某化工企業(yè)高濃度化工廢水處理方案
【www.wotx.net南京純水設備】針對化工廢水的COD、NH3-N、含鹽量高等特點,工程選用溶氣氣浮+鐵炭微電解+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸發(fā)的預處理工藝,結合兩級厭氧+A/O的主體處理工藝及ClO2接觸氧化的深度處理工藝,實際運行結果表明,當進水水質的COD、NH3-N、含鹽量、TP分別為40 600mg/L、332mg/L、6.1%、15.3 mg/L時,處理后的出水濃度可以分別降低至338 mg/L、9.72 mg/L、0.25%、0.78 mg/L,出水水質達到所在園區(qū)納管標準。
1 工程概況
江蘇某化學科技有限公司依托先進的生產工藝和豐富的生產經驗，主要從,3，4-二氯化苯醚酮及2，4-二氯化苯環(huán)氧乙烷等精細化工產品的研制、開發(fā)、生產。該公司的生產廢水主要來源于化學副反應過程中的生產廢水、排放冷卻水等。廢水總量為30m3/d。該化工廢水經過處理后達到產業(yè)園區(qū)內廢水處理廠的接管標準后做進一步處理。
2 處理工藝
2.1 廢水特點
該化工廢水有機物種類復雜，難降解物質較多，廢水COD高達幾萬mg/L，廢水的可生化性差，含鹽量高，生物毒性大，廢水間歇排放，水質水量波動較大，同時廢水中的殺菌劑類物質，對水中微生物有一定生理毒害作用，影響生化處理效率。
2.2 工藝流程說明
目前對于此類高濃度廢水主要采用微電解、催化氧化、混凝沉淀、水解酸化等方法處理。依據此類廢水的特點，需要首先進行物化預處理，然后進行生化處理，最后進行深度處理。
綜合考量各方法的優(yōu)缺點后，在物化預處理階段選擇采用溶氣氣浮+鐵炭微電解+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸發(fā)工藝，達到初步降低廢水COD、鹽度，提高廢水可生化性的目的，同時可有效節(jié)約運行成本。在生化處理階段采用兩級厭氧+A/O的生物處理為主的處理工藝，可有效地降低NH3-N負荷，減少脫氨對外部碳源的需求，實現了可生化的COD及NH3-N 的全部降解。南京純水設備深度處理階段采用ClO2接觸氧化工藝，進一步氧化取出水中難降解的有機物，同時去除水體色度。
2.2.1物化預處理工藝流程
高濃度的化工廢水流入調節(jié)池進行混合后調節(jié)pH，隨后調節(jié)池出水經泵提升進入溶氣氣浮裝置即氣浮機，通過固液、液液分離的方式，去除廢水中的懸浮物、油狀物，避免油類、懸浮物對后續(xù)高級氧化的效率產生影響。溶氣氣浮裝置出水經過pH 調節(jié)后進入Fe-C微電解反應釜，反應釜中Fe-C組成的無數微電池，在充氧條件下產生產生新生態(tài)的[H]，還原降解廢水中的有機物質。微電解反應后，出水自流入Fenton反應釜，隨后利用微電解過程產生Fe2+ 與H2O2組成Fenton試劑，產生具有強氧化性的羥基自由基，氧化分解苯環(huán)類、鹵代烴類等有毒物質為小分子物質，提高廢水的可生化性。隨后出水流入穩(wěn)定池進一步氧化反應，而后經過pH調節(jié)進入混凝沉淀池，投加混凝劑PAC和助凝劑PAM,廢水中的大部分懸浮物及殘余的Fe3+ 經絮凝反應后形成絮體，廢水中的SS大幅下降，可生化性得到提高。廢水隨后進入三效蒸發(fā)器，采用蒸發(fā)析鹽的方法離心出廢水中的廢鹽后進入下一級處理設施。
2.2.2生化處理工藝流程
高濃度的化工廢水經過上述的物化預處理工藝后，COD的去除率可以達到65%～70%，鹽度得到初步降低，可生化性得到顯著提高。經過物化預處理后的廢水進入兩級EGSB厭氧反應池中，與厭氧污泥充分均勻混合，通過反應池中兼性厭氧和厭氧微生物群體的作用，降解廢水中難降解的有機物質，進一步降低廢水中BOD5及COD，提升廢水的可生化性，此外兩級EGSB組合單元為厭氧氨氧化提供短程反硝化條件，有效的降低氨氮負荷。南京實驗室純水設備隨后廢水采用A/O生物處理即缺氧+好氧處理工藝，因為此廢水中TP含量較低，NH3-N 和COD較高，通過EGSB大幅度削減負荷后，利用缺氧池反硝化細菌將廢水中的COD做為碳源，將好氧池回流混合液中帶入的大量NO3- -N 和NO2- -N 還原為N2釋放至空氣，降低BOD5及NO3 -N 濃度，實現可生化的COD和NH3-N得以全部降解。隨后廢水流入好氧池，在好養(yǎng)、兼氧菌的作用下，進一步去除水中有機雜質。隨后廢水流入二沉池，泥水分離后，二沉池污泥回流至A/O池及兩級EGSB反應器中，剩余污泥流入生化污泥池中，后流入污泥調節(jié)池，經板框壓濾機脫水后排出。二沉池中上清液流入ClO2接觸氧化池做進一步處理。
2.2.3深度處理工藝流程
ClO2作為漂白劑和消毒劑，因為其價格適中，不致癌性，且在殺菌等方面表現優(yōu)異，已經被廣泛應用于殺菌消毒及污廢水處理領域。因此，廢水流入ClO2接觸氧化池后，利用ClO2的強氧化性，進一步氧化去除廢水中難生物降解的有機物質，同時進一步去除水體色度，保證出水效果。
2.3 主要構筑物及設計參數
2.3.1預處理工藝系統(tǒng)
(1)調節(jié)池1。地上式鋼筋混凝土防腐結構，HRT 12h，尺寸：5m×2m×2m(其中0.5m 超高)，有效容積15m3，主要作用調節(jié)水量，均勻水質。配置潛水攪拌機1臺(QJB0.85/8-260/3-740/C，N =0.85kW)，設耐酸堿提升泵2 臺(KQL32/125-0.75/2，Q=5 m3/h，H=20 m，N=0.75kW，1用1備)，設1臺流量計及pH在線儀。
(2)pH調節(jié)罐1。地上式碳鋼防腐結構，HRT2.4h，1.6m×1.8m(其中0.3m超高)，有效容積3m3，主要投加氫氧化鈉溶液調節(jié)廢水pH至8～9。南京純水設備配置氣攪拌裝置1套，pH在線儀1臺。
(3)溶氣氣浮裝置。通過投加PAC，實現廢水中懸浮物質及乳化油的去除。
設計參數：30m3/d。配置溶氣氣浮機1套。配置污泥泵1臺(JYWQ10-7-0.75S，N=0.75kW，Q=5m3/h，H=15m)。
(4)pH調節(jié)罐2。地上式碳鋼防腐結構，HRT2.4h，尺寸：?1.6m×1.8m(其中0.3m超高)，有效容積3m3，主要投加硫酸溶液調節(jié)廢水pH至3～4。配置氣攪拌裝置1套，pH 在線儀1臺。
(5)微電極反應釜。地上式碳鋼防腐結構，HRT 4h，尺寸：?2 m×3.7 m(其中0.5m 超高)，有效容積5m3。去除廢水中的部分有機物質及色度，提高廢水的可生化性能。配置曝氣裝置1套。
(6)Fenton 反應釜。地上式碳鋼防腐結構，HRT 4h，尺寸：?2m×2.1m(其中0.5m超高)，有效容積5m3。催化氧化降解廢水中大分子有機物，提高廢水的可生化性。配置槳式攪拌機1臺(JBJ-900，D=900mm，N=1.1kW)。
(7)穩(wěn)定罐。地上式碳鋼防腐結構，HRT 4h，尺寸：?2m×2.1m(其中0.5m 超高)，有效容積5m3，保證Fenton反應反應完全。配置槳式攪拌機1臺(JBJ-900，D=900mm，N=1.1kW)。
(8)pH 調節(jié)罐3。地上式碳鋼防腐結構，HRT2.4h，?1.6m×1.8m(其中0.3m超高)，有效容積3m3，投加氫氧化鈉溶液調節(jié)廢水pH至8～9。配置空氣攪拌裝置1套，pH 在線儀1臺。
(9)絮凝池。地上式鋼筋混凝土防腐結構，HRT 2.4h，尺寸：2 m×1 m×2m(其中超高0.5m)，有效容積3m3。配置空氣攪拌裝置1套，管式靜態(tài)混合器1臺：(SK-25/50，DN=50，Q=3.5～7m3/h)。
(10)斜管沉淀池。地上式碳鋼防腐結構，設計參數：q=1.2m3/(m2·h)，HRT=80min，尺寸：1.1m×1.1m×5.6m(其中超高0.3m)。配置污泥泵1臺(JYWQ10-7-0.75S，N=0.75kW，Q=5m3/h，H=15m)。
(11)三效蒸發(fā)器。設計參數：Q=2m3/h。配置三效蒸發(fā)器設備1套。
2.3.2生化處理系統(tǒng)
(1)調節(jié)池2。地上式鋼筋混凝土防腐結構，HRT=12h，尺寸：5m×2m×2m(其中0.5m 超高)，有效容積15m3。配置潛水攪拌機1 臺(QJB0.85/8-260/3-740/C，N=0.85kW)，南京實驗室純水設備設耐酸堿提升泵兩臺(KQL32/125-0.75/2，Q =5m3/h，H=20m，N=0.75kW，1用1備)，設1臺流量計及pH 在線儀。
(2)一、二級EGSB反應器。地上式碳鋼防腐結構，設計參數：N=5kgCOD/(m3·d)Q=30m3/d，尺寸：?3m×8.4m(其中0.5m超高)，主要功能：為厭氧氨氧化提供短程反硝化條件，有效的降低氨氮負荷，厭氧降解水中有機物質。配置加熱系統(tǒng)1套，溫度傳感器1臺，泵回流系統(tǒng)1套，沼氣系統(tǒng)1套，三相分離器2 套，ORP 在線儀1 臺，pH 檢測儀1臺。
(3)缺氧池。半地下式鋼筋混凝土防腐結構，尺寸：5m×3m×2.5m(其中超高0.5m)，有效容積30m3。配置ORP在線儀1臺，pH 檢測儀1臺，南京純水設備潛水攪拌機1臺：(QJB0.85/8-260/3-740/C，N=0.85kW)。
(4)好氧池。地上式鋼筋混凝土防腐結構，尺寸：8m×3m×3m(其中0.5m超高)，有效容積60m3。設計形式：三級好氧池，按比例=1∶2∶3分組，最后一組為MBBR 工藝。配置：微孔曝氣系統(tǒng)1套，內回流泵2 臺)Q=8 m3/h，H =12 m，N=1.5kW，1用1備)，DO在線儀1臺，MBBR填料：20m3。
(5)二沉池。地上式鋼筋混凝土防腐結構，尺寸：1.1m×1.1m×5.6m(其中超高0.3m)，設計參數：q=1.2m3/(m2·h)，HRT=80min。結構形式：斜管沉淀池。配置污泥泵1臺(JYWQ10-7-0.75S，N=0.75kW，Q=5m3/h，H=15m)。
2.3.3深度處理系統(tǒng)
(1)ClO2接觸氧化池。半地下式鋼筋混凝土防腐結構，HRT=2.4h，尺寸：2m×1m×2m(其中0.5m 超高)，有效容積3m3。配置電磁流量計1套，微孔曝氣系統(tǒng)1套，ClO2發(fā)生器1套，潛水攪拌機1 臺(QJB0.85/8-260/3-740/C，N=0.85kW)。
(2)清水池。地上式鋼筋混凝土防腐結構，尺寸：2m×1m×2m(其中0.5m超高)。配置COD在線監(jiān)測儀。
2.3.3污泥處理系統(tǒng)
(1)污泥濃縮池(化學污泥池、生化污泥池)。半地下式鋼筋混凝土防腐結構，尺寸：3m×3m×2.5m(其中超高0.5m)，兩座，有效容積36m3。配置污泥泵3臺(JYWQ10-7-0.75S，Q=10m3/h，H=7 m，N =0.75kW，2用1備)，回流泵1 臺(WQG7-7-0.55，Q=7m3/h，H=7m，N=0.55kW)。
(2)污泥調節(jié)池。半地下式鋼筋混凝土防腐結構，尺寸：5m×2m×2.5m(其中超高0.5m)，有效容積20m3。配置空氣攪拌裝置1套，板框壓濾機1臺，南京實驗室純水設備螺桿泵2臺(G25-1，N=1.5kW，Q=2m3/h，H=60m，1用1備)。
2.3.4附屬構筑物
附屬構筑物包括加藥間、鼓風機房、配電室及控制室。
3 調試運行情況
該工程于2016年4月底竣工，調試期約3個月，各工藝單元運行狀況良好，出水水質優(yōu)于園區(qū)接管標準。
4 工程經濟分析
本項工程總投資463.36萬元，其中土建費用共48.09萬元，設備安裝工程費用共計398.14萬元，間接費用65.22萬元。投入運行后，總運行費用為46.3元/m3廢水，其中電費為27.6元/m3廢水，電費按0.8元/(kW·h)計算，藥劑費用3.0元/m3廢水，設備及設施維護費用4.6元/m3廢水，人工費用11.1元/m3。
5 結論
(1)選用溶氣氣浮+鐵炭微電解+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸發(fā)的預處理工藝，達到了初步降低廢水中COD、鹽度，同時達到提升廢水的可生化性的目的。兩級厭氧EGSB反應器可有效地降低氨氮負荷，減少脫氨對外部碳源得需求。A/O工藝實現了可生化的COD及氨氮的全部降解。ClO2接觸氧化工藝進一步氧化取出水中難降解的有機物，同時去除水體色度。
(2)選用溶氣氣浮+鐵炭微電解+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸發(fā)的預處理工藝，結合兩級厭氧+A/O的主體處理工藝及ClO2接觸氧化的深度處理工藝處理高濃度的化工廢水是可行的。經處理后的各項指標均低于所在園區(qū)的接管標準。該工藝流程具有處理效果較好，抗沖擊負荷能力強，運行穩(wěn)定且維護方便等特點。
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