化工廠污水處理新工藝

李凱波+蘇朝輝+王多斌+吳永貴

1 概況

隨著國家對環境保護的重視程度越來越高，尤其是2015 年1 月《新環保法》的實施，生產污水治理也越來越成為化工企業生存的首要條件。化工生產過程中廢水排放量大，成分復雜，有機物濃度高，對環境污染較大。單一處理工藝往往無法達到預期目的，因此通常采用多級流程聯合處理，以達到理想的處理效果。

某化工企業主要從事農藥生產，廢水中含有大量的鹽分、酚類及其它有毒有害物質，廢水量高峰期為100m3/d。該化工企業緊鄰巢湖，若其有機高濃度污水直接排放至巢湖，將嚴重影響本地區水資源。

綜合廢水含有大量鹽類（包括硫離子鹽類）、酚類及其它有毒有害物質，此類廢水成分復雜，簡單的生化處理不能保證其處理過后達標。因此，對這類廢水首先應進行預處理，對含有硫離子的鹽類和酚類廢水應先處理鹽分，后采用物化和生化相結合的處理方法。

2 水質和工藝流程

2.1 水質情況

根據該公司當前生產能力， 廢水處理規模按100m3/d來設計。綜合廢水水質為COD：30000～45000mg/L，

BOD：10000～15000mg/L，SS：1200～2000mg/L，TN：520mg/L，

色度：400～600 倍，pH：10～14。

2.2 工藝流程

此類綜合廢水成分復雜，生化處理之前需要有物化處理階段，該階段處理主要降低廢水COD，調節pH，減少SS以及其它有機物，使進入生化系統的廢水符合各項指標。工藝流程如圖所示。

生化系統主要采用水解酸化，厭氧和好氧多級處理相結合，在水解酸化池中主要調節廢水中BOD/COD 比值。水解酸化工藝是在缺氧條件下（DO≤0.5mg/L），利用水解酸化菌和產酸菌完成水解、酸化兩個過程。在這一階段，廢水中的一些小分子有機物降解成乙酸或甲烷等，進一步提高廢水的可生化性，為后續降解處理提供穩定的水質。厭氧池有較高的有機污染物去除率，大大降低廢水中的COD、BOD5 等，為好氧池處理提高效率。

此外，厭氧池處理既沒有曝氣也不需排泥，大大減少了污泥的產生和處理污泥的費用。好氧池采用間隙曝氣法，該方法具有處理效率高，污泥膨脹少，耐沖擊負荷等優點。

2.3 設計參數

生化系統主要構筑物及設計參數見表1。

主要配備設備有2 臺潛水污泥泵， 型號為WQ20- 15- 2.2；羅茨風機2 臺，型號為FSR125；高效散流式曝氣器42 套，型號為YJB- 400。

2.4 工藝說明

（1）水解酸化- 厭氧工藝具有較強的抗沖擊能力，緩沖進水水質、水量的變化，為好氧處理提供較為穩定的進水條件。厭氧能處理濃度較高有機污染物，大大降低了水體COD、SS濃度等，為后續好氧系統廢水處理節省時間。另外，水解酸化和厭氧系統不需要與氧氣接觸，且無需排泥，大大節省污泥產量及處置費用，降低廢水處理成本。

（2）接觸氧化池內設生物填料，配置高效曝氣裝置，具有高效、曝氣均勻等優點，為保障出水水質穩定提供有利條件。

（3）二沉池內設塑料斜管，提高固、液體分離效率，有助于保持出水水質穩定。

3 結果和討論

3.1 催化劑FeSO4用量對廢水COD 的影響

在小試試驗中，將500g綜合廢水（COD約35000mg/L）

pH 調至3～4，加若干量FeSO4，攪拌0.5h 后，加入足量H2O2，一直攪拌24h 后檢測廢水COD，如表2 所示。

根據小試實驗結果，當催化劑重量為0.5g 時，效果較好。催化劑添加量過高會導致成本增加和廢水體系鹽分濃度的升高；當催化劑添加量過低時，COD 去除率不理想，影響生化系統的穩定性。所以，當m（FeSO4）/m（廢水）比值為1‰時，COD 去除率較佳。

3.2 H2O2添加量對廢水COD 的影響

在小試試驗中，將500g綜合廢水（COD約35000mg/L）

pH 調至3～4，加0.5gFeSO4，攪拌0.5h 后，加入若干重量的H2O2，一直攪拌24h 后檢測廢水COD，如表3 所示。

根據小試實驗結果，當添加量為5g 時，效果較好。但由于H2O2 有一定的分解性，因此實際H2O2 添加量略大于理論值，所以，當m（H2O2）/m（廢水）比值為1%時，COD 去除率較佳。

3.3 中和池堿的種類對水質的影響

在Fenton 反應體系中綜合廢水顯強酸性，必須調節pH 值才能進入生化系統。所以，在此步驟就有了堿種類的選擇：① 氫氧化鈉，用此類強堿可以控制成本，但由于化工廠本身鹽分濃度就很高，使用氫氧化鈉會更加增大鹽分濃度，故不宜采用；② 氫氧化鎂，用此類中強堿可以適當控制鹽分濃度，但從成本考慮，氫氧化鎂價格偏高；③ 氫氧化鈣，此類中強堿價格便宜，并且一摩爾氫氧化鈣提供兩摩爾OH-，能更好地控制鹽分濃度；同時，氫氧化鈣溶解度較低，有利于后續階段添加絮凝劑時更好地絮凝。所以，無論從工藝還是成本考慮，選擇氫氧化鈣較為合適。

4 運行效果

厭氧池、接觸氧化池內引入生活污水至淹沒填充料。接觸氧化池悶爆24h 后排出部分水，再進水，再悶爆6h，然后進水至氧化池溢流口。10 天后，開始曝氣并投加營養物質如葡萄糖、尿素等。保持生化體系C∶N∶P=200∶5∶1，曝氣15 天后，開始逐漸進水。經過3 個月的生化馴化以及試運行，工藝開始正常運行。

工藝正常后，綜合廢水經過物化處理，水中COD、BOD、SS等各項指標都有了顯著改善，更加適合生化處理。根據運行結果，從COD、SS、色度出水指標分析，該設計工藝處理效果較好，物化處理和生化處理相結合更適合該類廢水，運行穩定可靠。COD 出水平均濃度為274mg/L，平均去除率為99.2%；SS出水平均濃度為64mg/L，平均去除率為94.7%，色度平均出水為94 倍，平均去除率為81.2%，pH 值出水平均為7.36，以上各出水指標優于《污水綜合排放標準》（GB8978- 1996）三級排放標準。

5 結論

（1）該化工企業廢水經過物化處理后，廢水各項指標均有明顯改善，為后續生化系統的穩定提供保障，且節省了廢水處理時間。

（2）生化工藝運行結果表明，采用水解酸化- 厭氧- 接觸氧化工藝處理化工廢水是適合的，處理效果明顯，各項指標去除率高。系統總COD 去除率為99.2%，SS去除率為94.7%，色度去除率為81.2%。

（3）實踐結果顯示，該工藝具有較高的抗沖擊負荷能力，可以處理水質隨時變化的綜合廢水，以達到污水排放標準。

（4）經成本核算，該套治污工藝成本約為25元/t，治污成本較低，在同類廢水治理成本中較為經濟。