苯磺隆生產(chǎn)廢水物化處理工藝設(shè)計(jì)

林振鋒，吳榮芳，解清杰*

（1.江蘇蘇凈集團(tuán)有限公司，江蘇蘇州 215000；2.江蘇大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江 212013）

苯磺隆是一種重要的磺酰脲類除草劑，主要用于苗后防除谷物田闊葉雜草。截至2018年4月，29家企業(yè)的苯磺隆原藥在我國登記，另有168種制劑產(chǎn)品獲得登記[1]。農(nóng)藥生產(chǎn)廢水常用的處理方法主要有：物化法、生物法、鐵炭微電解、Fenton氧化法、物化—生物聯(lián)用法等[2-7]。鐵炭微電解和Fenton氧化技術(shù)具有處理成本低、操作簡便等特點(diǎn)，已成為高濃度有機(jī)廢水常用處理方法。江蘇某企業(yè)以苯磺隆原藥為主要生產(chǎn)產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢水中含有大量有毒有害物質(zhì)。為了保護(hù)環(huán)境，響應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求，該企業(yè)投資280余萬元新建廢水處理設(shè)施，處理后的出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 廢水來源及水質(zhì)

該企業(yè)廢水主要來源于苯磺隆生產(chǎn)車間的生產(chǎn)廢水，地面沖洗、淋浴、公廁、廚房等生活污水。生產(chǎn)廢水和生活污水均為間斷排放。廢水排放量和水質(zhì)如表1所列。

表1 廢水排放情況

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 工藝流程選擇的依據(jù)

該廢水處理工藝需解決3個(gè)關(guān)鍵問題：1）有效去除高濃度有機(jī)污染物，降低色度，保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)；2）可用于該廠廢水處理設(shè)備的土地面積緊張；3）廢水處理系統(tǒng)要求間斷運(yùn)行，設(shè)計(jì)運(yùn)行時(shí)間8 h/d。

2.2 污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

針對(duì)該企業(yè)廢水的特點(diǎn)，結(jié)合處理工藝技術(shù)要求，工藝設(shè)計(jì)原則如下：

1）廢水處理工藝必須具有針對(duì)性，穩(wěn)定有效去除廢水中的污染物，以確保處理后出水達(dá)到環(huán)保部門提出的排放要求。

2）針對(duì)廢水COD濃度、色度高的特點(diǎn)，處理工藝系統(tǒng)必須具有高效可靠的處理單元。

3）受占地和間斷運(yùn)行的限制，工藝系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、快速凈化功能。

4）充分利用該企業(yè)原有的調(diào)節(jié)池、混凝沉淀池和污泥干化池。

5）處理系統(tǒng)所需的化學(xué)藥劑應(yīng)盡可能采用本地易購產(chǎn)品或該企業(yè)現(xiàn)有原材料。

6）采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)，以保證處理效果穩(wěn)定，減少人員配置。

7）處理系統(tǒng)需具有靈活的調(diào)節(jié)能力，以適應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)品的調(diào)整。

2.3 廢水處理工藝流程

圖1為該企業(yè)廢水處理工藝流程圖。

圖1 廢水處理工藝流程圖

2.4 工藝流程說明

2.4.1 廢水的處理工藝說明

廢水自車間集水池泵入廢水處理站調(diào)節(jié)池，定時(shí)攪拌以均勻水質(zhì)。由于廢水顯堿性，調(diào)節(jié)廢水pH值后，提升進(jìn)入混凝沉淀單元，采用聚丙烯酰胺（PAM）、硫酸亞鐵去除廢水中懸浮固體和部分有機(jī)污染物。

經(jīng)絮凝沉淀后的廢水進(jìn)入復(fù)合微電解塔，塔中填料鐵炭在弱酸性條件下，以廢水為電解質(zhì)，形成微電解環(huán)境，發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)和絮凝作用。電化學(xué)反應(yīng)陽極產(chǎn)生Fe2+，其具有絮凝作用；陰極產(chǎn)生的活性H，以還原反應(yīng)破壞廢水中難降解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì)，使難生化降解物質(zhì)轉(zhuǎn)變成易處理物質(zhì)，提高廢水的可生化性。

經(jīng)過微電解反應(yīng)后的廢水中含有大量Fe2+、Fe3+，這些物質(zhì)和廢水一起進(jìn)入多級(jí)Fenton反應(yīng)器，進(jìn)一步去除廢水中的有機(jī)污染物。Fenton反應(yīng)裝置內(nèi)加入氧化劑、催化劑，產(chǎn)生大量氧化能力極強(qiáng)的自由基，有機(jī)物分子發(fā)生氧化分解，COD得到有效降低。

Fenton反應(yīng)器出水進(jìn)入化學(xué)調(diào)節(jié)池，采用氫氧化鈣調(diào)節(jié)pH值，并進(jìn)一步凈化水質(zhì)，同時(shí)確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

化學(xué)調(diào)節(jié)池出水基本可以滿足排放要求，但是為了適應(yīng)水質(zhì)在一定范圍內(nèi)的波動(dòng)，確保出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，化學(xué)調(diào)節(jié)池出水再經(jīng)過活性炭濾池進(jìn)行深度過濾，進(jìn)一步凈化水質(zhì)。炭濾反沖洗廢水入調(diào)節(jié)池重新處理。

2.4.2 污泥的處理工藝說明

各單元產(chǎn)生的污泥用污泥泵定期泵入污泥干化池，收集干化后的污泥，并外運(yùn)至指定場所，過濾水回流至調(diào)節(jié)池，重新處理。

2.5 主要設(shè)備及參數(shù)

表2列出該企業(yè)廢水主要處理設(shè)備。除調(diào)節(jié)池、混凝沉淀池，以及污泥干化池為原有設(shè)備，其他設(shè)備均為后投資建設(shè)。

表2 廢水主要處理設(shè)備及參數(shù)

3 廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行效果

經(jīng)過近6個(gè)月的運(yùn)行測試，整個(gè)廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行正常，出水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并通過當(dāng)?shù)丨h(huán)保局驗(yàn)收。運(yùn)行監(jiān)測結(jié)果見表3，廢水處理系統(tǒng)各單元處理效果見表4。

表3 系統(tǒng)整體運(yùn)行檢測效果

表4 廢水處理系統(tǒng)各單元處理效果

4 廢水處理系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

該苯磺隆生產(chǎn)企業(yè)廢水處理系統(tǒng)總占地面積217.9 m2（包括綠化和道路），其中廢水處理占地152.8m2。工程總投資280萬元，廢水處理系統(tǒng)進(jìn)/出水量為20 m3/d。

統(tǒng)計(jì)廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行成本。1）電費(fèi)。廢水處理系統(tǒng)總設(shè)計(jì)功率為14.4 kW，常用運(yùn)行功率為8.7 kW。1 kW/h電能按0.60元計(jì)，廢水處理流量為2噸/h，則廢水處理電費(fèi)為8.7×0.7×0.60/2=1.83元/噸。其中，0.7為常用設(shè)備的運(yùn)行效率。2）人工費(fèi)。廢水處理站可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，無需專人管理，只配置場內(nèi)環(huán)保管理人員1人兼職負(fù)責(zé)維護(hù)。因此，人工費(fèi)可忽略不計(jì)。3）藥劑費(fèi)。該廢水處理工藝需用硫酸亞鐵、絮凝劑PAM、雙氧水、氫氧化鈣和硫酸等藥劑，但每種藥品用量均較少。根據(jù)現(xiàn)行物價(jià)，PAM消耗量大約為0.2 kg/d，價(jià)格為30元/kg；硫酸亞鐵消耗量為1 kg/d，價(jià)格為4元/kg；雙氧水消耗量大約為5 kg/d，價(jià)格為3 000元/噸（液態(tài)）；氫氧化鈣消耗量大概為2 kg/d，價(jià)格為200元/噸；硫酸消耗量大概為0.05 kg/d，價(jià)格為4 000元/噸（液態(tài)）。廢水處理系統(tǒng)藥劑估計(jì)費(fèi)用為1.28元/噸。廢水總計(jì)處理費(fèi)用為：電費(fèi)＋人工費(fèi)＋藥劑費(fèi)=1.83＋0＋1.28=3.11元/噸（不含折舊、大修費(fèi)用）。

5 結(jié)論

采用混凝沉淀、復(fù)合微電解、多級(jí)Fenton氧化處理苯磺隆生產(chǎn)廢水具有良好的處理效果，排放水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。該處理工藝可行，可為苯磺隆生產(chǎn)廢水快速處理提供新思路。