均酸廢水處理的工程實踐
摘要：某中意合資公司生產(chǎn)均苯四酐和均苯四酸（簡稱均酐和均酸）化工產(chǎn)品。生產(chǎn)過程為：原料均四甲苯，在溫度400℃左右時進行空氣催化氧化反應，獲得均酐，均酐水解得到均酸。在催化氧化反應尾氣洗滌和均酐水解時產(chǎn)生的均酸工藝廢水，每天最大排放量36m3。
關鍵詞：均酸廢水,工程實踐,均酐水解
某中意合資公司生產(chǎn)均苯四酐和均苯四酸（簡稱均酐和均酸）化工產(chǎn)品。生產(chǎn)過程為：原料均四甲苯，在溫度400℃左右時進行空氣催化氧化反應，獲得均酐，均酐水解得到均酸。在催化氧化反應尾氣洗滌和均酐水解時產(chǎn)生的均酸工藝廢水，每天最大排放量36m3。
1 工程概況
1.1 設計水質水量及處理要求
尾氣洗滌廢水流量連續(xù)排放，均酐水解廢水間歇排放，混合廢水呈淡黃或棕色。工藝廢水數(shù)據(jù)列于表1。
表1 均酸混合工藝廢水水質
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由表1知均酸廢水的CODcr濃度高，變化范圍大，CODcr主要由有機芳香酸形成；pH低，且氫離子濃度變化范圍大。廢水的設計處理量為36m3/d。另外冷凝冷卻水、生活污水的混合廢水320m3/d，CODcr濃度約300mg/L，需與工藝廢水混合處理。
混合廢水處理后，排放水質要求達到GB8978-1996《污水綜合排放標準》表4二級標準。
1.2 處理工藝的確定
廢水主要成分是均酸、偏苯三酸、連苯三酸、順丁烯二酸，總體以芳香酸為主，CODcr濃度高，酸度強，顏色深，m(BOD5):m(CODcr)比值低。根據(jù)有機芳香酸與三價鐵鹽反應形成的芳香酸鐵鹽沉淀物，能從廢水中分離出來的特性[1]，我們確定采用清污分流，強化預處理，再混合處理的工藝路線。具體工藝流程見圖1。各處理單元設計處理效果列于表2。
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1.3 主要設計參數(shù)
1.3.1 收集池
鋼筋混凝土地下結構，內部尺寸8.0m×1.7m×3.0m，共3只，每只有效容積38m3，池內部用玻璃鋼樹脂防腐。3座池輪流收集和排出廢水，池底平鋪生鐵屑。3d一個周期。
1.3.2 調節(jié)池
鋼筋混凝土地下結構，內部尺寸8.0m×8.0m×3.0m，有效容積128m3，廢水停留時間8.5h。池底布置穿孔曝氣管。
1.3.3 生物流化床
鋼制塔式設備，反應區(qū)φ2.6m×8.5m，分離區(qū)φ4.4m×1.8m，總安裝高度12.5m，反應區(qū)有效容積45m3，有效反應停留時間3h。設備容積負荷為7.0kg[CODcr]/(m3·d)。
1.3.4 接觸氧化池
鋼筋混凝土地上結構，內部尺寸6.0m×12.0m×4.5m，有效容積288m3，廢水停留時間19h。填料容積負荷為0.6kg[CODcr]/(m3·d)。
1.3.5 氣浮池
鋼制設備，尺寸6.0m×2.5m×3.8m，主體結構分反應區(qū)、分離區(qū)、清水回用區(qū)。設備底部設置污泥沉淀斗。溶氣用水直接取處理排放水，采用液位自動控制。
2 處理結果
工程調試時微生物接種采用城市污水處理廠的剩余污泥，采用較大的接種量，分階段逐步提高有機負荷，1個月后設施處理能力已達到設計要求。穩(wěn)定運行3個月后，環(huán)保局進行驗收監(jiān)測。監(jiān)測結果平均值列于表3：
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3 工藝特點分析
3.1 清污分流
工藝廢水具有CODcr濃度高、酸性強、顏色深的特點，生產(chǎn)車間內實施清污分流后，廢水輸送和貯存的防腐要求總量減小，能節(jié)省工程費用；視覺上減輕廢水的污染程度；為化學預處理創(chuàng)造良好的條件。
3.2 強化預處理
針對工藝廢水的化學特性進行預處理，采用生鐵屑與工藝廢水中的酸反應，具有幾方面的優(yōu)點：
①反應產(chǎn)生二價鐵離子，在堿性條件下曝氣轉化成三價鐵離子，可滿足沉淀有機芳香酸的需要，能去除CODcr量的60％以上，廢水顏色由棕褐色降到無色。
②生鐵屑與酸性廢水還原反應產(chǎn)生新生態(tài)氫，能改變部分有機物的結構，加上大部分芳香酸的沉淀去除，廢水的BOD5與CODcr的質量比由處理前的0.15提高0.50，有利后續(xù)好氧微生物處理。
③提高廢水的pH值，減少堿中和用量。根據(jù)工程調試中進行的對比試驗，用液堿中和pH至8.5時，廢水原液、與生鐵屑反應1d的水樣、反應2d的水樣，液堿投加比例分別為6.8％、3.6％和1.5％。
3.3 采用高效生化設備
采用生物流化床，占地面積不到10m2，容積負荷達到7.0kg[CODcr]/(m3·d)，生化反應停留時間3h，CODcr去除效率大于60％，是兩級生化處理工藝中高負荷段的理想反應器。
3.4 處理設施留有余量
根據(jù)意方專家建議，設計時將生化低負荷段接觸氧化池的規(guī)模放大1倍，以便處理將來可能增加的廢水。近1a的運行表明，生鐵屑與廢水接觸反應有3d的時間，除冬季寒冷天氣外，有充分的余量。
4 存在的問題及改進措施
從開始調試到正常運轉近1a時間，在操作過程中發(fā)現(xiàn)工藝、設施上還存在一些問題。針對這些問題，在實踐中采取措施逐步完善。
4.1 改石灰粉中和為破中和
剛開始使用超細石灰粉中和酸性廢水，由于反應速度相對較慢，細粉末在廢水中攪拌不均勻，由于表面包裹作用而形成小顆粒，沉淀于反應池底，不能起中和作用，變成污泥。經(jīng)常需要清理反應池，增加了勞動強度。廢水中含鈣量增多，設備容易積垢。
改進措施：由于使用生鐵屑預處理，中和廢水需要的堿減少近80％。雖然單位重量的石灰粉理論上中和酸的能力比單位重量的液堿高得多，因為上面分析的原因，石灰粉的利用率會下降。實際操作對比，預處理后每天使用石灰粉的重量與使用液堿量基本相同，約270kg，使用液堿費用比石灰粉高出約100元，為方便運輸和操作，廢水處理站運行中已改用固體氫氧化鈉。
4.2 冬季增設加熱措施
在冬季寒冷天氣里，廢水溫度低，生鐵屑與工藝廢水反應速度減慢。與其它季節(jié)相比，相同時間反應后，廢水pH升高幅度變小，CODcr去除率降低，顏色消除不完全。
改進措施：往工藝廢水收集池內引入蒸汽管，在冬季廢水溫度低時，用蒸汽加熱廢水，適當提高廢水溫度。
4.3 可采用分步沉淀
每天預處理產(chǎn)生的化學污泥，是作為特種廢棄物委托專業(yè)單位處置的。該污泥主要包含芳香酸鐵鹽和鐵的氫氧化物，后者所占比例較高，污泥總量與芳香酸和無機酸的濃度有關。如果預處理分步沉淀，在偏酸性條件下首先沉淀分離芳香酸鐵鹽，可以減少化學污泥產(chǎn)生量，節(jié)省化學污泥處置費用。甚至于能回收芳香酸。條件許可時，廢水處理工藝應作這方面的改進。
參考文獻：
[1]烏錫康．有機水污染治理技術[M]．上海：華東化工學院出版社．1989．
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