高濃度化工廢水處理工程
摘要：某化工基地生產(chǎn)廢水污染物濃度極高且難以處理。首先對(duì)高濃度化工廢水進(jìn)行預(yù)處理，再與低濃度生產(chǎn)廢水、生活污水混合，然后采用水解酸化一SBR—BAF工藝處理。運(yùn)行結(jié)果表明，出水各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978--1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：高濃度化工廢水,精細(xì)化工,化學(xué)試劑,水解酸化,SBR,曝氣生物濾池
1 項(xiàng)目概況
某化工基地一期為化工廠(主要生產(chǎn)熒光材料、化學(xué)試劑)、精細(xì)化工廠、化學(xué)試劑廠(主要生產(chǎn)超高純?cè)噭、光刻膠、印刷膠、鋰電池電解液)及基地動(dòng)力系統(tǒng)。生產(chǎn)廢水包括化工廠廢水(化學(xué)試劑廢水497 m3／d，熒光粉廢水636 m3／d)，試劑廠廢水297．5m3／d，精細(xì)化工廠廢水19 m3／d，基地動(dòng)力系統(tǒng)廢水834 m3／d。熒光粉廢水直接進(jìn)入熒光材料廢水站，處理達(dá)標(biāo)后直接進(jìn)入基地廢水總排放口，不在本次廢水處理范圍，故本工程處理規(guī)模為l 647．5 m3／d。
生產(chǎn)塑料助劑、粘合劑、印刷膠、光刻膠、電解液過(guò)程中排放的高濃度廢液有機(jī)污染物濃度極高， COD，可達(dá)十幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)，很難生化降解，除部分含二氧六環(huán)濃度極高的廢液外運(yùn)處理外，其余均進(jìn)預(yù)處理站廢液儲(chǔ)池。另外，塑料助劑、粘合劑、印刷膠、光刻膠、電解液生產(chǎn)過(guò)程排放的高濃度廢水中含有甲苯、酚、有機(jī)胺、二甲苯、二氧六環(huán)、大分子化合物、光穩(wěn)定劑及表面活性劑、有機(jī)聚合物等，可生化性較差，應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，以降低有機(jī)污染物濃度，減輕對(duì)后續(xù)生化處理的負(fù)荷；貏(dòng)力系統(tǒng)正、反洗排水90 m3／d，pH 3～4，也必須先經(jīng)預(yù)處理單元調(diào)節(jié)pH，再與其他廢水混合送至化工基地廢水處理廠進(jìn)行二級(jí)處理？紤]企業(yè)今后的發(fā)展，廢水處理廠確定處理規(guī)模為2 000 m3／d，出水執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978～1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。
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2工藝流程
由于化學(xué)試劑廠和精細(xì)化工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品種類(lèi)多變，生產(chǎn)周期不一，因此廢水的排放無(wú)規(guī)律、不連續(xù)、波動(dòng)性較大，廢水中污染物的成分極為復(fù)雜，可生化性差，屬較難處理的一類(lèi)廢水。通過(guò)多次對(duì)化學(xué)試劑廠和精細(xì)化工廠的高濃度廢水進(jìn)行pH調(diào)節(jié)混凝沉淀試驗(yàn)，得出以下結(jié)論：①化學(xué)試劑廠的高濃度廢水pH為6-7，COD，最高約為25萬(wàn)mg／L，將廢水的pH調(diào)節(jié)到9～10，再投加混凝劑攪拌，過(guò)幾分鐘后，有大的絮體產(chǎn)生并沉淀，取其上清液進(jìn)行監(jiān)測(cè)，COD，為20．1萬(wàn)mg／L左右，COD，去除率約為 20％；②精細(xì)化工廠的高濃度廢水也為中性，COD, 最高時(shí)約為13．4萬(wàn)mg／L，直接投加混凝劑攪拌，有明顯的絮體沉淀，其上清液CODc，為8．7萬(wàn) mg／L，去除率可達(dá)35％左右；③化學(xué)試劑廠和精細(xì)化工廠的高濃度廢水按比例混合COD。約為16．3 萬(wàn)mg／L，直接混凝沉淀，其上清液COD，為13．62 萬(wàn)mg／L，去除率約為16％左右，將pH調(diào)節(jié)到9～ 10，再進(jìn)行混凝沉淀，其COD，為12．2萬(wàn)mg／L，去除率可達(dá)25％。
根據(jù)以上結(jié)論，確定在工藝流程的前部分設(shè)一預(yù)處理單元(加堿調(diào)整pH，再進(jìn)行混凝沉淀)，降低大分子有機(jī)物的離子強(qiáng)度和溶解度，使一部分有機(jī)物變成固體而沉淀，通過(guò)排泥去除；另一部分有機(jī)物變成膠體物質(zhì)，經(jīng)混凝沉淀去除，這樣部分有機(jī)污染物被去除，可減輕后續(xù)處理負(fù)荷。
從理論上分析，高濃度廢水CODcr約為16．3萬(wàn) mg／L，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后可降至13．62萬(wàn)mg／L，將其混在1 998．5 m3／d(總處理量按2 000 m3／d)的其他廢水中，其CODc，貢獻(xiàn)值為82 mg／L左右，即廢水處理廠的進(jìn)水COD，約為1 282 mg／L，根據(jù)現(xiàn)有的廢水處理工藝和各構(gòu)筑物及設(shè)備的技術(shù)參數(shù)完全可以使廢水處理達(dá)標(biāo)。
預(yù)處理站工藝流程見(jiàn)圖1，廢水處理站工藝流程見(jiàn)圖2。
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3主要處理構(gòu)筑物及其工藝參數(shù)
3．1預(yù)處理站
(1)廢液儲(chǔ)池。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)襯玻璃鋼防腐，總?cè)莘e30 m3，有效容積25 m3，分兩格，第一格中投加氫氧化鈉，有些有機(jī)物在堿性條件下產(chǎn)生沉淀，上清液通過(guò)隔墻溢流人第二格，經(jīng)計(jì)量泵每天排進(jìn)預(yù)處理站一部分(排人量屆時(shí)根據(jù)廢水濃度和后序處理單元承受能力作調(diào)整；瘜W(xué)試劑廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明廢水應(yīng)連續(xù)進(jìn)入預(yù)處理站，因?yàn)榻?jīng)過(guò)一段時(shí)間馴化，廢水已適應(yīng)，可達(dá)到較好的處理效果，若間歇進(jìn)入，反而會(huì)對(duì)廢水處理造成沖擊，影響處理效果)。第一格沉降的有機(jī)物可定期經(jīng)污泥泵排人污泥池。
(2)調(diào)節(jié)池。地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸4m ×4 mX 3m，有效容積36m3，HRT 7 h，配備提升泵4臺(tái)，Q一6 m3／h，H=14 m，主要對(duì)高濃度廢水進(jìn)行預(yù)厭氧處理。
(3)混凝沉淀池。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸2 mX 3 mX5 m，有效容積27 m3，配備計(jì)量泵1臺(tái)，Q=500 L／h，加藥系統(tǒng)3套，QT一120 L／h。
(4)儲(chǔ)水池。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸7．5 m× 5 mX5 m，有效容積176 m3，HRT 35 h；出水設(shè)置閘閥，控制進(jìn)入基地廢水處理廠的水量，根據(jù)后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理情況調(diào)蓄水量。
3．2廢水處理站
(1)調(diào)節(jié)池。地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸 13 mXl2 mX 5 m，有效容積675 m3，HRT 8 h；調(diào)節(jié)池進(jìn)水口設(shè)置格柵槽，配備不銹鋼機(jī)械格柵BG一 13548—5，柵隙5 mm，過(guò)柵流速0．5～1 m／s；池內(nèi)設(shè)置潛水泵井，井內(nèi)設(shè)100QWlOO一12．54提升泵4 臺(tái)，3用l備，Q一100 m3／h，H一12．5 m。
(2)水解酸化池。半地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸18 m×10 m×5 m，有效容積850 m3，HRT 10 h，池內(nèi)配置脈沖布水系統(tǒng)和溶解氧儀各1套，池中安裝組合填料，主要作用是提高化工廢水的可生化性，把大分子分解成小分子，為后續(xù)生化反應(yīng)作鋪墊。
(3)SBR池。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，4座，尺寸18 m× 14 m×5 m，有效容積1 150 in3，污泥負(fù)荷0．08 kgBOD5／(kgMLSS·d)；運(yùn)行周期為16 h(進(jìn)水 4 h，反應(yīng)10 h，沉淀1．5 h，排水1．5 h，閑置1 h)；池內(nèi)配備潷水器1臺(tái)，Q=300 m3／h；污泥泵1臺(tái)，Q= 25 m3／h，H=12．5 m。
(4)污泥濃縮池。磚混結(jié)構(gòu)，尺寸5 m×5 m× 5 m，有效容積100 m3。
(5)BAF。碳鋼防腐半地下式結(jié)構(gòu)，2座，4 m X3 mX6 m，有效容積66 m3，負(fù)積負(fù)荷1.35 kgBOD5 (m3·d)，反沖洗水泵2臺(tái)，Q=150 m3／h，H=12．5 m。
(6)脫水機(jī)房。磚混結(jié)構(gòu)，尺寸13 m×5 mX 4．5 m；板框壓濾機(jī)1臺(tái)，型號(hào)BMJl6／450，2．2 kW；污泥泵2臺(tái)，Q=30 m3／h，H=35m。
(7)氣浮間。磚混結(jié)構(gòu)，尺寸15 m×5 m× 4．5 m；內(nèi)置氣浮池1座，池體尺寸7．8 m×2.41 mX 1．83 m，碳鋼防腐，分離區(qū)HI玎0．33 h，刮渣設(shè)備 1套，混合反應(yīng)器1臺(tái)，尺寸萬(wàn)2 000X3 000，碳鋼防腐。
4工程調(diào)試
4．1水解酸化池
開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，小水量進(jìn)水，約500 m3／d。同時(shí)投加城市污水處理廠的消化污泥，MLSS 12-16 g／L；運(yùn)行初期出水較渾濁并伴隨有大量的輕質(zhì)污泥和雜質(zhì)隨水流帶出，通過(guò)水解酸化池底部間歇排出剩余污泥；隨著運(yùn)行時(shí)間增加，約兩周后，出水水質(zhì)慢慢得到改善。出水懸浮物含量少，水質(zhì)清澈。此時(shí)，將出水引入SBR池進(jìn)行同步調(diào)試。酸化池進(jìn)水采用底部脈沖配水，主要控制配水的均勻性，保持脈沖強(qiáng)度，使池內(nèi)污泥層呈懸浮狀。
4．2 SBR池
SBR池調(diào)試的關(guān)鍵是污泥沉降性能的控制。 SBR開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，由于活性污泥的培養(yǎng)馴化還不成熟，污泥的沉降性能不好，在SBR的反應(yīng)期結(jié)束后，污泥難以沉淀，壓密性差，上層清液的排除受到限制，水泥比下降，導(dǎo)致每個(gè)運(yùn)行周期處理廢水量下降。出水sS及CODcr上升，處理出水水質(zhì)下降。后來(lái)不斷摸索調(diào)整充水、反應(yīng)時(shí)間，及時(shí)控制溶解氧等各種參數(shù)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)控制反應(yīng)時(shí)間在11．5 h時(shí)，加ss>3．5 g／L，污泥沉降性能最好。SVI為120 mL／g，出水效果較好。因此摸清每個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)污泥的SVI變化趨勢(shì)，及時(shí)調(diào)整運(yùn)行方式可以確保良好的處理效果。
4．3 BAF
SBR出水進(jìn)入中間水池，然后由提升泵提升進(jìn)人BAF，掛膜采用直接掛摸法。在連續(xù)充氧曝氣的情況下，小水量連續(xù)進(jìn)水，約500 m3／d。每天對(duì) BAF的進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行化驗(yàn)。經(jīng)過(guò)兩周的運(yùn)行調(diào)試，出水水質(zhì)即有明顯的變化。隨即慢慢將水量從 500 m3／d增加到2 000 m3／d。經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的運(yùn)行調(diào)試，容積負(fù)荷達(dá)到1．4 kgBOD5／(m3·d)。出水BODs≤50 mg／L，去除率≥60％，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)要求。反沖洗周期由初期的4 d縮短為2 d。
另外發(fā)現(xiàn)BAF的反沖洗并不是周期越長(zhǎng)就越好，還要考慮反沖洗后濾池的掛膜難易情況。經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試，本工程的最佳反沖洗時(shí)間和強(qiáng)度為：先用氣沖5 min，強(qiáng)度10 L／(s·m2)；再氣水聯(lián)合反沖5 m_in，氣沖強(qiáng)度12 L／(s·m2)，水沖強(qiáng)度8 L／ (s·m2)；最后是水洗3 min，強(qiáng)度8 L／(s·m2)。本工程BAF的鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)按照氣水比8：1選型，通過(guò)調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)曝氣量改變氣水比，實(shí)際運(yùn)行結(jié)果顯示，在氣水比5：1時(shí)即可滿(mǎn)足生化反應(yīng)對(duì)D0的需求。
5運(yùn)行情況
本項(xiàng)目建成后正常投產(chǎn)近兩年時(shí)間，生產(chǎn)運(yùn)行結(jié)果表明，出水各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 8978一1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)處理效果監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。
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6經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益
工程總投資861．81萬(wàn)元，運(yùn)行費(fèi)用為1．39元／甜，其中電費(fèi)1．09元／m3、藥劑費(fèi)O．12元／m3、人工費(fèi) 0．18元／m3。經(jīng)過(guò)該廢水處理系統(tǒng)處理后可大量削減污染物，減少對(duì)環(huán)境的危害，其主要污染指標(biāo)年消減量為(水量按滿(mǎn)負(fù)荷處理量2 000 m3／d，系統(tǒng)運(yùn)行按340 d／a)：COD，748 t／a；BOD5 245 t／a；SS 116 t／a。
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