糖精廢水預處理工藝技術的研究

付晨

一、項目背景及研究意義

（一）項目背景

污水中的有機污染物很大一部分來自工業廢水，根據2011年的統計資料，全國廢水排放總量為659.2億噸，比上年增加 6.8%，其中工業廢水排放量230.9億噸，占廢水排放總量的 35%；廢水中化學需氧量排放量2499.9萬噸，比上年減少 2.04%。其中工業廢水中化學需氧量排放量354.8萬噸，占化學需氧量排放總量的14.2%。

糖精鈉廢水就是這些特殊行業所排放的廢水之一，其污染程度高，難于有效地進行處理，特別是難以進行生物降解。目前的處理大多需要很多清水進行稀釋，廢用高昂。有些企業的糖精鈉廢水甚至未經處理或處理效果不佳就排入水體，對我國的水體造成嚴重的有機污染。因此要有效控制有機污染必須治理糖精鈉廢水。

（二）項目研究意義

糖精鈉廢水處理的難點：所在廢水成分復雜、色度深、pH 值低、CODcr、BOD5、氨氮及含鹽量都相當高，廢水中中含有的甲苯、芳香酯類等化合物多為比較穩定的芳香族化合物，因此處理難度大，特別是高含鹽量更使其可生化性受到質疑，生物毒性大，必須稀釋才能使生物處理得以實施，是目前為止工業廢水中處理難度較大的廢水之一。

二、項目廢水中主要污染物

開封興化精細化工廠主要工業污水來源為生產過程中產生的鄰氨廢水水量為1000t/d ；酸析廢水水量為130 t/d。同時，日常生活中產生的生活污水也排入最終的污水處理裝置中，提供工業廢水的可生化性及降低工業廢水的鹽度。

（一）項目廢水污染物特征分析

1.在日常生產、生活中，產生的廢水種類有：鄰氨廢水、酸析廢水、生活污水和循環冷卻水，合計總水量2894 m3/d，其中循環冷卻水占58%，鄰氨廢水占34.6%，酸析廢水占4.49%；主要污染物來源于鄰氨廢水和酸析廢水，主要污染物有：COD、BOD、氨氮、鹽分、銅離子、酸度。氨氮主要來源于酸析廢水，COD、BOD含量在鄰氨廢水和酸析廢水中都很高，鹽分和銅離子主要來源于鄰氨廢水。

2.鄰氨廢水特征主要表現為高COD，高含鹽。主要污染物為鄰氨基苯甲酸、鄰苯二甲酸、鄰氯甲苯、間二甲苯、對二甲苯等難生物降解的單苯環的衍生物及其化合物，并含有較高濃度的重金屬銅等。

3.酸析廢水特征主要表現為高COD，高氨氮（氨氮濃度高達10000mg/L），高含鹽。

4.廢水中鹽和氯離子含量高，鄰氨廢水中的NaCl的含量達到7%，硫酸鈉的含量達到8%。酸析廢水中氯化銨達到27000 -36000mg/L。氯離子對生化處理的微生物產生抑制和毒害作用，主要表現鹽濃度高引起滲透壓增高，會使微生物細胞脫水引起細胞原生質分離；鹽析作用使脫氫酶活性降低；尤其是氯離子高對細菌毒害作用大；鹽濃度高，廢水的密度增加，活性污泥易上浮流失，從而嚴重影響生物處理系統的凈化效果，對生化處理會帶來不利影響。

綜上所述，該廢水是一種典型的含有有毒有害物質和高含鹽、高氨氮的難生物降解工業廢水，可生化性差，這些物質對微生物有很大的毒性，能抑制微生物的生長，甚至會造成微生物失活，處理難度大，采用傳統的生物處理工藝難以處理。

三、糖精廢水處理的難點分析

（一）高鹽度對微生物的影響

根據對開封精細化工有限公司廢水的監測水質參數及通過對水樣進行分析，糖精廢水的水質比較復雜，具有極高的鹽分、極低的pH值和高濃度難降解有機物多個特點。目前興化精細化工產生的鄰氨廢水主要成分為鄰氨、甲酯、甲醇、氯化鈉、硫酸鈉等，廢水鹽度8-10%左右，最高可達12%，其中含NaCl約5-7%，含Na2SO4約3%。高鹽廢水限制了廢水的生化可處理性，廢水中鹽和氯離子含量高，氯離子對生化處理的微生物產生抑制和毒害作用，主要表現鹽濃度高引起滲透壓增高，會使微生物細胞脫水引起細胞原生質分離；鹽析作用使脫氫酶活性降低；尤其是氯離子高對細菌毒害作用大；鹽濃度高，廢水的密度增加，活性污泥易上浮流失，從而嚴重影響生物處理系統的凈化效果，對生化處理會帶來不利影響。

（二）酸度的影響

鄰氨廢水pH值較低，僅為1-2，且有波動，因此需要對廢水的pH值進行監測，并根據入水pH值調整中和藥劑投加量，保證生化系統進水pH值在中性范圍內并維持穩定。

（三）高濃度COD的降解

鄰氨廢水的COD值均很高，分析其原因是廢水中的主要物質為醇、甲苯、苯系物（苯酐、鄰氨基苯甲酸甲酯、鄰甲酰苯黃酰亞胺）等物質，這些物質中的苯系物為難生物降解有機物，并且對微生物產生抑制作用。這些難生物降解有機物的存在勢必給廢水治理帶來困難，而有毒有害且難生物降解有機物的去除也是鄰氨廢水治理的一個難點。

四、糖精廢水處理技術的研究

（一）預處理技術的研究

針對原水的特點，預處理單元的目的是回收利用廢水中產品，降低難降解有機物含量，去除廢水銅離子，減低鹽度和氨氮含量，達到可生化處理要求。

1.高濃度難降解有機物的預處理

為了降低有機物含量，以達到可以生化的要求，設計考慮采用萃取劑萃取方法，并進行了試驗。

（1）萃取方法

Ⅰ技術原理

絡合萃取通過絡合劑強烈的離子締合作用，與酸析廢水中的糖精及其類似物形成絡合物，該絡合物不溶于水相，而溶于有機相，從而將目標物從廢水中分離。

萃取到有機相中的絡合物在解析相（堿液）的作用下，使糖精及類似物轉化為其相應的鈉鹽，該鈉鹽易溶于水相，而不溶于有機相，從而使有機相得以再生，循環用于廢水的處理。

（2）精餾技術

Ⅰ技術原理

利用廢水中各組分揮發能力的差異，通過液相和氣相的回流，使氣、液兩相逆向多級接觸，在熱能驅動和相平衡關系的約束下，使得易揮發組分（甲醇）不斷從液相往氣相中轉移，而難揮發組分卻由氣相向液相中遷移，使混合物得到不斷分離，稱該過程即為精餾。

該過程中，傳熱、傳質過程同時進行，屬傳質過程控制。

（二）高氨氮的預處理

1.膜吸收技術原理

膜吸收過程是將膜和普通吸收/ 解吸相結合而出現的一種新型膜過程， 它是使用微孔膜將氣、液兩相分隔開來，利用膜孔提供氣、液兩相間實現傳質的場所，使用疏水性微孔膜和化學吸收液（ 如NaOH 和H2SO4 等） 處理并回收廢水中的揮發性污染物（ 如NH3、HCN 和H2S 等） 的方法。

（三）銅離子去除方法

含銅廢水中加入Na2S沉淀分離出CU2S，從而去除銅離子。反應式：CU2+ + Na2S → CU2S↓ + 2Na+

（四）預處理后廢水水質分析預測

1.鄰氨廢水及酸析廢水首先分別通過萃取的方式處理，酸析廢水從50000mg/l降低到25000mg/l多，鄰氨廢水萃取后7000～10000mg/l。

2.析廢水精餾系統，COD可以降低到12000mg/L左右，氨氮在12000mg/L～18000mg/L左右。

3.通過一次吸收脫氨，氨氮降低到600～1800mg/L。氨氮采用二次脫氨可以降低到40～88mg/L。endprint