水楊酸甲酯廢水及水楊酰胺廢水處理工程實例

周 兵，朱兆堅，王 寧，郭孝虎，阮志偉，張煒銘

（1. 江蘇南大環保科技有限公司 國家環境保護有機化工廢水處理與資源化工程技術中心，江蘇 南京 210046；

2. 南京大學 環境學院污染控制與資源化研究國家重點實驗室，江蘇 南京 210023）

水楊酸甲酯廢水呈酸性，含有水楊酸、副產物5-磺基水楊酸、甲醇等有機物。水楊酰胺廢水呈中性，含有大量的水楊酰胺、水楊酸等，同時含有氨氮。兩種廢水的共同特點是有機物含量較大，具有較高的回收價值。目前該類廢水處理方法主要有物理吸附法、化學氧化法、生化處理法及絡合萃取法等。在該類廢水的實際處理過程中，吸附法雖然有應用研究［1-6］，但工程上采用的吸附劑存在吸附量低、強度差、脫附不徹底等問題，特別是一般吸附劑對5-磺基水楊酸吸附效果差，影響生化出水水質。

本工作采用物化法和生化法聯合處理工藝，特別是采用特種復合功能吸附樹脂，處理某藥業公司水楊酸甲酯廢水和水楊酰胺廢水。該工藝具有吸附穩定、使用壽命長、維護工作量小等優勢，處理后廢水水質可穩定達到當地園區污水廠的接管標準。本文側重工程實踐的研究和積累，為同行業廢水處理提供工程經驗參數。

1 工程概況

某制藥廠排放的廢水主要有水楊酸甲酯廢水和水楊酰胺廢水，還包括地面沖洗水、生活污水、循環水沖泵廢水、初期雨水等其他廢水。本項目預處理系統包括150 m3/d的水楊酸甲酯廢水和150 m3/d的水楊酰胺廢水，最終廢水綜合處理設計規模為3000 m3/d。排水達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》［7］的第二類三級標準，再接入園區污 水廠處理。廢水水質、水量及排放標準見表1。

表1 廢水水質、水量及排放標準

2 處理工藝

2.1 廢水處理工藝流程

根據廢水水質特征及處理要求，廢水處理工藝主要采用樹脂吸附預處理方法回收水楊酸、水楊酰胺等有用資源并大幅降低COD。根據分類收集、分散處理與集中處理相結合的原則，廢水處理工藝采用“樹脂吸附—吹脫—UASB—A/O”綜合廢水處理工藝，主要工藝參數如下：

1）樹脂吸附采用雙塔串聯、單塔脫附（2+1模式）的運行方式，單塔樹脂裝填量為12.5 m3，吸附流量為1 BV/h。采用間歇運行的方式，水楊酸廢水樹脂再生周期約為48 h（不考慮間歇停運時間），水楊酰胺廢水再生周期約為12 h（不考慮間歇停運時間）。高濃脫附液中酚類含量在8%～10%（w）。樹脂采用超高交聯吸附樹脂NDA-1600，其基本性質見表2。

2）氨氮吹脫塔采用填料塔，pH控制在10.5～11.0，汽水比為3500∶1，空塔流速2 m/s，吹脫時間40 min，填料高度1.6 m。尾氣經噴淋吸收塔吸收后進入廢氣系統。

3）調節池采用潛水攪拌機混合，水力停留時間12 h。

4）UASB厭氧罐COD容積負荷為3.5 kg/（m3·d），上升流速0.98 m/h。布水采用環狀穿孔布水，布水孔口流速3 m/s。三項分離器沉淀區表面負荷0.7 m3/（m2·h）。

5）依據同類項目經驗，A/O工藝缺氧區水力停留時間2.0 h，好氧區水力停留時間8.5 h，BOD5污泥負荷0.15 kg/（kg·d），污泥回流比60%，混合液回流比200%。

6）二沉池采用輻流式沉淀池，表面負荷0.81 m3/（m2·h）。污泥產生量560 kg/d（絕干污泥）。

廢水處理工藝流程見圖1。

表2 DNA1600樹脂的基本物理化學性質

圖1 廢水處理工藝流程

2.2 主要構筑物設計及設備選型

1）水楊酸甲酯廢水預處理系統1套，用于水楊酸甲酯廢水資源化回收。主要配套設備：砂濾器2臺，φ1.1 m×2.3 m，1用1備；樹脂吸附塔3臺，φ2.0 m×6.6 m，2用1備；提升泵2臺，流量12.5 m3/h，1用1備。

2）水楊酰胺廢水預處理系統1套，用于水楊酰胺廢水資源化回收。主要配套設備：樹脂吸附塔3臺，φ2.0 m×6.8 m，2用1備；提升泵，2臺，流量12.5 m3/h，1用1備。氨氮吹脫裝置1套，處理能力10 m3/h。

3）混合池1座，用于預處理后廢水和其他廢水的混合并調整pH。設計尺寸：長×寬×高=7.0 m×6.0 m×5.5 m，有效容積210 m3，水力停留時間1.05 d，鋼砼結構，玻璃鋼防腐。主要配套設備：提升泵4臺，流量20 m3/h，2用2備；液堿加藥泵3臺，流量0.1 m3/h，2用1備；在線pH計1套；穿孔曝氣裝置1套。

4）調節池1座，用于全廠區廢水水質水量的調節。設計尺寸：長×寬×高=15.0 m×20.0 m×5.5 m，有效容積1500 m3，水力停留時間12 h，鋼砼結構，玻璃鋼防腐。主要配套設備：提升泵4臺，流量80 m3/h，2用2備；潛水攪拌機4臺，額定功率2.2 kW。

5）UASB厭氧罐2座，用于大幅降低廢水COD，同時進一步提高難降解廢水可生化性。設計尺寸：φ9.0 m×12.0 m，有效容積650 m3，水力停留時間11.2 h，鋼砼結構，環氧煤瀝青漆防腐。主要配套設備：三相分離器2套；環狀穿孔布水系統2套。

6）A/O池1座，用于進一步降低COD。采用傳統折流式。設計尺寸：長×寬×高=10.0 m×24.0 m×6.0 m，有效深度6.0 m，有效容積1320 m3，水力停留時間10.5 h，鋼砼結構，環氧煤瀝青漆防腐。主要配套設備：鼓風機2臺，流量20 m3/min，進出口壓力差58.8 kPa，額定功率30 kW，1用1備；內回流泵2臺，流量150 m3/h，1用1備；潛水攪拌機2臺，額定功率2.2 kW。

7）二沉池1座，用于最終泥水分離，出水達標排放。表面負荷0.81 m3/（m2·h），設計尺寸：φ14.0 m×4.5 m，有效深度3.8 m，有效容積580 m3，水力停留時間4.64 h，鋼砼結構，環氧煤瀝青漆防腐。主要配套設備：刮泥機1臺，額定功率0.55 kW；污泥回流泵2臺，流量25 m3/h，1用1備；排泥泵2臺，流量10 m3/h，1用1備。

8）污泥濃縮池1座，用于生化污泥的儲存和濃縮，污泥產生量為560 kg/d（絕干污泥）。設計尺寸：長×寬×高=5.0 m×5.0 m×5.0 m，有效深度4.5 m，有效容積112 m3，鋼砼結構，環氧煤瀝青漆防腐。主要配套設備：污泥泵2臺，流量10 m3/h，1用1備。

9）污泥脫水間1座。設計尺寸：長×寬×高=6.0 m×6.0 m×6.0 m，單層框架結構。主要配套設備：板框壓濾機1臺，過濾面積100 m2；聚丙烯酰胺（PAM）加藥裝置1套。

3 處理效果與經濟分析

3.1 處理效果

該項目建成后，已實現連續穩定運行。水楊酸甲酯廢水經樹脂吸附后的COD去除率穩定在30%～40%，水楊酰胺廢水經樹脂吸附后的COD去除率穩定在90%～95%。樹脂吸附后，廢水變清澈，可生化性提高，再經過生化綜合處理后，出水COD穩定在300 mg/L以下，氨氮穩定在20 mg/L以下，能滿足排放要求。廢水處理工藝監測數據（日均值）見表2。

3.2 技術經濟分析

廢水處理工程總投資約3000萬元，占地約1500 m2。水楊酸甲酯廢水樹脂吸附單元直接運行費用約7.8元/m3（以廢水計，不含折舊費），每噸廢水可回收水楊酸約1.30 kg、5-磺基水楊酸約0.55 kg，總價值約24.2元；水楊酰胺廢水樹脂吸附單元直接運行費用約8.60元/m3（以廢水計，不含折舊和固廢處置費），每噸廢水可回收水楊酸約7.50 kg、水楊酰胺約2.00 kg，總價值約100.00元。綜合廢水處理運行成本約0.99元/m3（以廢水計，不含折舊費和固廢處置費）。

表2 廢水處理工藝監測數據（日均值）

4 結論

a）采用樹脂吸附法處理水楊酸甲酯廢水及水楊酰胺廢水，能達到滿意的效果，不僅極大降低了COD，對保障后續生化系統穩定運行起到了積極作用，還可回收水楊酸等有用資源，實現了環境效益、社會效益與經濟效益的統一。

b）工程實踐表明，采用“樹脂吸附—吹脫—UASB—A/O”的組合工藝處理該類廢水，運行經濟可靠且能回收有用資源，處理出水水質能達到當地污水廠接管標準要求。

c）本工程在水楊酸類廢水處理上積累了寶貴經驗，為類似廢水處理提供了參考和借鑒，值得在類似廢水處理項目中推廣應用。