1 概況
浙江某公司采用化學合成工藝生產除草劑麥草畏,其生產工藝復雜,廢水污染物主要包括苯酚類、水楊酸、二甲苯、醇類、酯類等有機物,還包括鈉、鉀等鹽類。生產廢水ρ(COD) = 5000 ~ 6000 mg /L,酚類=500 mg /L,含鹽量為3%。
該公司廢水原采用絡合萃取法回收酚類,再將萃取后廢水加冷卻水稀釋8 倍~ 10 倍后通過常規接觸氧化法處理。原工藝通過長時間運行發現存在以下問題:
1) 萃取法需投加萃取劑,運行成本高,且投加的萃取劑會對后續生化有抑制作用;
2) 含酚廢水經萃取后含酚量仍在50 mg /L 左右,過高的含酚量對生化系統有抑制作用;
3) 廢水含鹽量較高,一般在3% ~ 5%,目前采用大水量稀釋后再通過接觸氧化處理,水資源浪費嚴重,工藝運行極不穩定,出水難以達標。針對該公司廢水特點以及原處理工藝運行存在的問題,并根據相關的研究成果,在小試及中試的基礎上,首先采用大孔樹脂吸附酚類,并通過堿反洗回收廢水中的酚類,達廢水的資源化; 另外,由于生產過程中使用大量雜環類物質與苯環類物質,且含有硫酸鈉、鉀鹽等,造成廢水含鹽量較高,超出普通生化工藝微生物可以承受的范圍,采用耐鹽菌生化組合處理樹脂吸附后的廢水,進一步降低廢水的COD 和殘留的酚。
污水站改造后的處理規模為600 m3 /d,新增投資為280 萬元,于2010 年1 月建成并投入試運行,至今運行情況良好。
2 設計進出水水質
該公司廢水主要包括深冷廢水、結晶回收廢水、板框廢水、粗品廢水等。
由于該企業廢水成分復雜,中間合成產物、工藝生產殘留的高濃度酸、有機溶劑等原料成份,易引起pH值、COD 波動,影響生物反應活性。其廢水設計進水水質見表1。
設計出水執行企業所在工業園區污水廠入管要求,主要指標見表2。
3 工藝流程及說明
工藝流程如圖1 所示。
1) 經調節池水量、水質調節均勻后的含酚廢水首先通過耐腐蝕泵打至大孔樹脂吸附柱,吸附柱前設精密過濾器去除廢水中的懸浮物以防堵塞吸附柱; 大孔吸附樹脂是一種具有大孔結構的合成樹脂,其具有立體結構的多孔海綿狀物,可在150 ℃下使用,不溶于酸、堿及一般溶劑; 吸附樹脂具有吸附效果好、脫附再生容易、性能穩定、適用范圍寬、實用性好、可實現綜合利用等特點。廢水經過大孔吸附樹脂吸附后可大幅度去除酚類及有機物,減輕后續生化處理負擔。
吸附飽和后的大孔樹脂需定期用NaOH 溶液(5%左右) 再生回收酚鈉液,回收的酚鈉液可套用至生產中。
前期試驗中發現含有機溶劑(主要為二甲苯) 的廢水樹脂吸附、脫附約3 次后吸附效率明顯下降,實施中對含有機溶劑的廢水單獨收集,單獨用樹脂柱處理,并間歇性采用甲醇作為脫附液,脫附后的甲醇及酚混合液再套用至生產中。
2) 廢水經過大孔樹脂吸附去除大部分酚后進入中和調配池,調配池內投加廢堿中和,調配池內設穿孔管曝氣攪拌,液堿投加裝置與pH 計連鎖控制。中和后廢水有少量不溶物,泵入初沉池沉淀去除。
3) 除酚后的廢水經廢堿中和后廢水的含鹽量在4%左右,而普通生化法的耐鹽極限一般小于1%。本工程采用能夠耐受高鹽分的功能菌水解及接觸氧化處理技術,水解池中掛耐鹽菌專用填料,并設回流泵強制循環; 接觸氧化池掛普通組合填料,水解池及接觸氧化池內投加高效耐鹽光合細菌,光合細菌廣泛分布于天然土壤、水體和淤泥中,是一種可直接處理高鹽有機廢水,以氨基酸、小分子脂肪酸、糖、蛋白質為營養物質的光能異養菌; 且能耐受高氯離子濃度。經耐鹽菌生化處理后廢水的有機物大幅度降低。
4) 接觸氧化池出水進入沉淀池,沉淀后的廢水進入園區污水處理廠預處理工程調節池。
5) 初沉池、沉淀池產生的污泥輸送至園區污水廠污泥處理系統統一處理。
4 處理工藝特點
1) 采用大孔樹脂吸附去除酚,并定期通過稀堿反洗回收酚鈉液,回收的酚鈉液套用至生產中,廢水中的酚、COD 在大幅降低的同時可實現廢水的資源化,回收的酚鈉液可抵消大部分廢水處理費用。
2) 選擇能夠耐受高鹽分的功能菌生化處理工藝,在廢水含鹽量在4% 左右的條件下可穩定運行,取得較好的COD 去除率。
5 主要構筑物及設計參數
主要構筑物及設備見表3。
6 工程調試與運行
工程竣工后經過約4 個月的調試,調試與運行主要情況如下:
1) 樹脂吸附柱調試及運行情況。
樹脂吸附處理含酚廢水一般用吸附塔所裝樹脂的體積倍數(BV) 作為計量單位。樹脂吸附含酚污水流量一般控制在4BV/h,單個吸附周期處理含酚廢水50BV 左右(具體跟廢水中的含酚量有關) 。每次脫附耗5% ~ 6%稀堿2-3BV,脫附液流量為1 ~ 2B V/h。
運行期間進水含酚量在400 ~ 500 mg /L,經樹脂吸附后酚含量降至0 ~ 5 mg /L,廢水的ρ (COD) 從5000 ~ 6000 mg /L 降至1500 ~ 2000 mg /L。
脫附后的酚鈉液套用至生產中,經檢驗對產品質量基本無影響。
2) 耐鹽菌生化系統的調試及運行。
填料掛膜是整個工程調試的重點,首先向池內注入清水,達到設計水位,在水解酸化池和接觸氧化池內投入該園區污水廠的生化污泥,同時投加耐鹽菌,然后開啟風機悶曝,為了提高水解池掛膜速度,水解池內開啟穿孔管曝氣,控制DO < 0. 5 mg /L,同時開啟回流泵強制循環。由于調試時是當地的冬季,水溫基本在10℃以下,調試期間引入廠區冷卻水(水溫在80 ℃左右) ,調節水溫在15 ℃左右; 經過約20 d 悶曝,水解池及接觸氧化池掛膜成功。
掛膜后啟動污水泵,間歇進除酚后的廢水,間歇曝氣,逐漸提高負荷,并向處理系統投加適量的耐鹽菌,同時投加適量的葡萄糖和面粉等營養源,間歇進水20d 后觀察各處理構筑物內活性污泥的狀況,生化池內出現褐色菌膠團,COD 去除率達30%。繼續提高負荷,40 d 后褐色菌膠團大量存在,COD 去除率達50%。60 d 后填料掛膜質量較好,COD 去除率達70% 以上;此時培菌馴化結束,同時水泵、風機等主要設備聯動運行穩定,出水主要指標COD 均小于500 mg /L,優于設計要求,處理系統開始正常運行。
7 運行效果分析
系統自2010 年8 月正常運行以來,目前實際處理水量為300 ~ 400 m3 /d,系統運行穩定,處理后出水達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》中的三級排放標準。以下是運行3 個月監測數據的平均值,見表4。
從表4 可以看出: 最終出水水質均優于設計出水水質,經分析主要原因是: 1) 大孔樹脂吸附對苯酚類的去除效果優于設計效果,一般經樹脂吸附后的廢水苯酚含量在5 mg /L 以下,苯酚去除的同時也導致COD 值大幅度降低; 2) 耐鹽生化池可耐受含鹽量在4%左右的廢水,COD 去除率在70%以上。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。
8 結論與建議
麥草畏廢水經過樹脂吸附-耐鹽功能菌生化工藝處理后,出水可達GB 8978—1996 中三級排放標準。
樹脂吸附可去除大部分苯酚及COD,吸附飽和后的樹脂用稀堿脫附后得到的酚鈉液可套用至生產中,可抵消大部分廢水處理費用,實現廢水的資源化。耐鹽功能菌生化組合工藝可耐受較高的含鹽量,對污染物的去除率較高,運行穩定,操作管理方便,工程投資及運行費用相對較低,宜在類似廢水處理工程中推廣應用。
建議在設計類似廢水處理工程時,應選擇多種廠家的樹脂進行試驗,并根據試驗結果設計樹脂的吸附流量、飽和吸附量,從而可以更準確的設計實際需要樹脂量及處理能力。