有機磷農藥生產廢水治理工藝研究

福建省浦城縣環保局 傅建龍

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有機磷農藥生產廢水治理工藝研究

福建省浦城縣環保局 傅建龍

有機磷農藥生產廢水中有機物濃度高、成分復雜、污染物濃度高、處理難度大。福建某化工有限公司農藥生產廢水采用新工藝流程，經預處理、生化處理和后處理，出水水質達到國家《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)表4一級標準。

有機磷廢水 LINPOR反應器 BAF曝氣生物濾池

福建某化工有限公司是生產三唑磷有機磷農藥為主的化工企業，日產三唑磷農藥3噸，年生產能力為1000噸左右。根據環保的相關要求，需建設污水處理設施，使生產廢水經處理后達到標準排放。

1 廢水來源及水質

1.1 廢水來源

該公司廢水主要來源于生產有機磷農藥為主的生產廢水、洗滌廢水和冷卻水等。

1.2 廢水水質及水量

廢水中污染物主要包括苯唑醇、鹽酸苯肼、乙基氯化物、三唑磷等，有機物濃度高、成分復雜、污染物濃度高、處理難度大。廢水水質及水量見表1。

表1 廢水水質及水量

備注：綜合廢水水質僅為加權平均值，洗滌水水質暫定為高濃度廢水的一半。

1.3 廢水水量及處理規模

三唑磷合成與苯唑醇合成所產生的高濃度廢水排放量為25～30m3/d，高濃度廢水先經預處理后，再用冷卻水稀釋，生化處理規模為500m3/d。

2 廢水處理工藝

2.1 廢水處理工藝流程

根據廢水水質特征，對該綜合廢水中的高濃度廢水采用“鐵屑氧化、堿性水解”等工藝預處理后，與冷卻水混合稀釋，再采用以“厭氧水解+LINPOR工藝”處理單元為主，“混凝沉磷+BAF曝氣生物濾池+氧化塘”處理為輔的工藝，實現廢水處理達標排放。廢水處理工藝流程見圖 1。

本工藝流程主要分為高濃度廢水預處理工藝、生物處理工藝和后處理工藝三個部分。高濃度廢水預處理工藝包括鐵屑反應床和堿性水解、氨氮吹脫、氨氮吸收等。生物處理采用“水解+LINPOR生物處理”工藝。后處理采用“混凝沉磷+BAF曝氣生物濾池+氧化塘”工藝。

2.2 工藝分析

2.2.1預處理工藝

2.2.1.1 鐵屑微電解反應器

苯唑醇合成廢水及其洗滌廢水呈酸性，直接進入鐵屑微電解反應器，在鐵屑微電解反應器內，鐵屑中的碳化鐵（Fe2C）比純鐵（Fe）腐蝕勢低，鐵屑在廢水中構成完整的回路，在它表面上就有電注在成千上萬個細小的微電池內流動，使Fe成為陽極被腐蝕。電極反應生成物具有很強的化學活性，電極反應所產生的新生態氫能與廢水中有機物發生氧化還原反應，破壞有機物的結構。當反應進行一定時間后，主要形成微電場作用下，使難生化降解的有機物被氧化為可生化降解的有機物。

圖1 廢水處理工藝流程

在電化學反應過程中產生的大量Fe2+,在充氧條件下轉化為Fe3+，在后續工藝中，形成吸附能力很強的Fe（OH）3，有利于提高后續工藝對磷的處理效果。

鐵屑微電解反應器設置一座，規格：3.0m×2.0m×2.8m。

鐵屑微電解反應器的氧氣由提升泵旁路加裝兩相混合器提供。

2.2.1.2綜合池

經鐵屑微電解反應器處理的苯唑醇合成廢水及其洗滌廢水進入綜合池與三唑磷合成廢水及其洗滌水在綜合池內混合。苯唑醇合成廢水、三唑磷合成廢水在綜合池中和后，析出大量苯唑醇，苯唑醇通過抽濾進行回收，一方面大大降低原水污染物的含量，同時通過回收苯唑醇產生可觀的經濟效益。每天經過抽濾可回收苯唑醇65kg，每噸苯唑醇市場價約1.5萬元，一天產生的經濟價值達1000元左右。

考慮到事故性排放，綜合池應有足夠的容量，故綜合池停留時間48.0hr，有效容積為52.0m3，規格為7.0m×3.0m× 2.8m，磚混結構，內襯玻璃鋼防腐。

綜合池設置提升泵兩臺（一用一備），廢水經提升泵提升后，一部分進入堿性水解池，一部分用于綜合池的水力攪拌，一部分進入鐵屑微電解反應器的射流供氧。

2.2.1.3堿性水解池

三唑磷生產廢水在堿性條件下不穩定，容易水解；有機磷與鈣結合形成不溶物，通過沉淀去除部分有機磷，同時在堿性條件下廢水中氨氮以游離態存在，便于氨氮的吹脫，達到去除氨氮的目的。

堿性水解池中投加20%的石灰乳，采用加藥裝置定量投加。利用穿孔管曝氣攪拌。

堿性水解池設計有效容積為6m3，HRT=4.0hr。

2.2.1.4吹脫池

三唑磷生產廢水在堿性條件下不穩定，容易水解；在堿性條件下，廢水中氨氮以游離態存在，便于氨氮的吹脫，達到去除氨氮的目的。

吹脫池氨氮利用穿孔管曝氣吹脫，鑒于考慮節省投資和運行成本，暫未考慮氨氮吹脫后的收集、吸收處理。

吹脫池設計有效容積為6m3，HRT=4.0hr。

2.2.1.5初沉池

三唑磷生產廢水在堿性條件下不穩定，容易水解；同時產生大量的絮體通過沉淀池沉淀去除。

沉淀池設計有效容積為12m3，HRT=4.0hr，鋼筋混凝土結構。

2.2.2生物處理系統

經預處理后的高濃度廢水與冷卻水混合稀釋后，進入生物處理系統，包括調節池、水解池、LINPOR生物反應器等。

2.2.2.1調節池

經預處理后的高濃度廢水與冷卻水混合稀釋后，方可進入生物處理系統，設置綜合調節池。

調節池設置一座，HRT=8.0hr，有效容積為200m3，規格為：11.5m×5.0m×3.8m，鋼筋混凝土結構。

為達到均質的目的，調節池設置穿孔管曝氣。

調節池設置提升泵兩臺（一用一備），型號：WQ25-14-2.2，揚程：14.0m，流量：25.0m3/hr，功率：2.2kW；廢水經提升泵提升后，進入水解池。

2.2.2.2 水解池

水解酸化工藝的主要目的在于通過微生物的吸附、絮凝、分解作用，將難于降解的有機物轉變為易于降解的有機物，提高廢水的可生化性，提高后續生物處理單元的處理效率，節省動力消耗。

LINPOR工藝的回流污泥部分回流于水解池中，一方面在厭（兼）氧條件下進行反硝化，達到脫氮目的，另一方面回流污泥增加水解池的污泥濃度，提高水解池的去除效率。

水解池設置兩組，HRT總=6.0hr，總有效容積為150m3，每組規格：4.0m×3.5m×5.8m，鋼筋混凝土結構。

水解池出水自流進入LINPOR反應器。

2.2.2.3 LINPOR生物反應器

LINPOR反應器設置三個區；生物選擇區、主反應區和沉淀區。

生物選擇區。按活性污泥種群組成動力學的規律設計，創造合適的微生物生長條件，并選擇絮凝性細菌。在生物選擇區內，污水和沉淀區內，回流的污泥相互接觸混合，不僅充分利用活性污泥的快速吸附作用而加速對溶解性的有機物去除，并對難降解有機物起良好的水解作用，同時可使污泥中的磷在厭氧條件下得到有效的釋放。回流的污泥中含少量的硝酸鹽氮可得到反硝化。

主反應區。結合傳統活性污泥工藝和生物膜工藝相結合而組成的雙生長型的生物反應器，在主反應區內通過投加滿足特殊的生物載體并使之處于流化態。與傳統的活性污泥工藝區別的是，LINPOR工藝中的生物體是由兩部分組成：一部分附著生長于多孔塑料泡沫填料；另一部分是懸浮生長于混合液。與生物膜工藝區別的是，LINPOR工藝中填料是多孔性物質，其比表面積比一般的生物濾池大，同時處于流化態，其生物膜的傳質機理不同。

主反應區內設置微孔曝氣器進行曝氣供氧。在主反應區內廢水中的有機污染物通過微生物的作用得以去除。

沉淀區內的活性污泥得以沉淀分離，并通過回流泵將污泥回流于生物選擇區和水解池內，保證LINPOR反應器微生物種群的獨立性，沉淀區的出水自流進入混凝沉淀池。LINPOR反應器設為兩組，每組規格：16.0m×3.5m×5.5m，鋼筋混凝土結構。

混凝沉淀池的污泥直接排入污泥干化場，出水進入BAF曝氣生濾池。

2.2.3后處理

2.2.3.1 混凝沉淀(磷)池

有機磷廢水經生化處理后，廢水中的磷轉化為正磷酸鹽的形式存在，通過投加石灰乳，使之形成磷酸鈣沉淀，去除水中的磷。石灰乳通過加藥裝置投加，與水在靜態混合器中混合，混凝沉淀池采用豎流式，并設置反應區，混凝沉淀池設置1組，表面水力負荷為1.0m3/m2·hr。規格為：5.0m×5.0m× 5.0m，鋼筋混凝土結構。混凝沉淀池的污泥直接排入污泥干化場，出水進入BAF曝氣生物濾池。

2.2.3.2 BAF曝氣生物濾池

BAF曝氣生物濾池的特點是污水在垂直方向向上通過填料層。粗糙多孔的填料比表面積大，具有優良的過濾作用。在填料中設置曝氣裝置，在填料表面生長有生物膜，污水在通過濾床時污染物被吸附過濾，進而被氧化，出水進入氧化塘。濾池定期反沖洗，反沖洗的污水流回調節池。

BAF曝氣生物濾池設置一座，規格為5.0m×5.0m×4.0m，鋼筋混凝土結構。

2.2.3.3 氧化塘

氧化塘設置水—植物塘和好氧塘，進一步降解廢水中的有機物，氧化塘根據利用原有天然水塘改建。

2.2.4污泥處理系統

從節省投資的角度出發，污泥干化采用污泥干化場處理。由初沉池和水解池、LINGPOR反應器的剩余污泥及混凝沉淀池排出的污泥經污泥干化場進行干化，干化后的污泥外運。

2.3 運行效果

該工程通過污泥的接種、馴化，并比較曝氣時間的長短對污泥生長及水質的處理效果，調試3個多月后廢水處理系統進入正常運行。經當地環境監測站對該廢水處理系統的每個處理單元進行采樣監測，廢水監測結果表明出水水質達到《污水綜合標準》（GB8978-1996）表4一級標準。廢水監測結果見表2。

表2 廢水監測數據

3 運行費用

該廢水處理系統運行后，設備運行功率為24.4kW，設備每天運行20小時，每日耗電量為488千瓦時，合計設備運行費用約146.4元；石灰每天需投加1.5噸，石灰的費用為350元；人工費每天100元。總計每天費用為596.4元，按每天處理500噸水計，則每噸廢水的處理費用為1.19元（未計設備折舊），若考慮苯唑醇的回收價值，每天運行費可以平衡，甚至有一定盈余。

4 結論及建議

4.1 該項目生產廢水主要是三唑磷生產廢水，該處理工藝對該廢水處理可行且效果好，其排放水水質達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）表4一級標準。

4.2 該工藝針對產品單一的三唑磷生產廢水具有很好的處理效果，從運行費用、處理效果、工程投入等方面來看，具有一定的推廣價值。

4.3 該生產廢水含有機溶劑且酸性強，廢水輸送管道不宜采用ABS工程塑料管，宜采用UPVC給水管。

4.4 堿性水解池應設攪拌裝置，使廢水能與石灰水充分混合反應，同時增加堿性水解池、氨氮吹脫池的排泥次數，以免沉淀物堵塞排泥管。

4.5 該系統預處理產生的污泥，屬危險廢棄物，應妥善處置。

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