ASBR—SBR—Fenton氧化工藝處理均苯四甲酸生產廢水
均苯四甲酸是一種重要的有機化工原料，其生產廢水中的污染物以芳香酸為主，具有COD 高、酸性強、顏色深、BOD5 /COD 值低、難以直接生化處理等特點。目前，眾多企業主要采取常規方法處理均苯四甲酸生產廢水［1-2］。厭氧序批式反應器(ASBR)是20 世紀90 年代初開發的一種高速厭氧反應器，具有高速、簡潔、節能經濟、能源可回收利用、操作靈活、適用性強等諸多的優勢，廣泛應用于處理各類廢水［3-5］。SBR 具有工藝流程簡單，處理效果好等優點，在廢水處理領域得到廣泛的應用［6-11］。Fenton 試劑是由H2O2和Fe2 + 混合得到的一種強氧化劑，可產生氧化能力很強的·OH 自由基，被廣泛應用于難生物降解或一般化學氧化難以奏效的有機廢水處理中［12-14］。
本工作采用ASBR—SBR—Fenton 氧化工藝對均苯四甲酸生產廢水進行處理，取得了令人滿意的結果。
1 廢水來源及水質
某化工企業以均苯四甲酸為主導產品，該企業的生產廢水主要來自洗釜水和洗刷成品桶水兩股廢水。廢水的COD、色度等均較高，pH 為5 ～ 6。其廢水水質見表1。
表1 廢水水質
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2 處理工藝
2. 1 工藝流程
針對廢水水質特點，在總結國內外成功處理經驗的基礎上進行了系統的研究，最終確定ASBR—SBR—Fenton 氧化工藝，工藝流程見圖1。
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圖1 ASBR—SBR—Fenton 氧化工藝流程
2. 2 主要構筑物與工藝說明
(1) 調節池。設計處理水量為20 m3 /d，有效容積為50 m3，停留時間為2. 5 d，主要作用是調節廢水水質和水量，均衡進水pH。調節池底部設置穿孔曝氣管，起調節水質和預曝氣的作用。設置pH 在線監測系統，用于監測廢水pH 變化情況，便于確保ASBR 池進水pH 在中性范圍內。此外，在此工段引入廠區生活廢水，目的在于為后續生化處理工藝提供微生物所需的N、P 等營養元素以及其他必須的微量元素。
(2) ASBR 池。ASBR 是間歇運行的非穩態厭氧生物反應器［15］，目前已用于多種工業廢水處理，并取得顯著效果［16-22］。本工作采用改進型ASBR反應池作為厭氧池，設計處理廢水量為20 m3 /d，有效容積為40 m3，停留時間為48 h，反應器內部設置懸浮型填料，既可以增加反應器的污泥濃度，提高反應器的處理效果，又可以防止污泥流失，反應過程中產生的沼氣收集后可利用。此外，大量工程實踐表明: 厭氧反應器在防腐處理方面要求較高，故ASBR 池池體采用鋼筋混凝土結構，池底與內壁均做防腐處理？紤]冬季保溫問題，運行時采用車間廢蒸汽作為熱源，進行保溫。
(3) SBR 池。均苯四甲酸生產廢水經過ASBR厭氧反應器處理之后，通過潷水器進入SBR 反應器，設計廢水處理量為20 m3 /d，有效容積為40 m3，有效水深為4. 0 m，COD 容積負荷1. 5 kg /(m3·d) ，DO 控制在2 ～ 3 mg /L，氣水體積比為16 ∶ 1，空氣擴散裝置采用隔膜曝氣頭，與調節池共用1 臺三葉羅茨風機。池內裝填活性污泥(采用城市廢水處理廠剩余污泥馴化而成) 。同時在該反應器內增設懸浮型填料，增加污泥濃度，提高COD 去除率。停留時間為48 h(含進水1 h， 15 個周期的2 h 曝氣－1 h 沉淀，1h 出水，1h 閑置) 。
(4) Fenton 氧化塔。設計處理水量為20 m3 /d，有效容積為0. 625 m3，n(H2O2) ∶ n(Fe2 +)為10 ∶ 1，pH 為3，停留時間為45 min。經SBR 處理后的廢水進入Fenton 試劑催化氧化塔，廢水中剩余的有機污染物經Fenton 試劑產生的·OH 自由基氧化、分解，最終降解為CO2、H2O 及部分無毒無害的小分子物質，處理后的廢水可達標排放。
2. 3 投資及運行成本
該工程共計投資約65. 0 萬元，包括系統設計、土建、設備購置安裝及調試等費用。冬季運行時，由于水溫低，需要升溫，運行成本包括熱源費、電費、藥劑費、設備維修折舊費以及職工工資等，由于熱源采用的是企業車間的廢蒸汽，以廢治廢，故冬季與不需要補溫的春、夏和秋季的運行成本均約為2. 1 元/t。
3 運行結果與討論
經過8 個月的調試和穩定運行，各處理單元均處于正常運行狀態。穩定運行階段ASBR 池對COD 的處理效果見圖2。由圖2 可見，此工段COD去除率為35. 0% ～ 45. 0%。這主要是因為ASBR池中存在大量水解酸化菌和適量的產甲烷菌，使得均苯四甲酸生產廢水中難生物降解的大分子有機污染物轉化為易生物降解的小分子有機污染物，但由于停留時間原因使得僅有部分有機污染物被代謝成甲烷。
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穩定運行階段SBR 池對COD 的處理效果見圖3。由圖3 可見，此工段COD 去除率為96. 5%。這主要是因為ASBR 工段提高了廢水的可生化性，廢水中存在大量易被好氧微生物利用的有機物分子;此外，又通過增設懸浮型填料，形成好氧生物膜，提高了反應器內的污泥濃度，強化了反應器內部的傳質作用，增加了廢水同好氧微生物的接觸幾率，提高了反應器的處理效率。
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穩定運行階段Fenton 氧化塔對COD 的處理效果見圖4。由圖4 可見，此工段COD 去除率為60. 0% ～ 65. 0%，利用Fenton 試劑產生的強氧化劑·OH 將好氧微生物不能代謝的有機污染物分子進一步代謝降解。
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穩定運行階段整體廢水處理系統對COD 的總處理效果見圖5。由圖5 可見，該系統對COD 總去除率穩定在99. 0% 以上，出水COD 保持在40 mg /L 左右，優于GB8978—1996《中華人民共和國國家標準污水綜合排放標準》的Ⅰ級標準(100 mg /L) ，處理效果穩定，基建、運行費用低，既滿足了設計要求又降低了企業的資金投入。
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4 結論
a) 采用ASBR—SBR—Fenton 氧化工藝處理均苯四甲酸生產廢水，系統穩定運行時ASBR 厭氧反應器COD 去除率為35. 0% ～ 45. 0%; SBR 反應器COD 去除率為96. 5% 左右; Fenton 氧化塔COD 去除率約為60. 0% ～ 65. 0%。
b) ASBR—SBR—Fenton 氧化工藝處理均苯四甲酸生產廢水是可行的。運行結果表明，COD 總去除率可達到99. 0% 以上，出水COD 在40 mg /L 左右，水質達到了GB8978—1996《中華人民共和國國家標準污水綜合排放標準》的Ⅰ級標準。
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［作者簡介］翟建(1980-) ，男，河北省唐山市人，碩士，講師，研究方向為工業廢水處理及資源化研究。
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