基于生物強化法的化工污水深度處理回用技術研究

關鍵詞：生物強化法；化工污水；深度處理回用；沖擊負荷；容積負荷

中圖分類號：X703 文獻標志碼：B

前言

中國水資源有限，而化工產業又是水資源消耗的大戶，為此化工企業污水處理設備的不斷改進，實現對化工污水深度處理，并將其回收利用，減少企業運行成本的同時也提高水資源的循環利用率。傳統的化工污水處理方法雖然在一定程度上減少污染物的排放，但在處理效率和回用率方面仍存在不足。

基于此，稅桂鴻等提出電化學-膜分離耦合的深度處理。有效去除化學需氧量、總氮、總磷。研究發現該工藝主要針對蛋白質和腐殖酸等物質，顯著降低出水污染濃度，實現污水深度處理回用。王聲韓等以典型的鉆井污水為研究對象，對泥漿池上清液和泥漿板框壓濾的兩種典型污水預處理，獲得4種不同類型的電催化污水。以鈦基二氧化鉛作為陽極，構建雙陰極電催化系統，深度處理樣本，研究電催化降解機理，實現污水深度處理回用。

上述文獻方法局限于非生物物質處理，效果有限。因此，提出基于生物強化法的化工污水深度處理回用技術研究。該技術操作簡單，成本低，對環境友好。通過引入特定的微生物或酶制劑降解。以煤化工企業為例，結合水解酸化法+生物接觸氧化法，保證污染物和微生物充分接觸，實現化工污水深度處理回用。

1工程概況與處理工藝

1.1工程概況

選取某省一家年焦炭440萬t的大型煤化工企業，其包含170t/h干熄焦、相應的發電設備、煤氣凈化等配套設施和公用輔助設施。工廠采用分路式排水體系，生物處理后焦化污水水量250m³／h。對化工污水進行深度處理，使其設計混合水水質滿足《工業循環冷卻水處理設計規范》中的再生水水質指標限值，作為廠內工業循環水系統的補充水源，設計回用水水質的質量標準，見表1。

1.2生物強化法處理工藝

化工企業污水處理的核心是實現達標排放、資源節約與成本降低，保障企業可持續發展。為實現污水資源化利用，需構建深度處理體系。焦化廢水生化處理后的進水參數包含COD、BODs、NH3-N、SS、TDS等，出水需滿足《工業循環冷卻水處理設計規范》再生水標準，即COD≤30 mg/L、氨氮≤5mg/L、TDS≤1 000 mg/L。通過參照《污水綜合排放標準》控制生化處理進水質量，再將生產污水濃水集中深度處理，確保出水符合回用水質量標準，促進資源循環利用。廢水處理工藝流程見圖1。

生物強化法結合水解酸化（厭氧折流板反應器+復合填料）與生物接觸氧化法，高效去除化工污水有機污染物，實現資源回收，減少污染與成本。厭氧反應器提升污泥截留，優化微生物環境，強化傳質與降解；生物接觸氧化池增強細菌量，耐沖擊，適應水質波動，為化工污水治理提供經濟環保方案。

以厭氧折流板反應器為水解酸化核心，通過蠕動泵調控流速和停留時間，結合外部繞線加熱反應器檢測水質，研究對污水可降解性的提升。調整停留時間和容積負荷，探討最優操作條件。分析游離氯、石油類等污染物降解轉化規律，評估水力停留時間等因素對污染物去除效果，優化運行方案。

1.2.1水解酸化法

（1）將所有進出水管、厭氧折流板反應器、蠕動泵、儲水罐等設備相連。

（2）將活性污泥接種于厭氧折流板反應器，并進行啟動試驗。進水方式采用間歇式、低負荷的方式。

（3）經過1個星期的連續進水，直到完成掛膜。

（4）通過調整蠕動泵的速度來改變水力停留時間，并在連續50天內連續測量進水、出水的質量，考察水力停留時間對出水水質的影響。

（5）將電阻線繞在厭氧折流板反應器的外部，利用溫控儀將其保持在中溫，并在穩定運行50天后，對進出水進行連續監測，并與正常工況下的出水結果對比，探討溫度對處理結果的影響。

（6）選擇不同濃度的化工污水，在連續50天的時間內，對進、出水水質進行連續監測，判斷處理結果。

1.2.2生物接觸氧化法

（1）為確保污水處理的高效，將各進水、出水管道分別與厭氧折流板反應器、生物接觸氧化反應器、蠕動泵以及二沉池等關鍵裝置進行緊密連接。

（2）將活性污泥接種于生物接觸氧化反應器，并進行試驗研究。進水方式采用低負荷、間歇的方式。

（3）經過一個星期的水源持續穩定地流入，直到掛膜。

（4）通過調整蠕動泵的速度來改變水力停留時間，并在連續50天內連續測量進、出水的質量，考察水力停留時間對出水水質的影響，確定最優操作條件。

（5）對出水中的化學需氧量、氨氮、鐵、錳、總磷、TDS、色度進行測試。

2化工污水深度處理回用技術應用效果實驗

為證明所提算法對化工污水深度處理回用的性能，進行實驗。實驗通過對化學需氧量、氨氮、鐵、錳、總磷、TDS、色度指標的去除率、出水質量測量，判斷是否達到回用標準，從而驗證所提算法適應度，見圖2、圖3。

圖2展示不同污染物的去除率對比：

（1）化學需氧量：所提方法去除率高達95%，明顯優于未使用方法的≤60%，抗沖擊性強。

（2）氨氮：所提方法去除率大多gt;0.90，遠超未使用方法的lt;0.85，表現優異。

（3）鐵：所提方法去除率穩定在0.93以上，顯著優于未使用方法的波動表現，減少有害物質。

（4）錳：所提方法去除率gt;90%，高效去除污染物；未使用方法lt;80%，效果欠佳。

（5）總磷：所提方法去除率≥0.92，高效穩定；未使用方法僅偶爾達標。

（6）TDS：所提方法去除率≥0.81，優于未使用方法的lt;0.64，處理效果顯著。

（7）色度：所提方法去除率gt;0.96，大幅降低色度；未使用方法lt;0.91，效果有限。

綜上所述，所提方法的化工污水深度處理效果好，去除率高，使污水中有害物質得到大幅度減少。

為進一步證明所提方法的深度處理技術對化工污水去除效果好，且能達到回用水標準，進行進水、出水濃度測量，見圖3。

圖3展示了污水經50天處理后的關鍵指標變化：

（1）化學需氧量顯著下降，所提方法處理后均低于30mg/L，優于未使用方法的40～50 mg/L，證明高效去污。

（2）氨氮處理上，所提方法控制在100 mg/L以下，遠低于未處理近300 mg/L的高值，滿足回用標準，環保效果顯著。

（3）污水濃度經處理降至≤200 mg/L，符合回用標準，經濟高效。

（4）錳處理上，所提方法全程達標，優于未處理法的間歇性達標，確保水質安全。

（5）總磷處理，所提方法全程lt;0.2 mg/L，遠超未處理法的偶爾達標，提升回用水品質。

（6）TD濃度從gt;750mg/L降至回用標準內，有效節約水資源。

（7）色度處理成效顯著，從gt;150倍降至lt;50倍，實現水質凈化與環保減排。

3結束語

化工污水中的化學物質若不過濾，將會引起管路阻塞，并對環境產生了一定程度的污染。化工污水富含化學物質，若不經有效過濾，不僅會堵塞管路，還會嚴重污染環境。在目前階段，隨著社會和經濟的不斷發展中，企業越建越大，每日所需的用水及排污量亦相應上升，只有充分使用各種過濾裝置，才能達到深度處理污水，使被處理后的廢污水能夠經過再回收利用。因此，提出了基于生物強化法的化工污水深度處理回用技術研究。以煤化工企業為研究對象，明確回用水水質標準，通過水解酸化法與生物接觸氧化法相結合，確保污水中的污染物與微生物能夠充分接觸，從而達到化工污水深度處理與回用，為可持續發展貢獻了力量。