高氨氮、高鹽度有機顏料廢水處理工藝研究

摘　要:為解決高氨氮、高鹽度有機顏料廢水的治理問(wèn)題,采用了“混凝2吹脫2中和絮凝2厭氧2接觸氧化2生物碳”處理工藝(設計處理能力為50m3/ d) ,經(jīng)運行檢驗各項指標均達到國家Ⅱ級排放標準,其中COD、色度、氨氮的去除率分別為96 %、95 %、98 % ,經(jīng)運行證實(shí)該工藝性能穩定,運行成本低,易于管理。

關(guān)鍵詞: 高氨氮; 　高鹽度; 　有機顏料廢水; 　處理工藝 　

有機顏料廢水具有高COD、高色度、高含鹽量、有機物難生化降解,再加上廢水間歇性排放、水質(zhì)水量隨時(shí)間變化較大,給廢水處理工藝設計、運行管理增加許多困難[1 ] 。目前,國內外處理這類(lèi)廢水的主要方法有:活性炭吸附、生物降解、離子交換、溶劑萃取、膜分離、化學(xué)氧化、電滲析、絮凝法等[2 - 3 ] 。

江蘇省某顏料化工廠(chǎng)的產(chǎn)品主要利用三氯乙烯、氯仿、三乙胺、甲醛、三氯化鋁等多種無(wú)機和有機物為原料來(lái)生產(chǎn)多種化工顏料,生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的有機酸性廢水,廢水成分復雜,高氨氮、高鹽度、高色度、 COD 值高,可生化性差,其水質(zhì)和水量如表1 所示。

表1 　廢水水質(zhì)特征

注:鹽度以氯離子計

1 　方案選擇及處理工藝的確定

1. 1 　方案選擇

針對該化工廠(chǎng)的生產(chǎn)廢水的特點(diǎn),在考察分析的基礎上,選定廢水先單獨預處理,然后再進(jìn)行混合,最后進(jìn)行生物處理的指導原則[4 ] ,對廢水進(jìn)行物化法與生物法多種組合方案試驗。由于廢水具有COD 值高, 鹽度大,氨氮含量高,毒性大,不同車(chē)間廢液排放不均衡等情況。在預處理階段采用“混凝2吹脫2中和絮凝” 的工藝,使COD、氨氮、色度得到大量的去除,大大減輕后續生化處理負荷,并設計一套處理能力為50m3/ d 的工程。

1. 2 　主體工藝方案及工藝流程

廢水處理工藝流程見(jiàn)圖1 。

圖1 　有機顏料廢水處理工藝流程圖

2 　處理過(guò)程及設備

2. 1 　處理過(guò)程的技術(shù)關(guān)鍵在實(shí)驗的基礎上對該廢水進(jìn)行工藝設計時(shí),主要考慮以下幾點(diǎn):

(1) 由于2 # 廢水氨氮含量高,如果直接進(jìn)入生化系統處理,對后續處理帶來(lái)較大難度,因此采用空氣吹脫的方法,即在堿性條件下先將氨氮轉化為NH4OH , 然后經(jīng)過(guò)氨吸收裝置吸收氨,堿性吹脫后廢水中的氨氮去除率可達到90 %以上,減少后續處理的難度;

(2) 該廢水屬于高鹽度廢水,因此生化系統中耐鹽細菌的培養是整個(gè)生化處理的關(guān)鍵,在馴化過(guò)程中,采用投加高效耐鹽細菌菌種與普通活性污泥共同馴化的方法,大大縮短了馴化時(shí)間,提高了處理能力;

(3) 在兼性厭氧池內,廢水中大分子有機物在兼氧菌充分作用下,大分子有機物被分解為易于降解的小分子有機物,廢水的可生化性明顯提高;

(4) 由于廢水有機物含量高,因此選擇了生物接觸氧化工藝,該方法兼有活性污泥法和生物膜法的特點(diǎn), 容易在池內實(shí)現生物量的控制,且運行穩定,不易產(chǎn)生污泥膨脹,運行管理方便。有高氨氮、高鹽度有機顏料廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務(wù)平臺咨詢(xún)具備類(lèi)似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。

2. 2 　處理工序的設計及其建(構) 筑物設計

2. 2. 1 　空氣吹脫工序

空氣吹脫工序由空氣吹脫塔、風(fēng)機及氨吸收裝置組成。本單元采用不銹鋼結構。本工序采用的最佳工藝條件為:用堿石灰調節pH 至10～11 ,停留時(shí)間1h , 壓縮空氣吹脫,空氣量為1m3/ min ,氨氮去除率達到 90 %以上。

2. 2. 2 　混凝沉淀工序

混凝沉淀工序主要由混凝沉淀池和加藥裝置、混合裝置等附屬設計構成。廢水進(jìn)入混凝沉淀池前,通過(guò)加藥裝置將石灰水與廢水混合,在管道式靜態(tài)混合器內完成絮凝反應,以平推流狀態(tài)進(jìn)入混凝沉淀池。由于在電化學(xué)還原塔內廢水中有機物的發(fā)色基團被還原,出水在適宜的條件下,有機污染物與Fe (OH) 3 、Fe (OH) 2 等形成礬花而沉淀下來(lái)�；炷�沉淀池采用鋼砼結構,半地上式,有效容積6m3 。至調節池來(lái)的廢水通過(guò)加藥絡(luò )合、絮凝、助凝,使細小的膠體微粒凝聚為較大顆粒而沉淀下來(lái)。通過(guò)混凝沉淀,COD 去除率 25 % ,色度去除率40 %。最佳工藝條件為:攪拌裝置1 中廢水pH 值11～12 ,混凝沉淀出水pH 值為10 左右 (與1 # 廢水中和) ,0. 1 %復配混凝劑用量1. 5 % ,停留時(shí)間3h 。

2. 2. 3 　中和沉淀池

中和沉淀池為鋼砼結構,有效容積為16m3 ,混凝沉淀池出水與1 # 廢水在調節池2 混合后,調節池出水與石灰乳、加藥裝置2 中的混凝劑在攪拌裝置2 混合后進(jìn)入中和沉淀池。本工序操作條件為:攪拌裝置2 中pH 值8～9 ,中和沉淀池出水pH 值為7. 5～8. 0 ,0. 1 %絮凝劑用量0. 1 % ,停留時(shí)間8h 。

2. 2. 4 　兼性厭氧池

兼性厭氧過(guò)程是借助于兼性細菌破壞廢水中大分子有機物結構,同時(shí)對有機物進(jìn)行部分降解,提高廢水的可生化性。兼性厭氧池為鋼砼結構,是全混式生物反應器。由于污泥與廢水的接觸程度對去除率的影響很大,所以在生物厭氧池的底部設計安裝了一臺攪拌機,以此使污泥與廢水能夠充分的混合,但由于均勻混合,出水中必然會(huì )帶有大量的污泥。為了克服上述缺點(diǎn),設計了一套污泥自回流系統,在實(shí)際運行中發(fā)現新的設計是必要和可靠的,出水中只帶有少量的污泥。經(jīng)過(guò)馴化培養后的厭氧污泥處理廢水可以達到良好的處理效果,廢水COD 去除率可以達到25 %～30 % ,出水的COD 可以達到1000mg/ L 左右。

2. 2. 5 　生物接觸氧化池

利用池底污泥床和填料生物膜共同組成的生物菌群系統在好氧環(huán)境條件下降解廢水中低濃度的污染物質(zhì)。鋼砼結構,半地上式,有效容積1000m3 ,彈性填料 80m3 ,采用微孔曝氣裝置。經(jīng)過(guò)生物接觸氧化池的處理后,廢水的COD 可以降到350mg/ L 左右,COD 去除率達75 %以上。

2. 2. 6 　生物碳池

生物碳過(guò)程是充分利用活性炭的吸附作用將廢水中的有機物吸附,附著(zhù)在活性炭表面的微生物將有機物降解達到去除的目的。同樣該池采用鋼砼結構,有效容積100m3 ,COD 去除率45 %。

生物碳池后是一個(gè)終沉池,以沉淀剩余污泥,并將部分剩余污泥回流,以維持各生物過(guò)程中的污泥量。

3 　處理效果比較

該廢水處理工程經(jīng)兩個(gè)月的污泥培養和馴化,現在已正常運行。處理出水可以達到國家《污水綜合排放標準》( GB897821996) 二級標準。終沉池出水水質(zhì)指標與原水水質(zhì)指標及排放標準比較見(jiàn)表2 。

表2 　終沉池出水水質(zhì)與原水水質(zhì)及排放標準比較

4 　主要技術(shù)經(jīng)濟指標

(1) 該廢水處理站工程總投資87. 1 萬(wàn)元,具體分配見(jiàn)表3 。

表3 　廢水處理工程投資構成

(2) 噸水造價(jià):19795 元/ m3 廢水;

(3) 廢水處理站裝機負荷: 28. 5KW ,實(shí)際運行負荷:14. 5KW。

(4) 噸廢水處理成本: 電費為每小時(shí)耗電量14. 5 KW/ h ,以0. 60 元/ KWh 計,則廢水電費4. 67 元/ t ;藥劑費為3. 22 元/ t 廢水;廢水處理站設計定員3 人,工資水平600 元/ (人·月) ,則為1. 46 元/ t 廢水;日常運行管理費用為9. 35 元/ t 廢水(不含設備維修費和設施折舊費) 。

5 　結論

采用“混凝2吹脫2中和絮凝2厭氧2接觸氧化2生物碳”工藝處理有機顏料廢水效果良好。COD、色度、氨氮的去除率分別為96 %、95 %、98 %,并均能達標排放。

處理工藝運行穩定、工作可靠、操作維修簡(jiǎn)單方便。本工程處理能力為50m3/ d ,投資為87. 10 萬(wàn)元(包括土建投資) ,并且運行費用較低,因此,可在類(lèi)似有機顏料廢水的處理中推廣應用。

[參考文獻]
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[2 ] 烏錫康. 有機水污染治理技術(shù)[M] . 上海:華東化工學(xué)院出版社,1989 ,2712276.
[3 ] 劉俊峰. 中小型印染廠(chǎng)廢水的處理方法[J ] . 工業(yè)水處理, 1996 ,16 (5) .
[4 ] 宋樂(lè )平,顧國維. 混合化工廢水集中預處理提高可生化性的研究[J ] . 上海環(huán)境科學(xué),1996 ,15 (11) .  來(lái)源：環(huán)境科學(xué)與技術(shù) 作者: 余宗學(xué) 安立超