實例探討化工廢水處理工程設計
1概述
化工廢水處理工程設計的技術難度要比城市污水廠大得多。而且，化工廢水門類復雜，專門設計規范較少，從事設計的單位既有各類設計院，研究所，又有眾多的環保公司，水平相差很大。加上行業管理的原因致使現有的工程設計水平相差很大。相當多的工程問題很多，教訓深刻。而設計階段存在的問題以及施工中的問題，會在運行調試階段突擊表現出來，致使許多工程難以順利驗收交接。廢水處理能否達標，設計是關鍵，現就某化工集團的廢水綜合治理對工程設計加以討論。
2工程設計
2．1總體設計原則
化工廠廢水包括拉絲車間廢水、復材車間廢水、合成車間廢水、涂料車間廢水、生活污水等。按照水質特點，該集團廢水可以分為三類：
(1)第一類廢水包括聚酯廢水、粘結劑沖洗水、浸潤劑、固化劑和促進劑生產廢水，為高濃度COD廢水，COD的質量濃度為2300～86400mg／L，水量為100t／d。
(2)第二類廢水是除生活污水之外的生產廢水，包括各車間沖洗水等，為中等濃度COD廢水，COD的質量濃度為790～960mg／L；水量大，為1900t／d，占總廢水量的73％；pH值為4．0～8．0；
(3)第三類為生活污水，水量為600t／d，pH值為6～9，COD濃度低，易于生化處理。
化工廠每個部門的廢水性質差別較大，這給綜合處理帶來了難度。廢水如果全部混合處理，將大大提高處理成本和基建投資。尤其是第一類廢水，COD濃度高，需要經過有效的預處理后才能與其它廢水混合處理。對有機廢水進行處理時，應根據廢水中有機物含量的不同，選擇不同的處理工藝。廢水處理工藝的選擇關系到廢水處理工程的建設投資、運行成本的高低、污水站出水水質、運行管理是否方便可靠等諸多方面。本著處理達標、便于管理、降低成本、避免二次污染的原則，根據水質和廢水排放車間距離，將廢水分為兩類，分別進行預處理后與生活污水進行混合處理。
2．2處理工藝選擇
2．2．1高濃度有機廢水預處理方案
目前國內外對高濃度有機廢水的處理方法主要有厭氧生物法、濕式氧化法和高溫焚燒法三類[1]。在綜合比較技術經濟等方面后，選擇厭氧生物法作為高濃度有機廢水的預處理方案。
2．2．2中濃度有機廢水預處理方案
中濃度有機廢水呈乳化狀，透明度低，外觀乳白色。由于廢水呈乳化狀，給后續處理帶來了難度，因此需要對第二類廢水進行破乳預處理。目前最常用的破乳法是化學法破乳[2]，即向乳化廢水中投加凝聚劑膠體，吸附油珠，并通過絮凝產生礬花等物理化學作用或通過藥劑中和表面電荷使其凝聚，再加入高分子物質作為助劑起到架橋作用達到絮凝。然后通過排除含油污泥的方法將油去除。該法產生的絮體大、沉降性能好，并且藥劑用量少、產泥量少。
2．2．3綜合廢水處理方案
本工藝采用水解酸化-兩級復合式接觸氧化作為綜合廢水處理工藝。水解酸化工藝具有以下優點：①可大幅度地去除廢水中懸浮物或有機物，有效減少后續好氧處理工藝的污泥量，從而縮小設備容積。據報道，水解酸化-好氧工藝的總容積不到單獨好氧工藝的一半[3]；②產泥量遠低于好氧工藝(僅為好氧工藝的1／10～1／6)[4]，污泥已高度礦化，易于處理；③有效提高廢水的可生化性，緩沖進水負荷的變化，從而為后續好氧處理創造穩定、良好的進水條件；④運行費用低，對水中有機物的去除可大大節省好氧段的需氧量，從而節省整體工藝的運行費用。
經過預處理水解酸化處理后，已經去除了廢水中大部分的COD，但是仍達不到納入市政排水管道排放的要求，因此需要進入好氧反應池，進一步去除有機污染物，直到達到排放要求。本設計采用兩段復合式接觸氧化法作為好氧處理工藝。兩段復合式接觸氧化法與傳統的活性污泥法、生物濾池法相比，具有以下明顯的優點：①處理效率高，系統耐沖擊負荷強，運行穩定性好；②產污泥量少，不易發生污泥膨脹；③反應器中微生物濃度高、泥齡長，對于難降解的有機物具有較強的分解能力；④水力停留時間短，在處理相同水量的情況下，反應器體積小，占地面積少；⑤工程投資少，設備簡單易操作，運行費用低，綜合能耗低。
2．3工藝流程確定
化工廠廢水處理工藝流程如圖1所示。
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圖1廢水處理工藝流程
3主要構(建)筑物設計參數
(1)調節池1。鋼筋混凝土結構，1座，尺寸為3．5m×3．5m×4．5m，HRT=12h。
(2)調節池2。鋼筋混凝土結構，1座，尺寸為10．0m×10．0m×5．0m，HRT=10h。
(3)初沉池。鋼筋混凝土結構，1座，尺寸為6．5m×6．5m×4．5m，表面負荷為1．86m3(m3．h)。
(4)厭氧反應器。鋼筋混凝土結構，半地下式，l座，尺寸為12．0m×12．0m×8．5m，有效水深8m，停留時間4d。
(5)水解酸化池。鋼筋混凝土結構，半地下式，1座，尺寸為l5．0m×10．0m×4．5m，HRT=7h，污泥質量濃度為4~6g／L。
(6)兩級復合式接觸氧化池。尺寸為40．0m×15．0m×4．5m，沿池長設4個廊道。一級接觸氧化HRT=16h。二級接觸氧化HRT=10h。
(7)二沉池。鋼筋混凝土結構，半地下式，1座，尺寸為10．0m×10．0m×4．5m，表面負荷為1．08m3／(m2．h)。
(8)污泥濃縮池。鋼筋混凝土結構，半地下式，1座，尺寸為l0．0m×2．5m×4．5m，固體負荷30kg／(m2•d)，污泥固體質量濃度8kg／m3。
4廢水調試與運行結果
在調試過程中發現各預處理車間的水質、水量變化都比設計時高，考慮到方案的主體工藝是生化處理，對廢水的水質水量變化十分敏感，在調試時采取了同步結合分步的調試法，即先調試預處理單元，再調試綜合廢水生化處理單元：而物化預處理單元和厭氧預處理單元采取的是同步調試。由于厭氧處理對水質穩定性要求較高，調試周期較長。因此是決定調試周期和調試效果的關鍵環節。為減少厭氧反應器的調試周期，厭氧反應器內接種污泥采用外購顆粒污泥，除此之外，調試時還采取車間加藥預處理的方式以降低高濃度廢水的毒性和濃度。預處理調試成功后．再調試生化預處理單元和綜合廢水生化處理。接種污泥取自該集團老廠區污水處理廠，這些污泥菌種對廠區廢水已經具有一定的適應性，因此調試周期大為縮短。各主要單元對污染物的去除效果如表1所示。
表1各單元對污染物的去除效果
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調試周期約8周，之后投入試運行。日常運行期間厭氧反應器對COD去除率穩定在80％以上。水解酸化池對COD去除率在20％以上，但對SS去除率超過80％；兩級接觸氧化對COD具有多級屏障的功能，保證工藝具有較高的抗沖擊負荷能力。
5.結論
采用厭氧生物法對其中的高濃度廢水進行預處理．再與其它廢水混合采用以水解酸化兩級復合式接觸氧化為核心的廢水處理工藝．可實現化工集團工業廢水的達標排放，并有效降低處理費用。
參考文獻：
[1]陳旭東，李朝霞，孟令堯．高濃度有機廢水處理技術研究進展[J]．河北化工，2008，3l(12)：71—73．
[2]劉宇新，劉宇紅．含油乳化廢水的破乳方法[J]．內蒙古石油化工，2007，33(8)：401-402．
[3]張羽，陶博．兼氧接觸水解酸化預處理化工廢水的試驗研究[J]．工業用水與廢水，2008，39(4)：40—43．
[4]崔海煒，劉俊良，張立勇，等．UASB一兩段接觸氧化工藝處理淀粉廢水[J]．給水排水，2008，34(9)：61—63．
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