鈉法季戊四醇生產中含甲醛廢水的處理實驗研究

董雁如

(濮陽市鵬鑫化工有限公司 ， 河南 濮陽 457000)

0 前言

鈉法季戊四醇的生產以甲醛、乙醛、氫氧化鈉為原料，以一定的物質的量配比，溫度25～32 ℃反應6～7 h，經中和過濾即得季戊四醇。生產過程中產生的季戊四醇廢水，具有COD濃度高(約6 000mg/L)、甲醛含量高(1 200～1 500 mg/L)、營養(yǎng)物質缺乏、毒性大等特點。BOD5約1 500 mg/L，屬于高濃度有毒有害廢水[1]。

國內目前常見的季戊四醇廢水的處理工藝有厭氧、好氧及混凝沉淀等常見的手段，但該廢水的B/C比低，對生物菌種有抑制作用，單純生化處理的效果很差[2-3]。本實驗研究了采用前預處理大量去除廢水甲醛后再通過厭氧+好氧+混凝沉淀的組合工藝，有效去除甲醛，使生化工藝發(fā)揮其最大作用，出水可以做到甲醛0.88 mg/L，COD為130 mg/L、BOD5約20 mg/L。

1 材料與方法

1.1 實驗水樣

實驗所取水樣為季戊四醇廢水，其水質指標見表1。

表1 設計進、出水水質表

1.2 實驗儀器及分析方法

實驗過程連續(xù)動態(tài)實驗，采用定制容器進行連續(xù)動態(tài)試驗，其中厭氧反應器設計尺寸：Φ100 mm×500 mm，1座，反應時間6天，材質為有機玻璃；好氧反應器設計尺寸：Φ100 mm×350 mm，1座，反應時間4天，材質為有機玻璃；配套蠕動泵、電磁式空氣泵等。COD的測定采用消解比色法，甲醛測定采用乙酰丙酮分光光度法。

1.3 實驗方法

動態(tài)實驗裝置示意見圖1。

通過蠕動泵控制廢水水量，首先泵入預處理池內，控制池內廢水pH值在6.5～7.0，并通過曝氣石在池底進行曝氣攪拌，出水自流入配水池中，再由蠕動泵泵入厭氧反應器，厭氧反應器出水再自流入好氧反應器內，厭氧反應器和好氧反應器分別添加1 L和0.6 L的城市消化污泥。厭氧反應器采用水浴加熱，投入加熱棒自動控制水溫在35～40 ℃，以利于厭氧反應[4]。好氧反應器內用曝氣石在池底進行曝氣攪拌，好氧反應出水通過管道自流入末端反應池，在反應池中投加PAC和PAM(相對分子質量1 200萬)，形成大顆粒礬花，通過混凝沉淀池沉淀后，取上清液檢測。

圖1 實驗裝置示意圖

2 實驗結果與討論

2.1 預處理池運行效果分析

預處理池的運行效果分析如圖2所示，經過10天的運行調試和數據統(tǒng)計，不斷地調整曝氣量、pH值和反應時間，最終在曝氣強度為13 L/(m2·min)，pH值6.5～7.0，反應時間36 h時，預處理池對甲醛的去除取得了最佳效果。從圖2中可以看出，在預處理池進水甲醛濃度1 400～1 500 mg/L時，經過預處理后出水甲醛濃度維持在500 mg/L左右，去除率可達70%。

圖2 預處理進水、出水甲醛與甲醛去除率的變化

2.2 厭氧反應器運行效果分析

控制厭氧反應器的廢水溫度為37 ℃±2 ℃，pH值6.5～7.0，運行調試和監(jiān)測時間120天后，厭氧反應器的運行效果分析如圖3所示。

圖3 厭氧反應器進水、出水COD與COD去除率的變化

從圖3中可以看出，在廢水經過預處理后，厭氧反應器進水甲醛濃度在500 mg/L左右時，經過厭氧反應器，廢水停留6天后，出水甲醛濃度穩(wěn)定在50 mg/L左右，去除率可達90%。厭氧反應器進水COD在5 000 mg/L時，廢水停留6天后，出水COD穩(wěn)定在2 000 mg/L和BOD5約450 mg/L，COD和BOD5去除率分別是60%和70%。反應器的運行調試采用緩慢增加負荷的方法，調試期的70天左右時，此時厭氧反應器能滿足設計負荷。厭氧反應器進水、出水甲醛與甲醛去除率的變化如圖4所示。

圖4 厭氧反應器進水、出水甲醛與甲醛去除率的變化

2.3 好氧反應器運行效果分析

在經過預處理及厭氧反應器后，好氧反應器的進水甲醛濃度在50 mg/L左右，COD濃度在2 000 mg/L左右。經過120天的調試及數據統(tǒng)計分析，經過停留時間為4天的好氧生化反應后，出水甲醛濃度可以低至0.88 mg/L，COD濃度為190 mg/L，BOD5濃度為25 mg/L，此時好氧反應器的曝氣強度為86 L/(m2·min)。好氧反應器出水再經后續(xù)的混凝沉淀反應，最終出水COD為130 mg/L，BOD5濃度為20 mg/L。好氧反應器進水、出水COD與COD去除率的變化如圖5所示。好氧反應器進水、出水甲醛與甲醛去除率的變化如圖6所示。

圖5 好氧反應器進水、出水COD與COD去除率的變化

圖6 好氧反應器進水、出水甲醛與甲醛去除率的變化

3 結語

采用“預處理+厭氧反應器+好氧+混凝沉淀”為主的工藝，當進水COD為6 000 mg/L左右、BOD5濃度為1 500 mg/L左右，甲醛濃度1 400～1 500 mg/L時，經過各個工藝段處理后出水可以做到COD為130 mg/L，BOD5濃度為20 mg/L，甲醛濃度0.88 mg/L，去除率分別可達97%、98%和99%。經過實驗數據分析，預處理池控制的運行參數為：曝氣強度13 L/(m2·min)，pH值6.5～7.0，反應時間36 h；厭氧反應器需控制溫度在37 ℃±2 ℃，容積負荷0.88 kg COD/(m3·d)，停留時間6天；好氧反應器運行參數為：曝氣強度86 L/m2·min，容積負荷為0.5 kg COD/(m3·d)，反應時間4天；工藝在以上運行參數下取得最佳去除效果。采用預處理作為生化處理過程的前處理工藝，對甲醛的去處率可達50%，大大降低了進生化段甲醛的濃度，進而有效避免了對生化處理過程的影響，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。厭氧反應器及好氧的組合生化工藝使整個廢水處理工程的污泥量大大減少，降低了污泥處理費用。