水楊酸甲酯廢水及水楊酰胺廢水處理工程實(shí)例

周 兵，朱兆堅(jiān)，王 寧，郭孝虎，阮志偉，張煒銘

（1. 江蘇南大環(huán)?？萍加邢薰?國(guó)家環(huán)境保護(hù)有機(jī)化工廢水處理與資源化工程技術(shù)中心，江蘇 南京 210046；

2. 南京大學(xué) 環(huán)境學(xué)院污染控制與資源化研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210023）

水楊酸甲酯廢水呈酸性，含有水楊酸、副產(chǎn)物5-磺基水楊酸、甲醇等有機(jī)物。水楊酰胺廢水呈中性，含有大量的水楊酰胺、水楊酸等，同時(shí)含有氨氮。兩種廢水的共同特點(diǎn)是有機(jī)物含量較大，具有較高的回收價(jià)值。目前該類(lèi)廢水處理方法主要有物理吸附法、化學(xué)氧化法、生化處理法及絡(luò)合萃取法等。在該類(lèi)廢水的實(shí)際處理過(guò)程中，吸附法雖然有應(yīng)用研究［1-6］，但工程上采用的吸附劑存在吸附量低、強(qiáng)度差、脫附不徹底等問(wèn)題，特別是一般吸附劑對(duì)5-磺基水楊酸吸附效果差，影響生化出水水質(zhì)。

本工作采用物化法和生化法聯(lián)合處理工藝，特別是采用特種復(fù)合功能吸附樹(shù)脂，處理某藥業(yè)公司水楊酸甲酯廢水和水楊酰胺廢水。該工藝具有吸附穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、維護(hù)工作量小等優(yōu)勢(shì)，處理后廢水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到當(dāng)?shù)貓@區(qū)污水廠的接管標(biāo)準(zhǔn)。本文側(cè)重工程實(shí)踐的研究和積累，為同行業(yè)廢水處理提供工程經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。

1 工程概況

某制藥廠排放的廢水主要有水楊酸甲酯廢水和水楊酰胺廢水，還包括地面沖洗水、生活污水、循環(huán)水沖泵廢水、初期雨水等其他廢水。本項(xiàng)目預(yù)處理系統(tǒng)包括150 m3/d的水楊酸甲酯廢水和150 m3/d的水楊酰胺廢水，最終廢水綜合處理設(shè)計(jì)規(guī)模為3000 m3/d。排水達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》［7］的第二類(lèi)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，再接入園區(qū)污 水廠處理。廢水水質(zhì)、水量及排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 廢水水質(zhì)、水量及排放標(biāo)準(zhǔn)

2 處理工藝

2.1 廢水處理工藝流程

根據(jù)廢水水質(zhì)特征及處理要求，廢水處理工藝主要采用樹(shù)脂吸附預(yù)處理方法回收水楊酸、水楊酰胺等有用資源并大幅降低COD。根據(jù)分類(lèi)收集、分散處理與集中處理相結(jié)合的原則，廢水處理工藝采用“樹(shù)脂吸附—吹脫—UASB—A/O”綜合廢水處理工藝，主要工藝參數(shù)如下：

1）樹(shù)脂吸附采用雙塔串聯(lián)、單塔脫附（2+1模式）的運(yùn)行方式，單塔樹(shù)脂裝填量為12.5 m3，吸附流量為1 BV/h。采用間歇運(yùn)行的方式，水楊酸廢水樹(shù)脂再生周期約為48 h（不考慮間歇停運(yùn)時(shí)間），水楊酰胺廢水再生周期約為12 h（不考慮間歇停運(yùn)時(shí)間）。高濃脫附液中酚類(lèi)含量在8%～10%（w）。樹(shù)脂采用超高交聯(lián)吸附樹(shù)脂NDA-1600，其基本性質(zhì)見(jiàn)表2。

2）氨氮吹脫塔采用填料塔，pH控制在10.5～11.0，汽水比為3500∶1，空塔流速2 m/s，吹脫時(shí)間40 min，填料高度1.6 m。尾氣經(jīng)噴淋吸收塔吸收后進(jìn)入廢氣系統(tǒng)。

3）調(diào)節(jié)池采用潛水?dāng)嚢铏C(jī)混合，水力停留時(shí)間12 h。

4）UASB厭氧罐COD容積負(fù)荷為3.5 kg/（m3·d），上升流速0.98 m/h。布水采用環(huán)狀穿孔布水，布水孔口流速3 m/s。三項(xiàng)分離器沉淀區(qū)表面負(fù)荷0.7 m3/（m2·h）。

5）依據(jù)同類(lèi)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，A/O工藝缺氧區(qū)水力停留時(shí)間2.0 h，好氧區(qū)水力停留時(shí)間8.5 h，BOD5污泥負(fù)荷0.15 kg/（kg·d），污泥回流比60%，混合液回流比200%。

6）二沉池采用輻流式沉淀池，表面負(fù)荷0.81 m3/（m2·h）。污泥產(chǎn)生量560 kg/d（絕干污泥）。

廢水處理工藝流程見(jiàn)圖1。

表2 DNA1600樹(shù)脂的基本物理化學(xué)性質(zhì)

圖1 廢水處理工藝流程

2.2 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)及設(shè)備選型

1）水楊酸甲酯廢水預(yù)處理系統(tǒng)1套，用于水楊酸甲酯廢水資源化回收。主要配套設(shè)備：砂濾器2臺(tái)，φ1.1 m×2.3 m，1用1備；樹(shù)脂吸附塔3臺(tái)，φ2.0 m×6.6 m，2用1備；提升泵2臺(tái)，流量12.5 m3/h，1用1備。

2）水楊酰胺廢水預(yù)處理系統(tǒng)1套，用于水楊酰胺廢水資源化回收。主要配套設(shè)備：樹(shù)脂吸附塔3臺(tái)，φ2.0 m×6.8 m，2用1備；提升泵，2臺(tái)，流量12.5 m3/h，1用1備。氨氮吹脫裝置1套，處理能力10 m3/h。

3）混合池1座，用于預(yù)處理后廢水和其他廢水的混合并調(diào)整pH。設(shè)計(jì)尺寸：長(zhǎng)×寬×高=7.0 m×6.0 m×5.5 m，有效容積210 m3，水力停留時(shí)間1.05 d，鋼砼結(jié)構(gòu)，玻璃鋼防腐。主要配套設(shè)備：提升泵4臺(tái)，流量20 m3/h，2用2備；液堿加藥泵3臺(tái)，流量0.1 m3/h，2用1備；在線pH計(jì)1套；穿孔曝氣裝置1套。

4）調(diào)節(jié)池1座，用于全廠區(qū)廢水水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)。設(shè)計(jì)尺寸：長(zhǎng)×寬×高=15.0 m×20.0 m×5.5 m，有效容積1500 m3，水力停留時(shí)間12 h，鋼砼結(jié)構(gòu)，玻璃鋼防腐。主要配套設(shè)備：提升泵4臺(tái)，流量80 m3/h，2用2備；潛水?dāng)嚢铏C(jī)4臺(tái)，額定功率2.2 kW。

5）UASB厭氧罐2座，用于大幅降低廢水COD，同時(shí)進(jìn)一步提高難降解廢水可生化性。設(shè)計(jì)尺寸：φ9.0 m×12.0 m，有效容積650 m3，水力停留時(shí)間11.2 h，鋼砼結(jié)構(gòu)，環(huán)氧煤瀝青漆防腐。主要配套設(shè)備：三相分離器2套；環(huán)狀穿孔布水系統(tǒng)2套。

6）A/O池1座，用于進(jìn)一步降低COD。采用傳統(tǒng)折流式。設(shè)計(jì)尺寸：長(zhǎng)×寬×高=10.0 m×24.0 m×6.0 m，有效深度6.0 m，有效容積1320 m3，水力停留時(shí)間10.5 h，鋼砼結(jié)構(gòu)，環(huán)氧煤瀝青漆防腐。主要配套設(shè)備：鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)，流量20 m3/min，進(jìn)出口壓力差58.8 kPa，額定功率30 kW，1用1備；內(nèi)回流泵2臺(tái)，流量150 m3/h，1用1備；潛水?dāng)嚢铏C(jī)2臺(tái)，額定功率2.2 kW。

7）二沉池1座，用于最終泥水分離，出水達(dá)標(biāo)排放。表面負(fù)荷0.81 m3/（m2·h），設(shè)計(jì)尺寸：φ14.0 m×4.5 m，有效深度3.8 m，有效容積580 m3，水力停留時(shí)間4.64 h，鋼砼結(jié)構(gòu)，環(huán)氧煤瀝青漆防腐。主要配套設(shè)備：刮泥機(jī)1臺(tái)，額定功率0.55 kW；污泥回流泵2臺(tái)，流量25 m3/h，1用1備；排泥泵2臺(tái)，流量10 m3/h，1用1備。

8）污泥濃縮池1座，用于生化污泥的儲(chǔ)存和濃縮，污泥產(chǎn)生量為560 kg/d（絕干污泥）。設(shè)計(jì)尺寸：長(zhǎng)×寬×高=5.0 m×5.0 m×5.0 m，有效深度4.5 m，有效容積112 m3，鋼砼結(jié)構(gòu)，環(huán)氧煤瀝青漆防腐。主要配套設(shè)備：污泥泵2臺(tái)，流量10 m3/h，1用1備。

9）污泥脫水間1座。設(shè)計(jì)尺寸：長(zhǎng)×寬×高=6.0 m×6.0 m×6.0 m，單層框架結(jié)構(gòu)。主要配套設(shè)備：板框壓濾機(jī)1臺(tái)，過(guò)濾面積100 m2；聚丙烯酰胺（PAM）加藥裝置1套。

3 處理效果與經(jīng)濟(jì)分析

3.1 處理效果

該項(xiàng)目建成后，已實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。水楊酸甲酯廢水經(jīng)樹(shù)脂吸附后的COD去除率穩(wěn)定在30%～40%，水楊酰胺廢水經(jīng)樹(shù)脂吸附后的COD去除率穩(wěn)定在90%～95%。樹(shù)脂吸附后，廢水變清澈，可生化性提高，再經(jīng)過(guò)生化綜合處理后，出水COD穩(wěn)定在300 mg/L以下，氨氮穩(wěn)定在20 mg/L以下，能滿足排放要求。廢水處理工藝監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（日均值）見(jiàn)表2。

3.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

廢水處理工程總投資約3000萬(wàn)元，占地約1500 m2。水楊酸甲酯廢水樹(shù)脂吸附單元直接運(yùn)行費(fèi)用約7.8元/m3（以廢水計(jì)，不含折舊費(fèi)），每噸廢水可回收水楊酸約1.30 kg、5-磺基水楊酸約0.55 kg，總價(jià)值約24.2元；水楊酰胺廢水樹(shù)脂吸附單元直接運(yùn)行費(fèi)用約8.60元/m3（以廢水計(jì)，不含折舊和固廢處置費(fèi)），每噸廢水可回收水楊酸約7.50 kg、水楊酰胺約2.00 kg，總價(jià)值約100.00元。綜合廢水處理運(yùn)行成本約0.99元/m3（以廢水計(jì)，不含折舊費(fèi)和固廢處置費(fèi)）。

表2 廢水處理工藝監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（日均值）

4 結(jié)論

a）采用樹(shù)脂吸附法處理水楊酸甲酯廢水及水楊酰胺廢水，能達(dá)到滿意的效果，不僅極大降低了COD，對(duì)保障后續(xù)生化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行起到了積極作用，還可回收水楊酸等有用資源，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境效益、社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。

b）工程實(shí)踐表明，采用“樹(shù)脂吸附—吹脫—UASB—A/O”的組合工藝處理該類(lèi)廢水，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)可靠且能回收有用資源，處理出水水質(zhì)能達(dá)到當(dāng)?shù)匚鬯畯S接管標(biāo)準(zhǔn)要求。

c）本工程在水楊酸類(lèi)廢水處理上積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)，為類(lèi)似廢水處理提供了參考和借鑒，值得在類(lèi)似廢水處理項(xiàng)目中推廣應(yīng)用。