生物—化學氧化組合工藝在廢水處理中的應用
隨著醫藥、農藥、印染等行業對化工中間體需求的提高，精細化工行業迅速發展，并由此產生了大量的有機廢水。這種有機廢水成分復雜，COD、含鹽量很高，可生化性較差，處理難度很大，一般都得不到有效處理。在現有的處理技術中，有的采取傳統單一的生物方法處理，有的采用絮凝沉淀等物化方法處理，也有的采用電化學或膜技術處理，但是從實際的處理效果看，上述各種方法均不理想。
某有機合成企業每年生產醫藥中間體50 t，廢水排放量280 t/d。筆者與企業共同合作，結合其廢水特點和水質情況，選用脫鹽＋厭氧＋好氧＋曝氣生物濾池（BAF）＋臭氧氧化組合工藝對該廢水進行處理后，出水達到《污水綜合排放標準》（GB 8978—1996）中二級排放標準要求。
1 廢水的水質、水量
該企業的廢水種類復雜，成分多，其高濃度有機含鹽廢水為間歇排水，不僅含有生產中使用的有機溶劑，還含有生產過程中添加的酸、堿、鹽等，水質變化較大。根據廢水水質的特點，將全廠生產廢水分流為高COD 含鹽廢水和其他廢水兩大類，分別用兩根排水管道排至廢水處理站。該廢水處理工程的設計處理量分別為：高COD 含鹽廢水80 m3/d，其他工藝及廠區生活污水200 m3/d。廢水分類、水質、水量情況及排放標準見表1。
表1 廢水的水質及水量
 |
2 廢水處理工藝流程和主要處理單元
2.1 廢水處理工藝流程
根據該有機合成廢水的水質特點，綜合考慮系統的先進性、工藝的成熟性、運行的可靠性、占地面積、抗沖擊負荷、最終出水質量、污泥處理、運行成本、系統對周邊環境的影響等多重因素，最終確定了廢水處理組合工藝為：調節＋脫鹽＋厭氧＋好氧＋曝氣生物濾池（BAF）＋臭氧氧化。工藝流程見圖1。
 |
圖1 廢水處理工藝流程
由圖1 可見，生產工藝中鹽水洗滌排出的高COD 含鹽工藝廢水，平均鹽質量分數7%左右，這部分水由專用管線離心泵打入含鹽集水池，經絮凝預處理除去大部分固體有機物，再經三效脫鹽、脫溶系統除鹽后，進入污水站調節池合并其他污水進入生化系統處理。洗釜、沖洗地面水和工藝廢水自污水管進入污水站調節池合并其他污水進入生化系統處理。生活污水經化糞池處理后，進入污水站調節池合并其他污水進入生化系統處理。
2.2 主要處理單元及特點
（1）集水池。高COD 含鹽廢水種類多，成分復雜，水質、水量變化較大。集水池收集高COD 含鹽廢水，進行水量與水質雙重調節。
（2）脫鹽系統。高COD 含鹽廢水含有大量的無機鹽。廢水中無機鹽含量遠遠超過相關的排放標準，且無機鹽的存在對后續的生化處理系統很不利，故必須對廢水中的無機鹽進行有效的處理。脫鹽系統先在85 ℃對廢水進行粗餾，去除大部分的有機污染物，再蒸發濃縮結晶，去除無機鹽，所得廢鹽（因含有大量的雜質）經煅燒后，回用于生產工序；蒸發后的水相經冷凝后，排入調節池，與其他廢水混合后，進行生化處理。
（3）調節池。調節池收集其他廢水，包括洗釜、沖地面廢水、水噴泵用水、生活用水和經預處理、脫鹽處理后的廢水等。這些廢水混合后在調節池中進行預曝氣，均衡水質。
（4）上流式厭氧污泥床過濾器（UBF）。厭氧反應器的去除效率取決于顆粒污泥的質量。顆粒污泥的質量不僅與厭氧反應器進水的水質有關，也與厭氧反應器的氣、液、固三相混合接觸方式密切相關。本方案采用的UBF 是一種改進型厭氧反應器，不僅占地面積小，具有污泥顆粒化程度高和顆粒污泥密實度高的優點，而且處理效率高，抗沖擊負荷能力強，運用效果穩定，其COD 去除率在80％以上。
（5）好氧接觸氧化池。經厭氧處理后的出水進入好氧接觸氧化池，進行好氧生物處理。
（6）管道混合器。為了去除部分COD 和提高廢水的可生化性，為后續生化處理創造更為有利的條件，需要在管道混合器中實現無機混凝劑與有機絮凝劑異步反應。根據廠方排放廢水情況選擇投加于管道混合器中的無機、有機絮凝劑分別是聚氯化鋁鐵和聚丙烯酰胺。
（7）曝氣生物濾池。曝氣生物濾池采用生物陶粒料，其集生物反應與生物過濾為一體，尤其適用于厭氧之后的好氧處理工藝。由于厭氧處理出水可生化性很差，必須對好氧工藝加以強化方可實現達標。就本項目而言，曝氣生物濾池是一種合適的選擇。曝氣生物濾池的填料擁有數倍于普通曝氣池的生物量，故在可生化性很差的條件下依然能夠達到所需的有機物去除效果，而且由于填料的分散作用和截濾作用，其不僅對空氣中的氧利用率很高，出水基本不帶懸浮物，出水水質好，而且耐負荷沖擊能力強，不發生污泥膨脹。
（8）臭氧發生器。用臭氧發生器產生的臭氧對生物處理的出水深度化學氧化，確保出水達標排放。
2.3 主要構筑物及工藝參數
本工程主要構筑物為集水池、調節池、UBF、好氧接觸氧化塔、曝氣生物過濾器、反沖洗排水收集池、沉淀池、臭氧氧化反應器等，其設計參數見表2。
表2 主要構筑物及設計參數
 |
3 工程運行
3.1 工程竣工驗收監測結果
廢水處理設施運行效果見表3。
表3 廢水處理設施運行效果
 |
由表3 可知，預處理階段對高濃度含鹽廢水COD、SS 的去除率分別為72.8%、64.6%；生物處理和臭氧氧化對混合廢水COD、SS 的總去除率分別為96.1%、94.4%。
3.2 工程運行費用
工程運行費用包括：（1）電費。用電量8 kW·h/t，電價以0.56 元/（kW·h）計，則電費共4.48 元/t。（2）蒸汽消耗費用。需消耗蒸汽0.12 t/t，蒸汽單價按157 元/t 計，則蒸汽消耗費用為18.84 元/t。（3）藥劑費用。需投加聚氯化鋁鐵1.4 kg/t，聚丙烯酰胺0.08kg/t，二者單價分別為2 元/kg 和40 元/kg，則藥劑費用分別為2.8、3.2 元/t。（4）其他費用。修理費0.4元/t，人工費8.8 元/t。可以計算出總的廢水處理費用為38.5 元/t。
可見采用脫鹽＋厭氧＋好氧＋BAF （曝氣生物濾池）＋臭氧氧化組合工藝處理高COD、含鹽且難生化的有機廢水取得了成功，不僅技術成熟、可靠，處理效果穩定，耐負荷沖擊性強，工藝組合合理，工程總投資和運行費用適中，并且能保證廢水達標排放，具有廣泛的應用前景。
［參考文獻］
［1］高廷耀. 水污染控制工程：下冊［M］.北京：高等教育出版社，1989：269.
［2］邊蔚，王路光，李洪波.高鹽度有機廢水處理技術研究進展［J］.河北工業科技，2009，26（3）：195-199.
［3］李亞新，吳創之，韓志英.UBF 復合式厭氧反應器處理焦油廢水實驗研究［J］.太原理工大學學報，2004，35（1）：76-79.
［4］白明超.厭氧—好氧生化法處理制藥廢水工程調試及管理［J］.廣東化工，2004，31（3）：45-47.
［5］萬金保，侯得印. 水解酸化—SBR—接觸氧化法處理制藥廢水［J］.給水排水，2006， 32（9）：43-45.
［作者簡介］李純茂（1963—），2006 年畢業于廈門大學，博士。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
