某精细化工废水处理工艺升级改造案例_徐知雄_王东田_彭淑香_谭玲 5页

'某精细化工废水处理工艺升级改造案例徐知雄１２１１王东田彭淑香谭玲（１苏州科技学院环境科学与工程学院，苏州２１５００９；２苏州科技学院江苏省环境功能材料重点实验室，苏州２１５００９）３／ｄ，对摘要针对某精细化工废水处理工艺要满足企业新的生产能力即日处理能力要达到８０ｍ工艺进行了改造调试。在充分利旧的前提下强化水解酸化功能，调试结果表明，水解酸化池ＨＲＴ由１．５５ｄ增加到２．７ｄ，ＣＯＤ去除率由２３．３３％提高到４８．０５％，Ｂ／Ｃ提高到０．４９。同时对运行中微生物中毒、营养物投加情况对系统出水水质的影响进行了分析，在稳定运行状态下，整个工艺对ＣＯＤ、ＳＳ平均去除率分别可达９７．４５％，９４．５１％。在满足企业正常生产的情况下，出水水质可达标排放。关键词精细化工废水升级改造混凝气浮水解酸化好氧法１工程概况为了提升废水处理站的处理能力，物化工艺的选目前，国内精细化工废水治理的研究大都致力于择是最为经济可行的方案。改造过程中增加物化预印染、农药、化纤及医药等行业，但是对于电子用高科处理单元———混凝气浮工艺，该工艺能够去除废水中［１］技化学品废水处理的研究涉及较少。江苏某精细的悬浮杂质及浮油等，不仅可以降低一定的有机负化学公司自成立以来，主要研究开发生产电子用高科荷，而且能为后续生化处理创造条件，十分恰当而且［２］技化学品及精细化工助剂。该公司废水处理站占地必要。本着工程改造的重要原则，充分利用原有构面积约１０００ｍ２，前期总投资５６０万元，总体设计日筑物，将好氧池Ａ１、Ａ２分别改建成水解酸化池２＃、处理能力为６０ｍ３／ｄ，ＣＯＤ平均为３０００ｍｇ／Ｌ。废水３＃，在维持原有构筑物的情况下，增大水解酸化工艺包括公司生产废水、地面冲洗水和少部分生活污水，的降解功能和去除效率，进而提高整个工艺净化效处理主要依靠单一的生物法：进水—水解酸化—好氧率，最终工艺的组合方式为进水—调节—混凝气浮—法。但随着公司生产规模的扩大，使废水水量增加、水解酸化—好氧法。改造后的工艺流程如图１所示。水质波动变大，呈现出有机物浓度高、可生化性差、悬浮物多等特点。近年来公司导入清洁生产工作后，为回收有用物质，新增加了废液蒸馏设备，对生产工艺中的废液进行蒸馏处理，蒸馏液也进入了废水处理系统，蒸馏液有机物浓度高。此时该公司现有的废水处理系统已达不到生产要求，即日处理能力８０ｍ３／ｄ，ＣＯＤ在５０００～６０００ｍｇ／Ｌ。受公司的委托，对废水处理系统进行改造，并完成系统的调试，使改造后的出水水质达到《污水综合排放标准》（ＧＢ８９７８—１９９６）中的三级排放标准，系统进出水水质如表１所示。２工艺流程及主要处理构筑物设计参数２．１工艺流程表１进出水水质指标项目ＣＯＤ／ｍｇ／ＬＢＯＤ５／ｍｇ／ＬｐＨＳＳ／ｍｇ／Ｌ色度／倍进水≤６０００≤２０００７～９≤５００≤３００出水≤５００≤３００６～９≤４００≤１００图１改造后工艺流程５４给水排水Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．７２０１４ 进入缓冲池的综合废水ＣＯＤ在２０００～３００００成软性纤维。好氧池Ａ、Ｂ为地上式，池底敷设有微ｍｇ／Ｌ，ｐＨ在４～１２，盐分较多，直接进入生化系统，孔曝气器，供给好氧微生物代谢所需要的氧气，同时会对微生物造成强烈冲击。故废水需先经过调节起到均匀水质的作用。二沉池为地上式辐流式沉淀池，进行ＣＯＤ浓度和ｐＨ调配，然后经过提升泵到池，采用中间进水，周边溢流出水方式。浓缩池为半达混凝气浮池，在气浮池的前端投加ＰＡＣ、ＰＡＭ絮地下式，主要收集气浮池浮渣和二沉池剩余污泥。凝剂，去除悬浮颗粒物，减少无机颗粒物在生化池的３工程调试累积对微生物正常代谢的影响，同时提高废水的可３．１新增水解酸化池的污泥接种与挂膜启动生化性。气浮池出水进入水解酸化池，经过厌氧菌新增水解酸化池接种污泥取自嘉兴港区化工区的水解后，去除部分有机物，进一步提高Ｂ／Ｃ废水厌氧池，污泥含水率８０％，接种量为２ｔ。水解酸化的可生化性。水解酸化池出水进入好氧池，进一步池２＃、３＃接种污泥后，用提升泵将水解酸化池１＃去除有机物，经二沉池沉降后，出水达标排放。二沉中的部分废水注入水解酸化池２＃、３＃，将接种污池中一部分剩余污泥排入浓缩池，另一部分剩余污泥覆盖，静置３～４ｄ后，将水解酸化池２＃、３＃内注泥回流至好氧池，继续参与生化反应。浓缩池污泥满废水，另加废水循环泵，在保证水解酸化池２＃、（包括混凝气浮池浮渣）经过污泥提升泵到污泥脱水３＃内水质均匀情况下，每天检测ＣＯＤ、氨氮、总磷等指房进行脱水，形成的泥饼外运，浓缩池上清液和压滤标，间歇进水，控制ＣＯＤ在８００～１０００ｍｇ／Ｌ，同时按水回流至缓冲池继续处理。Ｃ∶Ｎ∶Ｐ＝１００～２００∶５∶１投加营养物质；在初始阶２．２主要处理构筑物设计参数段（２０ｄ）挂膜较好的情况下，逐渐提高水解酸化池２＃、工艺主要处理构筑物设计参数如表２所示。３＃ＣＯＤ浓度（从１０００ｍｇ／Ｌ至３５００ｍｇ／Ｌ），水解酸表２主要处理构筑物设计参数化池２＃、３＃内废水继续使用循环泵循环，同时按Ｃ∶规格尺寸有效容ＨＲＴＮ∶Ｐ＝１００～２００∶５∶１投加营养物质，此阶段（１５ｄ）项目备注（Ｌ×Ｂ×Ｈ）／ｍ积／ｍ３／ｄ膜片上微生物长势良好，膜呈深黑色，密度大，厚度逐缓冲池３．０×３．０×５．０１３０３座渐增加，且ＣＯＤ降解率维持在６０％左右，此时可认为２．０×１．５×５．０水解酸化池挂膜启动成功（见图２）。调节池（Ｌ型）１３５１座＋８．５×３．０×５．０混凝气浮池４．０×１．５×２．０１０１座水解酸化池１＃６．０×３．８×４．５９３１座，有效水深４ｍ３座串联，有效水解酸化池２＃６．０×２．７×４．５６０２．７０水深３．７ｍ水解酸化池３＃６．０×２．７×４．５６０１座，有效水深４ｍ好氧池Ａ６．０×２．７×４．５６５３．２５１座，有效水深４ｍ３座串联，好氧池Ｂ６．０×２．７×４．５６５有效水深４ｍ二沉池６．０×３．３６０１座浓缩池２．５×２．０×３．２１５１座表２中构筑物除混凝气浮池采用钢结构外，其余都采用钢筋混凝土结构。缓冲池和调节池为地下式，池底敷设有微孔曝气器，防止废水中悬浮物在池底淤积造成池子有效容积减少。气浮池为地上式，图２新增水解酸化池成功挂膜情况处理水量为３～５ｍ３／ｈ。水解酸化池为地上式，采３．２水解酸化池的调试运行用多点均匀进水，溢流堰均匀出水，其中水解酸化池水解酸化池污泥驯化及挂膜启动结束后，采取３，水解酸化池２＃、３＃分别１＃布设生物填料６０ｍ连续进水的方式（２０ｈ进水，４ｈ配水），流量由布设生物填料４５ｍ３，填料材质为聚丙烯、聚乙烯制３／ｈ到４ｍ３／ｈ，逐渐提高水力负荷；原水ＣＯＤ３ｍ给水排水Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．７２０１４５５ 由３０００ｍｇ／Ｌ到６０００ｍｇ／Ｌ，逐渐提高有机负荷。氧池达到最佳运行状态。由于水解酸化池出水具体调试情况为：以１０ｄ为一个单元，ＣＯＤ３０００ＣＯＤ一般在２５００～３０００ｍｇ／Ｌ，出水中可能含有３／ｈ和４ｍ３／ｈ各运行５ｄ，按此运行一些有毒物质，为使好氧系统不易受到负荷冲击，活ｍｇ／Ｌ，流量３ｍ方式，每１０ｄ提高一次ＣＯＤ浓度，每次提高幅度为性污泥浓度控制在６～８ｇ／Ｌ，回流污泥流量控制在３／ｈ，即污泥回流比为７０％～１００％；好氧１０００ｍｇ／Ｌ，直到ＣＯＤ提高到６０００ｍｇ／Ｌ，进水流２．８～４ｍ量为４ｍ３／ｈ。其中某一段时间如果出水水质不稳系统流态采用的是推流式，有机负荷会沿池长降低，定，则延长该段调试时间，直到每阶段出水水质稳定为避免能源的浪费和污泥的过度老化，采用渐减曝后，再提高负荷。历经将近两个月的调试运行，整个气法，使曝气量随池长逐渐降低，并保持好氧池内溶水解系统达到设计负荷，并且能够稳定运行。在此解氧在２～４ｍｇ／Ｌ。过程中水解酸化池Ｎ、Ｐ营养物质的投加方式由手４工艺运行效果动投加改为自动投加，将配好的营养液以一定的流４．１原有工艺与改造工艺ＣＯＤ去除效果比较原有工艺处理水量为６０ｍ３／ｄ，原水ＣＯＤ平均为量由计量泵打入中间水池，与气浮池出水混合均匀后进入水解酸化池１＃。３０００ｍｇ／Ｌ，表４为原有工艺各段ＣＯＤ去除情况。３．３混凝气浮池的调试运行表４原有工艺各段ＣＯＤ去除效果本工艺采用的是部分回流溶气气浮，混凝气浮项目平均ＣＯＤ／ｍｇ／ＬＣＯＤ累计去除率／％池调试分为两个阶段，一是混凝剂的投加量，二是气原水３０００水解酸化池２３００２３．３３浮池各参数的控制。混凝剂的投加量直接影响着絮好氧池Ａ１７０９４．３３［３，４］凝颗粒的大小，是本阶段调试运行的关键所在。好氧池Ｂ１６０９４．６７混凝气浮池的调试运行采用的是实验室混凝沉淀烧出水１３８９５．４０杯试验，模拟现场工艺条件，确定最佳投药量，来指３／ｄ，原水ＣＯＤ平均为改造工艺处理水量为８０ｍ导现场调试工作，进而确定混凝气浮工艺的最佳运５５７８ｍｇ／Ｌ，表５为改造工艺各段ＣＯＤ去除情况。行条件。经过１５ｄ的试验，确定废水ｐＨ在８～１１表５改造工艺各段出水ＣＯＤ去除效果时，ＰＡＣ的投加量为２５～２００ｍｇ／Ｌ，ＰＡＭ的投加项目平均ＣＯＤ／ｍｇ／ＬＣＯＤ累计去除率／％量为０．２５～０．５０ｍｇ／Ｌ，ＰＡＣ和ＰＡＭ的浓度分别原水５５７８为５％和０．１％，具体投药量如表３所示。而混凝气混凝气浮池５２７３５．４７浮池的正常运行还需要其他各参数的协同作用，根水解酸化池１＃４６６３１６．４０据现场运行的效果，在一般情况下，空气压缩机压力水解酸化池２＃３７９８３１．９１为０．７～０．８ＭＰａ，溶气罐压力为０．４～０．５ＭＰａ，刮水解酸化池３＃２８９８４８．０５渣机运行周期为运行３ｍｉｎ、停止２０ｍｉｎ。溶气罐好氧池Ａ１１４１７９．５４水回流量为废水流量的１／３。好氧池Ｂ１５８９７．１５表３混凝剂投加量出水１４２９７．４５ｐＨＰＡＣ投加量／ｍｇ／ＬＰＡＭ投加量／ｍｇ／Ｌ对比表４、表５数据可以看出，工艺改造基本达８２５到了预期目的。系统处理水量由６０ｍ３／ｄ提高到９５００．２５～０．５０１０１００３／ｄ，原水ＣＯＤ平均由３０００ｍｇ／Ｌ提高到８０ｍ１１２００５５７８ｍｇ／Ｌ。至水解酸化出水ＣＯＤ降解率由３．４好氧池的调试运行２３．３３％提高到４８．０５％。好氧池Ｂ改造前基本不降好氧池中不需要接种和驯化污泥，采用原有好解ＣＯＤ，改造后平均能降解９８３ｍｇ／Ｌ，开始发挥作用。氧工艺已驯化好、适应该废水水质的好氧污泥。调４．２改造工艺运行期间废水Ｂ／Ｃ变化情况试运行的主要任务是改变好氧池的运行参数，使好表６为改造工艺运行期间废水Ｂ／Ｃ变化情况。５６给水排水Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．７２０１４ 表６改造工艺各段Ｂ／Ｃ情况项目原水气浮出水水解酸化池出水Ｂ／Ｃ０．３１～０．３５０．３５～０．４５０．４５～０．５２由表６可以看出，原水Ｂ／Ｃ平均为０．３３，经气浮池除去悬浮物后，Ｂ／Ｃ平均为０．４０，经水解酸化池后，Ｂ／Ｃ平均为０．４９，废水的可生化性逐步提高，有利于后续好氧工艺的处理。４．３运行期间ＳＳ的去除情况运行期间进入气浮池ＳＳ在３１６．０～６０２．３ｍｇ／Ｌ，图４水解酸化池微生物中毒时的ｐＨ变化情况气浮出水ＳＳ在５．３～３１．６ｍｇ／Ｌ，二沉池出水ＳＳ由图４可以看出，中毒后水解酸化池２＃、３＃在２０．５～３３．６ｍｇ／Ｌ，具体去除情况如图３所示。在４ｄ时间里ｐＨ平均值由６．７骤降到５．２。发现中毒情况后，采取的措施是立即停止进水，并用废水泵将调节池内的废水打入事故池，在水解酸化池内投加部分接种污泥，利用废水循环泵均质水解酸化池２＃、３＃水质，待水解酸化池ｐＨ恢复正常。５．２营养物质Ｎ、Ｐ投加情况通过现场监测，原废水中氨氮比较少，磷元素几乎没有，故需要投加营养物质。考虑到中试期间，混凝对磷有所去除，调试阶段在气浮池出水处，利用计图３改造工艺各段ＳＳ去除效果量泵自动投加Ｎ、Ｐ。在每天的检测中发现，水解酸从图３可知，混凝气浮池对ＳＳ的平均去除率达化池内氨氮变化异常（氮投加量５０ｍｇ／Ｌ）；而磷随９７．０９％，整个工艺对ＳＳ的平均去除率能达到９４．５１％，着投加量由１０ｍｇ／Ｌ增加到３０ｍｇ／Ｌ，也呈现出异并且出水ＳＳ浓度远远小于ＧＢ８９７８—１９９６三级排常变化。图５为生化池内ＮＨ３—Ｎ变化情况。放标准。４．４运行期间色度和ｐＨ变化情况色度的检测采用稀释倍数法。在运行期间检测数据显示，调节池内原水色度＜５０倍，少数时段在１００～２００倍，监控出水色度＜２０倍；进入生化池中的废水ｐＨ基本维持在７．１２～９，符合设计要求，监控出水ｐＨ在７．１６～７．８２，出水色度和ｐＨ均符合ＧＢ８９７８—１９９６三级排放标准。５问题与经验总结５．１微生物中毒在本次调试过程中水解酸化池发生过一次中毒图５改造工艺生化池内ＮＨ３—Ｎ变化情况现象，中毒原因为生产车间冷媒乙二醇泄露，具体表由图５可知，水解酸化池１＃、２＃、３＃出水现为水解酸化池表面散发出一股类似于洋葱的臭ＮＨ３—Ｎ平均在４１ｍｇ／Ｌ、６３ｍｇ／Ｌ、４０ｍｇ／Ｌ左味，并且池中废水变清，颗粒性污泥量减少，ｐＨ在右，呈现出ＮＨ３—Ｎ浓度“降低→升高→降低”的趋短时间内骤降，图４为微生物中毒时水解酸化池中势。由此可以说明，废水中可能存在有机胺类物质，ｐＨ的变化情况。在微生物降解有机物的过程中降解为ＮＨ３—Ｎ。若给水排水Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．７２０１４５７ Ｎ元素的投加量加大，再加上有机胺分解，可能会导表７单位废水处理费用［５］致ＮＨ３—Ｎ过量，会抑制微生物活性。从图５中电费人工费药剂费维修费总运行费用项目／元／ｍ３／元／ｍ３／元／ｍ３／元／ｍ３／元／ｍ３还可以看出，好氧池Ｎ元素缺乏，可以考虑在好氧原运行费用４．９２１．０００．３００．９６７．１８段加设营养元素自动投加装置。新增运行费用２．１１００．５００．６８３．２９图６为改造工艺生化池内总磷变化情况。总运行费用７．０３１．０００．８０１．６４１０．４７７结论（１）增加物化预处理单元—混凝气浮池，对ＣＯＤ的去除率仅为５．４７％，但对ＳＳ的平均去除率能达到９７．０９％，同时Ｂ／Ｃ由０．３３提高到０．４０，改善了废水的可生化性，有利于后续的工艺处理。（２）通过试验模拟现场工作条件，确定废水ｐＨ在８～１１时，ＰＡＣ的投加量为２５～２００ｍｇ／Ｌ，ＰＡＭ的投加量为０．２５～０．５０ｍｇ／Ｌ。（３）将好氧池Ａ１、Ａ２改造成水解酸化池２＃、图６改造工艺生化池内总磷变化情况３＃，水解酸化池ＨＲＴ由１．５５ｄ提高到２．７０ｄ，由图６可知，随着磷投加量的增加，水解酸化池ＣＯＤ去除率由２３．３３％提高到４８．０５％，Ｂ／Ｃ由１～３＃出水磷含量均呈递增趋势，但后期水解酸化０．４０提高到０．４９；好氧池ＨＲＴ由６．５０ｄ减少到池３＃出水磷含量大于水解酸化池２＃出水含磷量。３．２５ｄ，好氧Ａ池出水ＣＯＤ由１７０ｍｇ／Ｌ增加到由此推测，厌氧条件下，水解酸化池中聚磷菌在利用１１４１ｍｇ／Ｌ，而好氧Ｂ段出水ＣＯＤ浓度基本不变，维产酸菌产生的易降解有机物合成聚β－羟基丁酸盐持在１６０ｍｇ／Ｌ左右，这样使得好氧池Ｂ能够发挥作的同时，释放出ＰＯ３－，使出水磷含量不减少反而增４用，避免了活性污泥的过度氧化以及曝气动力的浪费。［６］加。从图６中还可以看出，好氧池Ｐ元素缺乏，可（４）采用混凝气浮—水解酸化—好氧工艺处理以考虑在好氧段加设营养元素自动投加装置。精细化工废水，对ＣＯＤ、ＳＳ的平均去除率分别为６主要经济技术指标分析９７．４５％，９４．５１％，达到了改造的要求，出水水质符合改造后处理水量８０ｍ３／ｄ，单位处理费用由下《污水综合排放标准》（ＧＢ８９７８—１９９６）三级排放标准。面几项组成：参考文献（１）电费。改造前总装机功率为３８．５０ｋＷ，使用功率为２０．５０ｋＷ；改造后新增总装机功率１韦朝海，何勤聪，帅伟，等．精细化工废水的污染特性分析及其为１２．１０ｋＷ，使用功率为８．８０ｋＷ，总耗电量为控制策略．化工进展，２００９，２８（１１）：２０４７～２０５１２李亚峰，刘洪涛，单信超．气浮－水解酸化－接触氧化－混凝气浮－过７０３．２０ｋＷ·ｈ／ｄ。按电费０．８０元／（ｋＷ·ｈ）计算，滤工艺处理屠宰废水．给水排水，２０１３，３９（１）：６３～６５折算成单位水处理费用为７．０３元／ｍ３。３梁娟，杨青，丁然，等．混凝剂投加量对水质及絮体尺寸变化特（２）人工费。管理员１名，月工资２４００元，折性的影响．给水排水，２０１２，３８（Ｓ１）：５～９算成单位水处理费用为１．００元／ｍ３。４郑广宏，夏邦天，乔俊莲，等．混凝气浮工艺处理富营养化景观水（３）药剂费。改造前约为０．３０元／ｍ３，改造后的试验研究．中国给水排水，２００８，２４（１１）：７２～７５５黎永坚，胡晓东，熊紫娟，等．高浓度氨氮对ＳＢＲ工艺处理制药废新增费用估算为０．５０元／ｍ３，约合０．８０元／ｍ３。水的影响．中国给水排水，２００９，２５（１３）：９２～９３（４）设备维护费。改造前设备维护费用为２．８０６尹军，王建辉，王雪峰，等．污水生物除磷若干影响因素分析．环万元／ａ，新增设备维护费用估算为２万元／ａ，折算成境工程学报，２００７，１（４）：６～１１单位水处理费用为１．６４元／ｍ３。§通讯处：２１５００９江苏省苏州市高新区科锐路１号王东田由上述费用可知，每吨水直接运行总费用１０．４７Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｏｎｇｔｉａｎｗ＠１６３．ｃｏｍ元／ｍ３，各项具体费用如表７所示。收稿日期：２０１４－０４－１１５８给水排水Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．７２０１４'