填充有微電解填料，廢水由配水區(qū)均勻進(jìn)入反應(yīng)區(qū)內(nèi)再由分離區(qū)分離，分離區(qū)直徑為所述反應(yīng)區(qū)直徑的1.2～1.4倍；微電解反應(yīng)處理過(guò)程中則控制pH值在2.8～3.2；芬頓反應(yīng)處理過(guò)程中 H2O2投加量9～10 g/L，F(xiàn)eSO4投加量 180～220 g/L，PAM 投加量為4～6 mg/L，并由硫酸調(diào)節(jié)控制pH值在2.8～3.2；最后在MVR蒸發(fā)處理過(guò)程中，控制pH值在5～6。

2.3 污水處理工藝流程

主要分為預(yù)處理工藝、生化處理工藝和污泥處置3個(gè)部分[6-7]。

污水處理工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 污水處理工藝流程

（1）預(yù)處理工藝。三氯蔗糖廢水先泵至調(diào)節(jié)池1均質(zhì)均量，后泵至混凝沉淀池1，調(diào)節(jié)至適宜的pH值后投加PAC和PAM，去除大部分的懸浮污染物，后自流至芬頓氧化池；香料廢水由車間排污口泵至調(diào)節(jié)池2均質(zhì)均量，后泵至微電解反應(yīng)器，進(jìn)行開環(huán)斷鏈，去毒性，鐵碳反應(yīng)完成后進(jìn)入芬頓氧化池，與三氯蔗糖廢水混合，去除污染物的同時(shí)提高生化性，氧化反應(yīng)完成后進(jìn)入混凝沉淀池2，調(diào)節(jié)pH值至中性，投加混凝劑和助凝劑進(jìn)行混凝沉淀，上清液進(jìn)入中間水池，通過(guò)多效蒸發(fā)器，除鹽的同時(shí)去除部分COD，出水冷卻處理后泵至水解酸化池1。

（2）生化處理工藝。水解酸化池1中調(diào)節(jié)pH值和溫度等，為厭氧反應(yīng)提供良好的條件。出水泵至EGSB反應(yīng)器，將大部分大分子有機(jī)污染降解為短鏈或是小分子有機(jī)污染物，厭氧出水進(jìn)入沉淀池，防止污泥流失，出水自流至水解酸化池2，并再次調(diào)節(jié)pH值，為下一步反應(yīng)提供有力條件。出水泵至UASB反應(yīng)器，再一次進(jìn)行開環(huán)斷鏈，降解有機(jī)物的反應(yīng)，厭氧反應(yīng)完成后，進(jìn)入A/O池，經(jīng)過(guò)硝化反硝化反應(yīng)后去除大部分的COD及氨氮，出水經(jīng)過(guò)中沉池進(jìn)行泥水分離，上清液再進(jìn)入MBBR池，通過(guò)生物降解COD高效去除有機(jī)污染物，保證出水達(dá)標(biāo)。MBBR出水二沉池，泥水分離后上清液達(dá)標(biāo)排放。中沉池設(shè)置污泥回流至A池；二沉池設(shè)置污泥回流至MBBR池。

（3）污泥處置。物化反應(yīng)產(chǎn)生的物化污泥進(jìn)入物化污泥池，后泵至疊螺壓濾機(jī)。物化污泥池上清液及壓濾機(jī)濾液進(jìn)入調(diào)節(jié)池3；生化產(chǎn)生的污泥進(jìn)入生化污泥池，后泵至生化疊螺壓濾機(jī)，上清液及壓濾機(jī)濾液進(jìn)入中間水池1。

2.4 污水處理工藝優(yōu)勢(shì)

根據(jù)上述流程分析可知，傳統(tǒng)預(yù)處理工藝改進(jìn)后，混凝反應(yīng)沉淀處理能夠去除化工廢水中的懸浮物，可有效避免化工廢水中的懸浮物堵塞后續(xù)工藝中的微電解反應(yīng)器，還可以減少后續(xù)芬頓反應(yīng)藥劑的消耗量。同時(shí)，混凝反應(yīng)沉淀處理具有設(shè)備費(fèi)用低、處理效果好，操作管理簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

微電解反應(yīng)處理、芬頓反應(yīng)[7]處理可使廢水中的難降解的有機(jī)物得到降解，并使廢水中大量低沸點(diǎn)有機(jī)物被氧化分解，為后續(xù)MVR蒸發(fā)處理的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造條件，避免蒸發(fā)過(guò)程中起泡。

MVR蒸發(fā)處理可將廢水中的鈉鹽、鉀鹽、銨鹽等鹽分去除，該工序?yàn)槔淠荷幚砬暗淖詈笠坏拦ば颍纱_保進(jìn)入后續(xù)冷凝液生化處理系統(tǒng)的全鹽量、氯離子含量在控制范圍內(nèi)污水處理效果。

3 試驗(yàn)分析

通過(guò)對(duì)廢水預(yù)處理相應(yīng)工序和工藝參數(shù)的調(diào)整，采用上述工藝對(duì)安徽某公司農(nóng)產(chǎn)品加工廢水進(jìn)行設(shè)計(jì)處理，在應(yīng)用生產(chǎn)前，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，最終在生產(chǎn)中成功應(yīng)用，廢水中懸浮物去除率在80%以上，主要污染物COD去除率達(dá)到40%以上，比傳統(tǒng)預(yù)處理工藝處理效率（30%左右）提高10%以上。

污水處理站進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表4。

表4 污水處理站進(jìn)、出水水質(zhì)

4 結(jié)論

針對(duì)高鹽、高氨氮、高有機(jī)溶劑、高毒性農(nóng)產(chǎn)品（香精香料、添加劑、化肥等）加工廢水，提出了一種依次通過(guò)混凝反應(yīng)沉淀、微電解反應(yīng)、芬頓反應(yīng)處理和MVR蒸發(fā)的農(nóng)產(chǎn)品加工廢水預(yù)處理方法。相較于傳統(tǒng)工藝流程，所提出的預(yù)處理方法對(duì)于各處理單元都有顯著的改善效果，廢水中懸浮物預(yù)處理效率大于80%，COD預(yù)處理效率較傳統(tǒng)的30%能提高10%，達(dá)到40%以上。所提出的新型污水處理方法與傳統(tǒng)處理工藝相比，可有效提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低設(shè)備維護(hù)次數(shù)，并且極大地減少了反應(yīng)藥劑添加量，蒸發(fā)所需熱源需求也明顯降低。且經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐表明，改進(jìn)預(yù)處理工藝后，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)具有如下特點(diǎn)。

（1）混凝反應(yīng)沉淀處理在去除廢水中懸浮物的同時(shí)，可以有效減少后續(xù)芬頓反應(yīng)藥劑的消耗量。

（2）微電解反應(yīng)處理和芬頓反應(yīng)處理使廢水中難降解的有機(jī)物得到降解，并使廢水中大量低沸點(diǎn)有機(jī)物被氧化分解，為后續(xù)MVR蒸發(fā)處理的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造條件，避免蒸發(fā)過(guò)程中起泡。廢水先經(jīng)微電解和芬頓反應(yīng)處理可在進(jìn)入MVR蒸發(fā)器前將有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，控制氮在廢水中存在的形式，使大部分氨氮以氯化銨的形式結(jié)晶出系統(tǒng)，從而降低了后續(xù)冷凝液生化處理時(shí)的氨氮負(fù)荷。

（3）MVR蒸發(fā)處理可將廢水中的鈉鹽、鉀鹽、銨鹽等鹽分去除，確保進(jìn)入后續(xù)冷凝液生化處理系統(tǒng)的全鹽量、氯離子含量在控制范圍內(nèi)。

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Research on Pretreatment Method of Wastewater for Agricultural Products Processing

XIAO Zhongxin1，HAN Houqiang2
（1.Anhui Environmental Monitoring Center，Hefei，Anhui 230071，China；2.Anhui Nanfeng Environmental Engineering Tech Co.，Ltd.，Hefei，Anhui 230001，China）

This paper proposed a pretreatment method for high salt，high ammonia nitrogen，high organic solvent and highly toxic chemical sewage.Through the coagulation reaction precipitation treatment，micro-electrolysis reaction，F(xiàn)enton reaction treatment，MVR （Mechanical Vapor Recompression） evaporation treatment can effectively reduce the chemical waste water in the small suspended solids，low boilin organic content，reduce the MVR evaporator in the course of the operation Foam，so as to ensure the normal operation of the MVR evaporator，while the organic nitrogen can be converted into ammonia nitrogen，nitrogen control in the form of waste water，most of the ammonia nitrogen in the form of ammonium chloride crystallization system，thereby reducing the subsequent condensate biochemical the ammonia load during processing.Compared with the conventional treatment process，the treatment result of the chemical waste water not only improves the water quality of the effluent，but also the stability of the whole system operation is also guaranteed.

wastewater pretreatment； agricultural products processing wastewater； coagulation reaction； microelectrolysis；Fenton reaction；MVR

X703.1

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2017.10.035

1671-9646（2017） 10b-0018-03

2017-08-15

肖中新（1971— ），男，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)管理、環(huán)境污染防治和環(huán)境評(píng)價(jià)。