O3-BAF處理己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水的工藝探討

許 珂

(中國(guó)石化股份有限公司巴陵分公司己內(nèi)酰胺事業(yè)部，岳陽(yáng) 鷹山 414003)

O3-BAF處理己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水的工藝探討

許 珂

(中國(guó)石化股份有限公司巴陵分公司己內(nèi)酰胺事業(yè)部，岳陽(yáng) 鷹山 414003)

針對(duì)己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水處理難度大的現(xiàn)狀，提出采用臭氧(O3)- 曝氣生物濾池(BAF)組合工藝對(duì)己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水進(jìn)行深度處理，研究了O3段與BAF段前、后設(shè)置對(duì)生產(chǎn)廢水化學(xué)耗氧量(COD)去除率的影響，以及BAF段后置運(yùn)行對(duì)生化耗氧量(BOD5)/COD的影響。結(jié)果表明：BAF段后置時(shí)，生產(chǎn)廢水COD去除率達(dá)52.4%，處理后的出水COD約為60 mg/L，達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，但后續(xù)生化處理BAF段的COD去除率較低，為9.1%；BAF段后置時(shí)，出水BOD5/COD從0.1左右提高到0.2以上；BAF段前置時(shí)，生產(chǎn)廢水COD去除率達(dá)到72.4%，處理后的出水COD約為52.8 mg/L，BAF段主要起過(guò)濾懸浮物的作用。

己內(nèi)酰胺 廢水 臭氧 曝氣生物濾池 化學(xué)耗氧量 生化耗氧量

臭氧(O3)- 曝氣生物濾池(BAF)組合工藝是一種經(jīng)濟(jì)有效、環(huán)境友好的污水再生處理工藝。O3具有強(qiáng)氧化性，其氧化還原電位僅次于氟。O3氧化反應(yīng)分兩種途徑[1]：一是 O3分子直接與有機(jī)物產(chǎn)生反應(yīng)，稱(chēng)為直接氧化；二是O3鏈?zhǔn)椒纸夂螽a(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基與有機(jī)物產(chǎn)生反應(yīng)，稱(chēng)為間接氧化。高禎等[2]研究發(fā)現(xiàn)O3催化氧化法從兩方面提高廢水的可生化性：一是降低廢水的化學(xué)耗氧量(COD)；二是改變難降解有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)；同時(shí)，O3能破壞廢水中的發(fā)色或助色基因，從而達(dá)到脫色效果[3]。BAF作為新型的生物處理技術(shù)，基本原理不同于化學(xué)氧化法，集生物氧化和截留懸浮物為一體，先完成生物膜的培養(yǎng)馴化，再在生物膜上培養(yǎng)顆粒狀填料，并依附填料進(jìn)行生長(zhǎng)；所有污染物在同一反應(yīng)器中去除，同時(shí)存在著厭氧和好氧區(qū)域，并同時(shí)發(fā)生硝化與反硝化反應(yīng)。該工藝流程較簡(jiǎn)單，占地面積小，有機(jī)負(fù)荷高，抗沖擊能力強(qiáng)，出水水質(zhì)好，剩余污泥量小[4-5]。

己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水含環(huán)己酮、環(huán)己烷、苯、環(huán)己酮肟、有機(jī)酸、己內(nèi)酰胺、氨氮等，具有水量大、水質(zhì)復(fù)雜多變、可生化性差、處理難度大等特點(diǎn)[6]。近年來(lái)，隨著己內(nèi)酰胺裝置生產(chǎn)能力不斷擴(kuò)大，其廢水排放量超出現(xiàn)有污水處理裝置負(fù)荷，且國(guó)家和地方排污標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，繼續(xù)采用傳統(tǒng)厭氧好氧(A/O)- 膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝處理，出水中殘留較多難降解有機(jī)物，且水體顏色較深，無(wú)法按GB8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求COD小于60 mg/L穩(wěn)定排放[7]。作者探討了BAF段前、后置2種O3-BAF組合工藝處理己內(nèi)酰胺裝置生產(chǎn)廢水的可行性，以期為己內(nèi)酰胺廢水處理提供借鑒。

1 試驗(yàn)

1.1 原料

己內(nèi)酰胺廢水：多為難降解有機(jī)物，COD為100～140 mg/L，COD平均值為120 mg/L，取自中國(guó)石化股份有限公司巴陵分公司己內(nèi)酰胺污水處理裝置MBR池水。

1.2 裝置廢水處理工藝流程

MBR池水經(jīng)泵提升進(jìn)入O3催化氧化塔吸收反應(yīng)段頂部，與來(lái)自O(shè)3發(fā)生器的O3在復(fù)合催化吸附床中逆流接觸，O3被吸收并直接或催化產(chǎn)生羥基自由基與廢水中的有機(jī)物反應(yīng)，并從塔底進(jìn)入后氧化段，與溶解在水中的O3持續(xù)進(jìn)行催化氧化反應(yīng)，再由塔頂部溢流進(jìn)入氧化穩(wěn)定罐，穩(wěn)定罐出水自流進(jìn)入BAF塔進(jìn)行后生化處理，出水經(jīng)清水罐溢流排出。

O3催化氧化塔與BAF塔需反沖洗以分別排除過(guò)濾后的懸浮物、O3殺菌產(chǎn)生的黏泥及BAF后生化產(chǎn)生的剩余污泥，反洗水由反洗泵提供，曝氣風(fēng)及反洗風(fēng)引自廠區(qū)壓縮空氣。廢水處理工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水O3-BAF處理工藝流程Fig.1 Flow chart of O3-BAF treatment for caprolactam production wastewater 1—進(jìn)水提升泵；2—O3催化氧化塔；3—氧化穩(wěn)定塔； 4—BAF塔；5—清水罐；6—反沖洗泵

1.3 分析與測(cè)試

COD：采用德國(guó)Tintometer公司Lovibona Multipirect多參數(shù)水質(zhì)分析儀，按照GB 11914—1989《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測(cè)定 重鉻酸鹽法》進(jìn)行測(cè)試。

生化耗氧量(BOD5)：將己內(nèi)酰胺廢水置于恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)于201 ℃培養(yǎng)5 d，采用德國(guó)Tintometer公司的Lovibond BD600型BOD分析檢測(cè)儀測(cè)定試樣培養(yǎng)前后的溶解氧，二者之差即為BOD5。

2 結(jié)果與討論

2.1 BAF段后置

采用O3段前置、BAF段后置組合工藝，MBR出水經(jīng)過(guò)O3催化氧化后，進(jìn)入后生化BAF段，微生物接種馴化時(shí)間為2d，處理水量400 L/h。

從表1可以看出：在BAF段后置運(yùn)行期間，系統(tǒng)COD去除率達(dá)52.4%，出水COD在60 mg/L左右，達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，但后續(xù)生化處理BAF段的COD去除率較低，為9.1%，這是因?yàn)樵撛囼?yàn)段持續(xù)時(shí)間較短，BAF系統(tǒng)尚未完全建立所致；經(jīng)過(guò)O3處理的出水BOD5/COD比值較進(jìn)水有顯著提高，從0.1左右提高到0.2以上，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)O3及其自由基的強(qiáng)氧化作用，水中不可降解的、難生化降解的溶解性有機(jī)物氧化成短鏈、失穩(wěn)的小分子物質(zhì)，從而更容易被后續(xù)BAF段的微生物攝取、分解代謝。一般認(rèn)為，BOD5/COD比值小于等于0.1，代表廢水可生化性低[8]。

試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，廢水處理時(shí)偶爾出現(xiàn)系統(tǒng)O3段出水、BAF段出水COD比正常值高出近2倍的狀況，這是因?yàn)锽AF段后置調(diào)試運(yùn)行期間，污水處理系統(tǒng)受前端生產(chǎn)裝置來(lái)水沖擊， MBR處理出水中含有大量懸浮物(主要為剩余活性污泥)，進(jìn)入O3催化氧化塔中后被O3殺菌生成粘泥，截留在催化劑床層中；對(duì)O3催化氧化塔進(jìn)行反沖洗，其反洗排水污泥濃度達(dá)到了5%以上，整個(gè)O3催化氧化系統(tǒng)變成單一殺菌系統(tǒng)，同時(shí)催化劑被嚴(yán)重污染，基本喪失了高級(jí)氧化效能，導(dǎo)致裝置廢水COD去除率下降。

表1 BAF段后置廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行情況Tab.1 Running situation of BAF system for wastewater post-treatment

2.2 BAF段前置

采用O3段后置、BAF段前置組合工藝后，由于現(xiàn)有污水處理裝置MBR出水懸浮物持續(xù)超標(biāo)，COD維持在170 mg/L以上，為保證試驗(yàn)效果，適當(dāng)提高了O3加入量約20%。從表2可知，采用BAF段前置組合工藝后，盡管系統(tǒng)進(jìn)水COD達(dá)到170 mg/L以上，但試驗(yàn)裝置仍運(yùn)行穩(wěn)定，經(jīng)BAF過(guò)濾后，O3段出水COD仍能保持在50～60 mg/L，整個(gè)系統(tǒng)COD去除率達(dá)72.4%，出水COD約52.8 mg/L，兩項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于BAF段后置工藝。

表2 BAF段前置廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行情況Tab.2 Running situation of BAF system for wastewater pre-treatment

這是因?yàn)锽AF段前置主要起到了過(guò)濾懸浮物的作用，未表現(xiàn)出明顯的生化作用優(yōu)勢(shì)，僅為O3催化氧化段提供了水質(zhì)保障。這也說(shuō)明在去除懸浮物干擾后，O3催化氧化段效率可得到顯著提高。

3 結(jié)論

a. BAF段后置時(shí)，廢水處理系統(tǒng)COD去除率達(dá)52.4%，出水COD約60 mg/L，出水BOD5/COD比值從0.1左右提高到0.2以上，廢水中懸浮物對(duì)COD去除率影響較大。

b. BAF段前置時(shí)，系統(tǒng)COD去除率達(dá)72.4%，出水COD為52.8 mg/L左右， BAF段主要起過(guò)濾懸浮物的作用，未表現(xiàn)出明顯的生化作用優(yōu)勢(shì)。

c. O3- BAF工藝處理己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水時(shí)，O3催化氧化段利用化學(xué)氧化分解己內(nèi)酰胺廢水中難降解有機(jī)物，提高廢水可生化性，BAF工藝進(jìn)行生物處理效果較好。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)較差時(shí)，可考慮在O3- BAF組合工藝進(jìn)水前增加過(guò)濾流程，確保達(dá)標(biāo)排放。

d. O3- BAF工藝處理己內(nèi)酰胺生產(chǎn)廢水，無(wú)需添加其他藥劑，處理后出水COD低于60 mg/L，達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

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Discussion of O3-BAF treatment for caprolactam production wastewater

Xu Ke

(CaprolactamDivision,SINOPECBalingCompany,Yingshan414003)

The ozone(O3)-biological aerated filter(BAF) technology was used to solve the difficulties in the advanced treatment of caprolactam production wastewater. The effects of O3treatment and BAF pre-and post-treatment settings on the removal rate of chemical oxygen demand (COD) were studied. The effect of the BAF post-treatment operation on the biochemical oxygen demand(BOD5)/COD was also studied. The results showed that the removal rate of COD reached 52.4% and the discharged water had the COD about 60 mg/L, reaching the first discharge standard, when the BAF system was used for the post treatment of wastewater, but the removal rate of COD was 9.1%, relatively low at the BAF post-treatment stage; the BOD5/COD of the discharged water was increased from about 0.1 to 0.2 and above when the BAF system was used for the post-treatment of wastewater; the COD removal rate of the wastewater was 72.4% and the COD of the discharged water was about 52.8 mg/L when the BAF system was used for the pre-treatment of wastewater mainly for filtering the suspended substance.

caprolactam; wastewater; ozone; biological aerated filter; chemical oxygen demand; biochemical oxygen demand

2016-12-19； 修改稿收到日期：2017- 03-15。

許珂(1987—)，女，工程師，主要從事己內(nèi)酰胺生產(chǎn)工藝技術(shù)管理。E-mail：Xuke.blsh@sinopec.com。

TQ340.9

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1001- 0041(2017)02- 0067- 03