有機顏料廢水處理工程實例分析

吉 劍

（蘇州市東方環(huán)境工程有限公司，江蘇蘇州 215138）

1 水質(zhì)水量及排放標準

江蘇泰興某有機顏料化工有限公司從事有機顏料，如著色劑AP紅系列產(chǎn)品、著色劑AP黃系列產(chǎn)品、超分散DI系列產(chǎn)品的生產(chǎn)。在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生組分不同的生產(chǎn)廢水，根據(jù)各工段產(chǎn)生的廢水的組分及含量將廢水進行分類，將廢水分為A類、B類、C類、D類、E類廢水及F類廢水。日處理量為1 200m3。廢水出水水質(zhì)達到污水綜合排放標準（GB 8978—1996）中表4對應的三級排放標準及泰興濱江污水處理公司接管標準的數(shù)據(jù)。

廢水分類說明：①A類廢水中主要污染物有對氯苯甲酰胺，加入一定量的硫酸后，會形成大量的沉積物，清液的有機物濃度極大降低。②B類廢水為生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的稀硫酸廢水，由于該廢水中主要污染物為濃度5%~20%的稀硫酸，由于前面A類廢水進行酸析反應時，需大量的稀硫酸，所以該部分廢水可和A類廢水混合反應，從而減少運行成本。③C類廢水中主要含有四氯鄰酰氨基苯甲酸銨、四氯鄰氰基苯甲酸甲酯、氯化鈉、磷酸氫鈉、硫酸單甲酯鈉、硫酸單甲酯銨、乙酸乙酯、硫酸鈉、甲醇、四氯鄰苯二甲酰亞胺等，組分復雜，顏色較深，雜質(zhì)較多，需經(jīng)過脫色劑氧化和加藥混凝沉淀的方式去除廢水中的色度和雜質(zhì)，預處理后進入綜合調(diào)節(jié)池。④D類廢水含有碳酸鈉、氯化鈉、對氯苯甲酰胺、腈類物質(zhì)，通過加酸，將碳酸鈉中的二氧化碳釋放出來，然后加次氯酸鈉將腈類物質(zhì)氧化，提高廢水的可生化性，再進行酸析沉淀將廢水中的對氯苯甲酰胺沉淀出來。⑤E類廢水含生活污水、公用工程-循環(huán)水反洗水，該類廢水污染物濃度較低，直接進入綜合調(diào)節(jié)池，廢水中的微量元素可以為后續(xù)生化系統(tǒng)中污泥的健康生長提供一定的幫助。⑥F類廢水為蒸發(fā)后冷凝水，主要含有小分子有機物，可生化性較好，直接進入綜合調(diào)節(jié)池。各類廢水經(jīng)過預處理后進入綜合調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量后進入生化處理系統(tǒng)（表1）。

表1 綜合調(diào)節(jié)池廢水水質(zhì)及尾水排放標準

2 處理工藝流程及說明

2.1 工藝流程

工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程圖

2.2 關鍵工段設計參數(shù)（表2）

表2 鍵工段設計參數(shù)

2.3 工藝流程說明

A類廢水暫存在收集池1，通過提升泵泵至酸化反應池進行酸析反應，B類廢水為5%~20%濃度的廢酸，正好可以充當酸化反應的酸度調(diào)節(jié)劑，實現(xiàn)以廢治廢的目標。酸析反應的pH控制在2左右，需要消耗大量的酸，當廢酸全部用完，pH未達到設定值時，補充硫酸藥劑。廢水中的對氯苯甲酰胺，在酸性環(huán)境下，形成大量的沉積物，廢水的顏色也由深褐色變成黃色。廢水的COD去除率在50%左右，極大降低了后續(xù)處理單元的有機負荷。

D類廢水暫存在收集池2，通過提升泵泵至脫氣槽，經(jīng)過脫氣后，廢水中的碳酸鈉形成了硫酸鈉，碳酸根以二氧化碳的形式從廢水中脫除，由于廢水中的碳酸鈉含量較高，不經(jīng)過提前處理，進入生化系統(tǒng)會引起生化系統(tǒng)泡沫橫飛，影響生化系統(tǒng)的處理效率。碳酸鈉預處理過程反應劇烈，需要設置多級脫氣工藝。第一級，投加硫酸，將廢水的pH從10.5降至10，然后從10降至9，然后從9降至7左右。脫氣完成后的廢水進入氧化槽，通過投加次氯酸鈉，將廢水中的腈類物質(zhì)氧化，然后進入酸化反應池和其他廢水混合進行酸析反應。

經(jīng)過預處理后的廢水暫存在中間水池和C類廢水混合，在該池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。然后泵至脫色反應池，在該池內(nèi)投加液堿將廢水的pH調(diào)節(jié)至中性或偏堿性，然后投加PAC、脫色劑、PAM等藥劑，將廢水中帶發(fā)色基團的物質(zhì)絮凝成團形成絮體，以便在后續(xù)的沉淀池中分離出來。該處理環(huán)節(jié)對有機物的去除率達到15%左右。同時將難降解的帶有發(fā)色基團的物質(zhì)從廢水中分離出去，極大提高了廢水的可生化性。

經(jīng)過預處理后的綜合廢水和E類廢水及F類廢水在綜合調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。然后通過提升泵泵至后續(xù)的生化處理單元。經(jīng)過預處理后的廢水主要污染物是有機物和總氮，因此生化系統(tǒng)所采用的工藝是對去除這兩種污染物有針對性的工藝，經(jīng)查資料和本公司多年工程經(jīng)驗可知，選用兩級A/O工藝最適合本廢水。

廢水中的大部分有機物和總氮都是在一段A/O處理單元被去除。廢水中的氨氮和有機氮在一段O池內(nèi)被分解為硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮，有機物被分解為二氧化碳和水，然后一段O池內(nèi)的混合液回流至缺氧池，混合液中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮被缺氧池中的反硝化細菌降解為氮氣，氮氣從水中逸出，從而廢水中的總氮濃度極大降低。

經(jīng)過一段A/O系統(tǒng)處理后，廢水中的有機物和總氮的濃度極大降低，但是還未達到排放標準，因此還需要進一步的處理。但是此時，廢水中的大部分BOD在一段A/O系統(tǒng)中被降解，進入A/O系統(tǒng)的可生化性較差，B/C比在0.1左右，如果不提高廢水的可生化性，廢水中殘余的有機物很難被降解，因此需要在二級A/O反應池內(nèi)投加碳源，為微生物的正常繁殖提供充足的碳源，只有將系統(tǒng)中的污泥濃度維持在較高的濃度，才能獲得較為理想的去除效果。經(jīng)過二級A/O處理后，廢水的各項指標均能達標排放。

本項目在生化系統(tǒng)后設置了一個終端反應沉淀池，當生化系統(tǒng)污泥狀態(tài)出現(xiàn)異常情況時啟用。通過在該池投加藥劑將最后一級生物沉淀池中飄出來的死泥和裂解在廢水中的細胞溶出物絮凝沉淀從廢水中去除，保證出水COD、SS等穩(wěn)定達標。當總氮略超標時，可以通過投加次氯酸鈉將組成總氮的氨氮氧化形成氮氣，從而保證出水總氮穩(wěn)定達標排放。

廢水處理的方法有很多，主要分為物化法、生化法兩大類，其中生化法的處理成本較低，但是生化法對廢水中污染物組分的要求較高，所有對微生物造成毒害作用的因素都要排除，因此，就需要采用物化法對各類廢水進行預處理。所有的預處理最終都是為生化處理的順利進行服務的。廢水要想以處理成本最低，運行最可靠的處理工藝達到達標排放的目的，往往需要采用物化+生化的組合處理工藝。

3 工程運行結(jié)果分析

3.1 2020年11月運行數(shù)據(jù)

由表3和表4可知，大部分的有機物和總氮都是在一段A/O系統(tǒng)被降解去除的，COD去除率基本都在85%~90%，TN去除率基本都在60%~70%。去除率很高。微生物在高鹽分的環(huán)境下，對有機物及總氮的去除依然能夠保持在較高的水平，說明這些微生物已經(jīng)被馴化，適應了這種高鹽分的環(huán)境。

表3 2020年12月份COD運行數(shù)據(jù)

表4 2020年12月份TN運行數(shù)據(jù)

由表3和表4還可知，二級A/O對COD的去除率在40%左右，對TN的去除率在10%~20%，出水各項指標均低于排放標準。說明針對該廢水要達到目前的排放標準，兩級A/O處理工藝還是非常合理可靠的。但是也可以發(fā)現(xiàn)二級A/O系統(tǒng)雖然停留時間也較長，但是對有機物和總氮的去除率并不高，主要原因是廢水中可降解的有機物大部分都被一段A/O工藝去除，殘余的有機物都是較難降解。即使投加了碳源提高了廢水的可生化性，但是依然難以提高系統(tǒng)對這兩個指標的去除率。如果今后該廢水有提標改造的需求，生化法已經(jīng)不適合作為深度處理的工藝，需要考慮其他可行的處理方法。

3.2 工程投資與經(jīng)濟分析

本工程投資1 800萬元，占總項目投資8%。電費為2元/t，藥劑費為6.2元/t，污泥處置費為7.25元/t，人工費為3.33元/t，合計運行費用為18.78元/t。針對該廢水的排放特征，此方案在經(jīng)濟上較為合理。

4 工程實例結(jié)論

1）通過運行過程中的實測數(shù)據(jù)，可知有機染料廢水經(jīng)預處理后的可生化性較好。采用物化預處理+兩級A/O生化處理工藝能夠滿足有機染料廢水的處理需求，能夠保證廢水的COD、氨氮、總氮、總磷等各項指標穩(wěn)定達標排放。

2）實際運行數(shù)據(jù)表明，在1.3%較高濃度鹽分的情況下，生化法依然適用于有機染料廢水，并且能夠獲得較高的去除效率。

3）運行數(shù)據(jù)表明，有機染料廢水中確實存在難以生化降解的有機物，如果要執(zhí)行更為嚴格的排放標準，生化法不適合運用于深度處理工藝，而應該選取更加可靠的高級氧化處理工藝。