摘要：針對化工廢水的COD、NH3-N、含鹽量高等特點(diǎn),工程選用溶氣氣浮+鐵炭微電解+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸發(fā)的預(yù)處理工藝,結(jié)合兩級厭氧+A/O的主體處理工藝及ClO2接觸氧化的深度處理工藝,實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明,當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)的COD、NH3-N、含鹽量、TP分別為40 600mg/L、332mg/L、6.1%、15.3 mg/L時(shí),處理后的出水濃度可以分別降低至338 mg/L、9.72 mg/L、0.25%、0.78 mg/L,出水水質(zhì)達(dá)到所在園區(qū)納管標(biāo)準(zhǔn)。

1 工程概況

江蘇某化學(xué)科技有限公司依托先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，主要從,3，4-二氯化苯醚酮及2，4-二氯化苯環(huán)氧乙烷等精細(xì)化工產(chǎn)品的研制、開發(fā)、生產(chǎn)。該公司的生產(chǎn)廢水主要來源于化學(xué)副反應(yīng)過程中的生產(chǎn)廢水、排放冷卻水等。廢水總量為30m3/d。廢水平均水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。


該化工廢水經(jīng)過處理后達(dá)到產(chǎn)業(yè)園區(qū)內(nèi)廢水處理廠的接管標(biāo)準(zhǔn)后做進(jìn)一步處理。

2 處理工藝

2.1 廢水特點(diǎn)

該化工廢水有機(jī)物種類復(fù)雜，難降解物質(zhì)較多，廢水COD高達(dá)幾萬mg/L，廢水的可生化性差，含鹽量高，生物毒性大，廢水間歇排放，水質(zhì)水量波動(dòng)較大，同時(shí)廢水中的殺菌劑類物質(zhì)，對水中微生物有一定生理毒害作用，影響生化處理效率。

2.2 工藝流程說明

目前對于此類高濃度廢水主要采用微電解、催化氧化、混凝沉淀、水解酸化等方法處理。依據(jù)此類廢水的特點(diǎn)，需要首先進(jìn)行物化預(yù)處理，然后進(jìn)行生化處理，最后進(jìn)行深度處理。

綜合考量各方法的優(yōu)缺點(diǎn)后，在物化預(yù)處理階段選擇采用溶氣氣浮+鐵炭微電解+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸發(fā)工藝，達(dá)到初步降低廢水COD、鹽度，提高廢水可生化性的目的，同時(shí)可有效節(jié)約運(yùn)行成本。在生化處理階段采用兩級厭氧+A/O的生物處理為主的處理工藝，可有效地降低NH3-N負(fù)荷，減少脫氨對外部碳源的需求，實(shí)現(xiàn)了可生化的COD及NH3-N 的全部降解。深度處理階段采用ClO2接觸氧化工藝，進(jìn)一步氧化取出水中難降解的有機(jī)物，同時(shí)去除水體色度。具體工藝流程如圖1所示。


2.2.1 物化預(yù)處理工藝流程

高濃度的化工廢水流入調(diào)節(jié)池進(jìn)行混合后調(diào)節(jié)pH，隨后調(diào)節(jié)池出水經(jīng)泵提升進(jìn)入溶氣氣浮裝置即氣浮機(jī)，通過固液、液液分離的方式，去除廢水中的懸浮物、油狀物，避免油類、懸浮物對后續(xù)高級氧化的效率產(chǎn)生影響。溶氣氣浮裝置出水經(jīng)過pH 調(diào)節(jié)后進(jìn)入Fe-C微電解反應(yīng)釜，反應(yīng)釜中Fe-C組成的無數(shù)微電池，在充氧條件下產(chǎn)生產(chǎn)生新生態(tài)的[H]，還原降解廢水中的有機(jī)物質(zhì)。微電解反應(yīng)后，出水自流入Fenton反應(yīng)釜，隨后利用微電解過程產(chǎn)生Fe2+ 與H2O2組成Fenton試劑，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，氧化分解苯環(huán)類、鹵代烴類等有毒物質(zhì)為小分子物質(zhì)，提高廢水的可生化性。隨后出水流入穩(wěn)定池進(jìn)一步氧化反應(yīng)，而后經(jīng)過pH調(diào)節(jié)進(jìn)入混凝沉淀池，投加混凝劑PAC和助凝劑PAM,廢水中的大部分懸浮物及殘余的Fe3+ 經(jīng)絮凝反應(yīng)后形成絮體，廢水中的SS大幅下降，可生化性得到提高。廢水隨后進(jìn)入三效蒸發(fā)器，采用蒸發(fā)析鹽的方法離心出廢水中的廢鹽后進(jìn)入下一級處理設(shè)施。

2.2.2 生化處理工藝流程

高濃度的化工廢水經(jīng)過上述的物化預(yù)處理工藝后，COD的去除率可以達(dá)到65%～70%，鹽度得到初步降低，可生化性得到顯著提高。經(jīng)過物化預(yù)處理后的廢水進(jìn)入兩級EGSB厭氧反應(yīng)池中，與厭氧污泥充分均勻混合，通過反應(yīng)池中兼性厭氧和厭氧微生物群體的作用，降解廢水中難降解的有機(jī)物質(zhì)，進(jìn)一步降低廢水中BOD5及COD，提升廢水的可生化性，此外兩級EGSB組合單元為厭氧氨氧化提供短程反硝化條件，有效的降低氨氮負(fù)荷。隨后廢水采用A/O生物處理即缺氧+好氧處理工藝，因?yàn)榇藦U水中TP含量較低，NH3-N 和COD較高，通過EGSB大幅度削減負(fù)荷后，利用缺氧池反硝化細(xì)菌將廢水中的COD做為碳源，將好氧池回流混合液中帶入的大量NO3- -N 和NO2- -N 還原為N2釋放至空氣，降低BOD5及NO3 -N 濃度，實(shí)現(xiàn)可生化的COD和NH3-N得以全部降解。隨后廢水流入好氧池，在好養(yǎng)、兼氧菌的作用下，進(jìn)一步去除水中有機(jī)雜質(zhì)。隨后廢水流入二沉池，泥水分離后，二沉池污泥回流至A/O池及兩級EGSB反應(yīng)器中，剩余污泥流入生化污泥池中，后流入污泥調(diào)節(jié)池，經(jīng)板框壓濾機(jī)脫水后排出。二沉池中上清液流入ClO2接觸氧化池做進(jìn)一步處理。

2.2.3 深度處理工藝流程

ClO2作為漂白劑和消毒劑，因?yàn)槠鋬r(jià)格適中，不致癌性，且在殺菌等方面表現(xiàn)優(yōu)異，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于殺菌消毒及污廢水處理領(lǐng)域。因此，廢水流入ClO2接觸氧化池后，利用ClO2的強(qiáng)氧化性，進(jìn)一步氧化去除廢水中難生物降解的有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)進(jìn)一步去除水體色度，保證出水效果。

2.3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3.1 預(yù)處理工藝系統(tǒng)

(1)調(diào)節(jié)池1。地上式鋼筋混凝土防腐結(jié)構(gòu)，HRT 12h，尺寸：5m×2m×2m(其中0.5m 超高)，有效容積15m3，主要作用調(diào)節(jié)水量，均勻水質(zhì)。配置潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺(QJB0.85/8-260/3-740/C，N =0.85kW)，設(shè)耐酸堿提升泵2 臺(KQL32/125-0.75/2，Q=5 m3/h，H=20 m，N=0.75kW，1用1備)，設(shè)1臺流量計(jì)及pH在線儀。

(2)pH調(diào)節(jié)罐1。地上式碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，HRT2.4h，1.6m×1.8m(其中0.3m超高)，有效容積3m3，主要投加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)廢水pH至8～9。配置氣攪拌裝置1套，pH在線儀1臺。

(3)溶氣氣浮裝置。通過投加PAC，實(shí)現(xiàn)廢水中懸浮物質(zhì)及乳化油的去除。設(shè)計(jì)參數(shù)：30m3/d。

配置溶氣氣浮機(jī)1套。配置污泥泵1臺(JYWQ10-7-0.75S，N=0.75kW，Q=5m3/h，H=15m)。

(4)pH調(diào)節(jié)罐2。地上式碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，HRT2.4h，尺寸：?1.6m×1.8m(其中0.3m超高)，有效容積3m3，主要投加硫酸溶液調(diào)節(jié)廢水pH至3～4。配置氣攪拌裝置1套，pH 在線儀1臺。

(5)微電極反應(yīng)釜。地上式碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，HRT 4h，尺寸：?2 m×3.7 m(其中0.5m 超高)，有效容積5m3。去除廢水中的部分有機(jī)物質(zhì)及色度，提高廢水的可生化性能。配置曝氣裝置1套。

(6)Fenton 反應(yīng)釜。地上式碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，HRT 4h，尺寸：?2m×2.1m(其中0.5m超高)，有效容積5m3。催化氧化降解廢水中大分子有機(jī)物，提高廢水的可生化性。配置槳式攪拌機(jī)1臺(JBJ-900，D=900mm，N=1.1kW)。

(7)穩(wěn)定罐。地上式碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，HRT 4h，尺寸：?2m×2.1m(其中0.5m 超高)，有效容積5m3，保證Fenton反應(yīng)反應(yīng)完全。配置槳式攪拌機(jī)1臺(JBJ-900，D=900mm，N=1.1kW)。

(8)pH 調(diào)節(jié)罐3。地上式碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，HRT2.4h，?1.6m×1.8m(其中0.3m超高)，有效容積3m3，投加氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)廢水pH至8～9。

配置空氣攪拌裝置1套，pH 在線儀1臺。

(9)絮凝池。地上式鋼筋混凝土防腐結(jié)構(gòu)，HRT 2.4h，尺寸：2 m×1 m×2m(其中超高0.5m)，有效容積3m3。配置空氣攪拌裝置1套，管式靜態(tài)混合器1臺：(SK-25/50，DN=50，Q=3.5～7m3/h)。

(10)斜管沉淀池。地上式碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)參數(shù)：q=1.2m3/(m2·h)，HRT=80min，尺寸：1.1m×1.1m×5.6m(其中超高0.3m)。配置污泥泵1臺(JYWQ10-7-0.75S，N=0.75kW，Q=5m3/h，H=15m)。

(11)三效蒸發(fā)器。設(shè)計(jì)參數(shù)：Q=2m3/h。配置三效蒸發(fā)器設(shè)備1套。

2.3.2 生化處理系統(tǒng)

(1)調(diào)節(jié)池2。地上式鋼筋混凝土防腐結(jié)構(gòu)，HRT=12h，尺寸：5m×2m×2m(其中0.5m 超高)，有效容積15m3。配置潛水?dāng)嚢铏C(jī)1 臺(QJB0.85/8-260/3-740/C，N=0.85kW)，設(shè)耐酸堿提升泵兩臺(KQL32/125-0.75/2，Q =5m3/h，H=20m，N=0.75kW，1用1備)，設(shè)1臺流量計(jì)及pH 在線儀。

(2)一、二級EGSB反應(yīng)器。地上式碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)參數(shù)：N=5kgCOD/(m3·d)Q=30m3/d，尺寸：?3m×8.4m(其中0.5m超高)，主要功能：為厭氧氨氧化提供短程反硝化條件，有效的降低氨氮負(fù)荷，厭氧降解水中有機(jī)物質(zhì)。配置加熱系統(tǒng)1套，溫度傳感器1臺，泵回流系統(tǒng)1套，沼氣系統(tǒng)1套，三相分離器2 套，ORP 在線儀1 臺，pH 檢測儀1臺。

(3)缺氧池。半地下式鋼筋混凝土防腐結(jié)構(gòu)，尺寸：5m×3m×2.5m(其中超高0.5m)，有效容積30m3。配置ORP在線儀1臺，pH 檢測儀1臺，潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺：(QJB0.85/8-260/3-740/C，N=0.85kW)。

(4)好氧池。地上式鋼筋混凝土防腐結(jié)構(gòu)，尺寸：8m×3m×3m(其中0.5m超高)，有效容積60m3。設(shè)計(jì)形式：三級好氧池，按比例=1∶2∶3分組，最后一組為MBBR 工藝。配置：微孔曝氣系統(tǒng)1套，內(nèi)回流泵2 臺)Q=8 m3/h，H =12 m，N=1.5kW，1用1備)，DO在線儀1臺，MBBR填料：20m3。

(5)二沉池。地上式鋼筋混凝土防腐結(jié)構(gòu)，尺寸：1.1m×1.1m×5.6m(其中超高0.3m)，設(shè)計(jì)參數(shù)：q=1.2m3/(m2·h)，HRT=80min。結(jié)構(gòu)形式：斜管沉淀池。配置污泥泵1臺(JYWQ10-7-0.75S，N=0.75kW，Q=5m3/h，H=15m)。

2.3.3 深度處理系統(tǒng)

(1)ClO2接觸氧化池。半地下式鋼筋混凝土防腐結(jié)構(gòu)，HRT=2.4h，尺寸：2m×1m×2m(其中0.5m 超高)，有效容積3m3。配置電磁流量計(jì)1套，微孔曝氣系統(tǒng)1套，ClO2發(fā)生器1套，潛水?dāng)嚢铏C(jī)1 臺(QJB0.85/8-260/3-740/C，N=0.85kW)。

(2)清水池。地上式鋼筋混凝土防腐結(jié)構(gòu)，尺寸：2m×1m×2m(其中0.5m超高)。配置COD在線監(jiān)測儀。

2.3.3 污泥處理系統(tǒng)

(1)污泥濃縮池(化學(xué)污泥池、生化污泥池)。半地下式鋼筋混凝土防腐結(jié)構(gòu)，尺寸：3m×3m×2.5m(其中超高0.5m)，兩座，有效容積36m3。配置污泥泵3臺(JYWQ10-7-0.75S，Q=10m3/h，H=7 m，N =0.75kW，2用1備)，回流泵1 臺(WQG7-7-0.55，Q=7m3/h，H=7m，N=0.55kW)。

(2)污泥調(diào)節(jié)池。半地下式鋼筋混凝土防腐結(jié)構(gòu)，尺寸：5m×2m×2.5m(其中超高0.5m)，有效容積20m3。配置空氣攪拌裝置1套，板框壓濾機(jī)1臺，螺桿泵2臺(G25-1，N=1.5kW，Q=2m3/h，H=60m，1用1備)。

2.3.4 附屬構(gòu)筑物

附屬構(gòu)筑物包括加藥間、鼓風(fēng)機(jī)房、配電室及控制室。

3 調(diào)試運(yùn)行情況

該工程于2016年4月底竣工，調(diào)試期約3個(gè)月，各工藝單元運(yùn)行狀況良好，出水水質(zhì)優(yōu)于園區(qū)接管標(biāo)準(zhǔn)，具體水質(zhì)如表2所示。


4 工程經(jīng)濟(jì)分析

本項(xiàng)工程總投資463.36萬元，其中土建費(fèi)用共48.09萬元，設(shè)備安裝工程費(fèi)用共計(jì)398.14萬元，間接費(fèi)用65.22萬元。投入運(yùn)行后，總運(yùn)行費(fèi)用為46.3元/m3廢水，其中電費(fèi)為27.6元/m3廢水，電費(fèi)按0.8元/(kW·h)計(jì)算，藥劑費(fèi)用3.0元/m3廢水，設(shè)備及設(shè)施維護(hù)費(fèi)用4.6元/m3廢水，人工費(fèi)用11.1元/m3。

5 結(jié)論

(1)選用溶氣氣浮+鐵炭微電解+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸發(fā)的預(yù)處理工藝，達(dá)到了初步降低廢水中COD、鹽度，同時(shí)達(dá)到提升廢水的可生化性的目的。兩級厭氧EGSB反應(yīng)器可有效地降低氨氮負(fù)荷，減少脫氨對外部碳源得需求。A/O工藝實(shí)現(xiàn)了可生化的COD及氨氮的全部降解。ClO2接觸氧化工藝進(jìn)一步氧化取出水中難降解的有機(jī)物，同時(shí)去除水體色度。

(2)選用溶氣氣浮+鐵炭微電解+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸發(fā)的預(yù)處理工藝，結(jié)合兩級厭氧+A/O的主體處理工藝及ClO2接觸氧化的深度處理工藝處理高濃度的化工廢水是可行的。經(jīng)處理后的各項(xiàng)指標(biāo)均低于所在園區(qū)的接管標(biāo)準(zhǔn)。該工藝流程具有處理效果較好，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定且維護(hù)方便等特點(diǎn)。