化工業(yè)有機(jī)廢水的處理工藝探究

封春玉

（江蘇省泰興市中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，江蘇泰興 225400）

化工業(yè)有機(jī)廢水的處理工藝探究

封春玉

（江蘇省泰興市中等專(zhuān)業(yè)學(xué)校，江蘇泰興 225400）

近些年，產(chǎn)生一些新的化工業(yè)有機(jī)廢水處理工藝，比如，EIC厭氧-曝氣生物濾池處理與低溫等離子體技術(shù)，這兩種工藝在保證達(dá)標(biāo)排放工業(yè)有機(jī)廢水的同時(shí)，還對(duì)有效利用資源極為有利，是現(xiàn)代化有機(jī)廢水處理技術(shù)。化工業(yè)有機(jī)廢水具有較高的有機(jī)物含量，廢水處理設(shè)施進(jìn)水BOD與COD濃度分別為5 500mg/L、1 000mg/L。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，在以往UASB有機(jī)廢水處理工藝前提下實(shí)施深層處理，通過(guò)某化工廠(chǎng)的一年應(yīng)用試驗(yàn)，這兩種工藝在化工有機(jī)廢水處理中發(fā)揮著重要作用。本研究選擇EIC厭氧-曝氣生物濾池處理工藝與低溫等離子體技術(shù)用于化工業(yè)有機(jī)廢水處理中，應(yīng)用結(jié)果顯示，一方面減少了工藝運(yùn)行中相關(guān)污染物的排放量，另一方面也實(shí)現(xiàn)了化害為利、變廢為寶，對(duì)能源與資源利用率的提升極為有利，而且該處理工藝具有較低的維護(hù)費(fèi)用，有助于提升化工廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。

EIC厭氧-曝氣生物濾池；低溫等離子體技術(shù)；有機(jī)廢水；處理工藝

我國(guó)存在很多化工生產(chǎn)企業(yè)，在企業(yè)生產(chǎn)期間往往會(huì)產(chǎn)生很多具有復(fù)雜成分的有機(jī)廢水，而且在處理這些有機(jī)廢水方面存在很大難度，以往處理工藝已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足廢水達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。近些年，產(chǎn)生一些新的化工業(yè)有機(jī)廢水處理工藝，比如，EIC厭氧-曝氣生物濾池處理與低溫等離子體技術(shù)，這兩種工藝在保證達(dá)標(biāo)排放工業(yè)有機(jī)廢水的同時(shí)，還對(duì)有效利用資源極為有利，是現(xiàn)代化有機(jī)廢水處理技術(shù)。為此，本研究以這兩種廢水處理工藝為例，探究化工業(yè)有機(jī)廢水的有效處理方略。

1 EIC厭氧-曝氣生物濾池處理工藝

1.1化工業(yè)有機(jī)廢水處理工藝

化工業(yè)有機(jī)廢水具有較高的有機(jī)物含量，廢水處理設(shè)施進(jìn)水BOD與COD濃度分別為5 500mg/L、1 000mg/L。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，在以往UASB有機(jī)廢水處理工藝前提下實(shí)施深層處理，通過(guò)某化工廠(chǎng)的一年應(yīng)用試驗(yàn)，這兩種工藝在化工有機(jī)廢水處理中發(fā)揮著重要作用。EIC厭氧-曝氣生物濾池處理化工業(yè)有機(jī)廢水的流程為：基于原有廢水處理工藝，選擇EIC厭氧-曝氣生物濾池處理技術(shù)。具體見(jiàn)圖1。

1.2工藝原理分析

1.2.1EIC厭氧罐

三相分離器、氣液分離器、旋流式布水器、集氣罩、沼氣提升管以及罐體等共同組成EIC厭氧反應(yīng)器，EIC反應(yīng)器主要分為下部與上部?jī)蓚€(gè)反應(yīng)室，這一裝置可以轉(zhuǎn)化反應(yīng)器沼氣中的能量為水利攪拌動(dòng)能，確保污泥能夠膨脹充分，加強(qiáng)了其傳質(zhì)過(guò)程，但是該過(guò)程僅僅在底部反應(yīng)區(qū)發(fā)生反應(yīng)，由于上反應(yīng)區(qū)并未受水力攪拌與沼氣提升的影響，所以污泥很難流失，有助于確保厭氧反應(yīng)器傳質(zhì)效果，同時(shí)還有助于污泥濃度的保持。因此，EIC反應(yīng)容積有機(jī)負(fù)荷比其他厭氧反應(yīng)器高得多。

圖1　工藝流程示意圖

1.2.2曝氣生物濾池

從根本上說(shuō)，曝氣生物濾池處理工藝是近些年所研發(fā)的具有較高運(yùn)行效益的一種好氧處理裝置，該處理工藝的優(yōu)勢(shì)在于傳質(zhì)性能好、便于操作、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及能耗低等。其特點(diǎn)主要包括：①生物濾池主要由填料層與曝氣提升管共同組成，其中曝氣只在提升管中局限，曝氣過(guò)程中，因?yàn)榭諝饬鬟M(jìn)關(guān)外填料層和提升管內(nèi)的液體出現(xiàn)密度差，該密度差對(duì)提升污水提升管具有驅(qū)動(dòng)作用。污水被提升后會(huì)向填料層進(jìn)入，在曝氣提升管和填料層間污水會(huì)形成一種連續(xù)內(nèi)循環(huán)，在內(nèi)循環(huán)過(guò)程中，廢水能夠均勻分布在填料層，對(duì)反應(yīng)器溶劑具有增大作用，由此提升了其有機(jī)負(fù)荷；②曝氣生物濾池本身有一個(gè)逆向沖洗裝置，填料層在沖洗期間會(huì)處于膨脹流化妝臺(tái)，導(dǎo)致填料間發(fā)生彼此碰撞，由于剪切力作用，促使填料層生物膜脫落。所以，有效防止了填料間隙出現(xiàn)堵塞或者粘結(jié)現(xiàn)象，確保好氧反應(yīng)器能夠穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

1.3工藝設(shè)計(jì)依據(jù)與技術(shù)參數(shù)

1.3.1工藝設(shè)計(jì)依據(jù)

化工業(yè)有機(jī)廢水水質(zhì)的指標(biāo)為：BOD5為5 500mg/L，COD為10 000mg/L，pH為4～7，SS為1 000mg/L，廢水處理規(guī)模為45 00m3/d

1.3.2技術(shù)參數(shù)

化工業(yè)有機(jī)廢水處理量為4 500m3/d，出料COD為150mg/ L以下，進(jìn)料COD為10 000mg/L。

1.3.3經(jīng)費(fèi)概算

（1）設(shè)備土建工程

EIC系統(tǒng)為245.2萬(wàn)元，直接費(fèi)小計(jì)為512.7萬(wàn)元，好氧系統(tǒng)為267.5萬(wàn)元。

（2）間接費(fèi)

調(diào)試培訓(xùn)費(fèi)為2%×512.7=10.3萬(wàn)元；設(shè)計(jì)費(fèi)為4%×512.7= 20.5萬(wàn)元；稅金為（10.3+512.7+20.5）×5%=27.2萬(wàn)元；總造價(jià)為579.6萬(wàn)元。

1.4經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益分析

1.4.1經(jīng)濟(jì)效益

實(shí)施EIC厭氧-曝氣生物濾池處理工藝后，日產(chǎn)22 500m3的沼氣，根據(jù)0.52元/m3計(jì)算，得到372萬(wàn)元的年收入，大大節(jié)省了原有工藝所需的運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)也降低了運(yùn)行成本，具有非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

1.4.2環(huán)境效益

應(yīng)用EIC厭氧-曝氣生物濾池處理前的化工有機(jī)廢水處理能力是每日1 000t，300mg/L的COD排放量，應(yīng)用后的處理能力是每日4 500t，150mg/L以下的COD排放量，新工藝在很大程度上降低了COD排放量。對(duì)開(kāi)展節(jié)能減排工作具有推進(jìn)作用，而且也在很大程度上改善了周邊環(huán)境質(zhì)量。

2 低溫等離子體技術(shù)處理工藝

2.1低溫等離子體水處理工藝原理

所謂低溫等離子體，其實(shí)就是在特定反應(yīng)容器中，通過(guò)高壓電源將能量注入水面或者水中空間所產(chǎn)生，放電電極與接地電極狀態(tài)下，高壓會(huì)對(duì)脈沖電流問(wèn)題進(jìn)行極速提升，放電通道形成于兩極之間，電廠(chǎng)能夠及時(shí)為高強(qiáng)電廠(chǎng)輸送能量，同時(shí)向高能電子轉(zhuǎn)化，在與水分相接觸后，會(huì)發(fā)生解離現(xiàn)象，進(jìn)而產(chǎn)生開(kāi)環(huán)與斷鍵等反應(yīng)，以此使降解物質(zhì)可生化性得以不斷提升。

2.2低溫等離子體的化工業(yè)有機(jī)廢水處理工藝

脈沖電暈放電等離子體的有機(jī)廢水處理工藝在化工業(yè)有機(jī)廢水處理中，脈沖電暈放電等離子體的廢水處理工藝其實(shí)就是將高壓超窄脈沖施加在有機(jī)廢水處理反應(yīng)系統(tǒng)中，從而使重復(fù)脈沖電暈放電機(jī)制得以產(chǎn)生，能夠確保常壓狀態(tài)下電子溫度較高、離子溫度較低的低溫等離子體。在兩相體中裝置高壓毫微秒脈沖，會(huì)使高壓脈沖得以產(chǎn)生，在接觸水分子的情況下，則會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似電子輻射的效果，由此使還原性水生電子與氧化性-OH得以產(chǎn)生。加速電子到一定程度后，則會(huì)轉(zhuǎn)變O2到O3，該情況下，電極間的電暈放電就會(huì)改變氣體分子激勵(lì)狀態(tài)，進(jìn)而使紫外光得以產(chǎn)生，最終實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢水的降解。

2.3介質(zhì)阻擋放電等離子體的廢水處理工藝

該工藝又叫作無(wú)聲放電，主要是將絕緣介質(zhì)插入放電空間的一種氣體放電。電極中能夠全面覆蓋介質(zhì)，同時(shí)也可在放電空間中懸掛，圖2為介質(zhì)擋放電結(jié)構(gòu)示意圖，其基本類(lèi)型分為三大類(lèi)：第一類(lèi)為體介質(zhì)擋放電，主要在同心圓筒或者平行板中放電；第二類(lèi)為面介質(zhì)擋放電，其發(fā)明者是Venugopalan[4]，面介質(zhì)擋放電的主要特點(diǎn)為線(xiàn)形或者條形電極與平板電極在介質(zhì)兩側(cè)接觸；第三類(lèi)為共板介質(zhì)擋放電，在相同介質(zhì)中固定兩個(gè)電極，該放電模式在等離子體顯示板中較為常用。

圖2　介質(zhì)阻擋放電電極結(jié)構(gòu)示意圖

以往數(shù)十年中，相關(guān)學(xué)者與研究者在開(kāi)發(fā)與應(yīng)用介質(zhì)放電等離子體技術(shù)對(duì)化工業(yè)有機(jī)廢水進(jìn)行處理的方面做了很多努力，也獲得很多基礎(chǔ)性結(jié)論與數(shù)據(jù)。MoK等學(xué)者通過(guò)介質(zhì)擋放電反應(yīng)器對(duì)橙黃Ⅱ模擬廢水與偶氮染料酸性紅27進(jìn)行有機(jī)處理，并對(duì)各自反應(yīng)條件、降解機(jī)理與反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等進(jìn)行考察，結(jié)果顯示，介質(zhì)擋放電反應(yīng)器能夠有效處理以上兩種化工業(yè)廢水，使廢水得到有效的循環(huán)利用。

3 結(jié)論

總而言之，EIC厭氧-曝氣生物濾池處理工藝與低溫等離子體水處理工藝應(yīng)用于化工業(yè)廢水處理中，均采取相應(yīng)保護(hù)措施，一方面減少了工藝運(yùn)行中相關(guān)污染物的排放量，另一方面也實(shí)現(xiàn)了化害為利、變廢為寶，對(duì)能源與資源利用率的提升極為有利，而且該處理工藝具有較低的維護(hù)費(fèi)用，有助于提升化工廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 孫劍輝，孫勝鵬，王慧亮，等.Fenton氧化技術(shù)處理難降解工業(yè)有機(jī)廢水研究進(jìn)展[J].工業(yè)水處理，2006，26（12）：9-13.

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Chemical Organic Wastewater Treatment Process Inquiry

Feng Chun-yu

In recent years，produced some new chemical organic wastewater treatment process，for example，EIC Anaerobic-Biological Aerated Filter with low temperature plasma technology，these two processes in the industrial organic wastewater discharge standards to ensure at the same time，but also on the effective use of resources is extremely favorable，is the modernization of organic wastewater treatment technologies.Chemical organic wastewater with high organic content，wastewater treatment facilities and COD influent BOD concentrations were 5500mg/L，1000mg/L.Experimental results show that in the past，organic wastewater treatment UASB under the premise of the implementation of deep processing，select EIC Anaerobic-Biological Aerated Filter technology and low temperature plasma technology to enhance the effi ciency of wastewater treatment is extremely benefi cial，through a chemical plant of a Application test，these two processes play an important role in the chemical organic wastewater treatment.In this study，EIC Anaerobic-Biological Aerated Filter technology and low temperature plasma technology for the chemical organic wastewater treatment，application results show，on the one hand to reduce the emissions of pollutants associated processes running，on the other hand We realized the harm into turning waste into treasure，to enhance energy and resource utilization is extremely favorable，and that the treatment process has lower maintenance costs，help to improve the economic effi ciency of chemical plants.

EIC anaerobic-biological aerated fi lter；Low-temperature plasma technology；organic wastewater；treatment process

X703

A

1003-6490（2016）01-0111-02

2016-01-20

封春玉（1979—），女，江蘇泰興人，講師，研究方向?yàn)榛瘜W(xué)教育。