有機(jī)顏料廢水處理工程實(shí)例分析

吉 劍

（蘇州市東方環(huán)境工程有限公司，江蘇蘇州 215138）

1 水質(zhì)水量及排放標(biāo)準(zhǔn)

江蘇泰興某有機(jī)顏料化工有限公司從事有機(jī)顏料，如著色劑AP紅系列產(chǎn)品、著色劑AP黃系列產(chǎn)品、超分散DI系列產(chǎn)品的生產(chǎn)。在產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生組分不同的生產(chǎn)廢水，根據(jù)各工段產(chǎn)生的廢水的組分及含量將廢水進(jìn)行分類，將廢水分為A類、B類、C類、D類、E類廢水及F類廢水。日處理量為1 200m3。廢水出水水質(zhì)達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 8978—1996）中表4對(duì)應(yīng)的三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)及泰興濱江污水處理公司接管標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

廢水分類說(shuō)明：①A類廢水中主要污染物有對(duì)氯苯甲酰胺，加入一定量的硫酸后，會(huì)形成大量的沉積物，清液的有機(jī)物濃度極大降低。②B類廢水為生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的稀硫酸廢水，由于該廢水中主要污染物為濃度5%~20%的稀硫酸，由于前面A類廢水進(jìn)行酸析反應(yīng)時(shí)，需大量的稀硫酸，所以該部分廢水可和A類廢水混合反應(yīng)，從而減少運(yùn)行成本。③C類廢水中主要含有四氯鄰酰氨基苯甲酸銨、四氯鄰氰基苯甲酸甲酯、氯化鈉、磷酸氫鈉、硫酸單甲酯鈉、硫酸單甲酯銨、乙酸乙酯、硫酸鈉、甲醇、四氯鄰苯二甲酰亞胺等，組分復(fù)雜，顏色較深，雜質(zhì)較多，需經(jīng)過(guò)脫色劑氧化和加藥混凝沉淀的方式去除廢水中的色度和雜質(zhì)，預(yù)處理后進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池。④D類廢水含有碳酸鈉、氯化鈉、對(duì)氯苯甲酰胺、腈類物質(zhì)，通過(guò)加酸，將碳酸鈉中的二氧化碳釋放出來(lái)，然后加次氯酸鈉將腈類物質(zhì)氧化，提高廢水的可生化性，再進(jìn)行酸析沉淀將廢水中的對(duì)氯苯甲酰胺沉淀出來(lái)。⑤E類廢水含生活污水、公用工程-循環(huán)水反洗水，該類廢水污染物濃度較低，直接進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池，廢水中的微量元素可以為后續(xù)生化系統(tǒng)中污泥的健康生長(zhǎng)提供一定的幫助。⑥F類廢水為蒸發(fā)后冷凝水，主要含有小分子有機(jī)物，可生化性較好，直接進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池。各類廢水經(jīng)過(guò)預(yù)處理后進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量后進(jìn)入生化處理系統(tǒng)（表1）。

表1 綜合調(diào)節(jié)池廢水水質(zhì)及尾水排放標(biāo)準(zhǔn)

2 處理工藝流程及說(shuō)明

2.1 工藝流程

工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 廢水處理工藝流程圖

2.2 關(guān)鍵工段設(shè)計(jì)參數(shù)（表2）

表2 鍵工段設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3 工藝流程說(shuō)明

A類廢水暫存在收集池1，通過(guò)提升泵泵至酸化反應(yīng)池進(jìn)行酸析反應(yīng)，B類廢水為5%~20%濃度的廢酸，正好可以充當(dāng)酸化反應(yīng)的酸度調(diào)節(jié)劑，實(shí)現(xiàn)以廢治廢的目標(biāo)。酸析反應(yīng)的pH控制在2左右，需要消耗大量的酸，當(dāng)廢酸全部用完，pH未達(dá)到設(shè)定值時(shí)，補(bǔ)充硫酸藥劑。廢水中的對(duì)氯苯甲酰胺，在酸性環(huán)境下，形成大量的沉積物，廢水的顏色也由深褐色變成黃色。廢水的COD去除率在50%左右，極大降低了后續(xù)處理單元的有機(jī)負(fù)荷。

D類廢水暫存在收集池2，通過(guò)提升泵泵至脫氣槽，經(jīng)過(guò)脫氣后，廢水中的碳酸鈉形成了硫酸鈉，碳酸根以二氧化碳的形式從廢水中脫除，由于廢水中的碳酸鈉含量較高，不經(jīng)過(guò)提前處理，進(jìn)入生化系統(tǒng)會(huì)引起生化系統(tǒng)泡沫橫飛，影響生化系統(tǒng)的處理效率。碳酸鈉預(yù)處理過(guò)程反應(yīng)劇烈，需要設(shè)置多級(jí)脫氣工藝。第一級(jí)，投加硫酸，將廢水的pH從10.5降至10，然后從10降至9，然后從9降至7左右。脫氣完成后的廢水進(jìn)入氧化槽，通過(guò)投加次氯酸鈉，將廢水中的腈類物質(zhì)氧化，然后進(jìn)入酸化反應(yīng)池和其他廢水混合進(jìn)行酸析反應(yīng)。

經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的廢水暫存在中間水池和C類廢水混合，在該池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。然后泵至脫色反應(yīng)池，在該池內(nèi)投加液堿將廢水的pH調(diào)節(jié)至中性或偏堿性，然后投加PAC、脫色劑、PAM等藥劑，將廢水中帶發(fā)色基團(tuán)的物質(zhì)絮凝成團(tuán)形成絮體，以便在后續(xù)的沉淀池中分離出來(lái)。該處理環(huán)節(jié)對(duì)有機(jī)物的去除率達(dá)到15%左右。同時(shí)將難降解的帶有發(fā)色基團(tuán)的物質(zhì)從廢水中分離出去，極大提高了廢水的可生化性。

經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的綜合廢水和E類廢水及F類廢水在綜合調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。然后通過(guò)提升泵泵至后續(xù)的生化處理單元。經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的廢水主要污染物是有機(jī)物和總氮，因此生化系統(tǒng)所采用的工藝是對(duì)去除這兩種污染物有針對(duì)性的工藝，經(jīng)查資料和本公司多年工程經(jīng)驗(yàn)可知，選用兩級(jí)A/O工藝最適合本廢水。

廢水中的大部分有機(jī)物和總氮都是在一段A/O處理單元被去除。廢水中的氨氮和有機(jī)氮在一段O池內(nèi)被分解為硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮，有機(jī)物被分解為二氧化碳和水，然后一段O池內(nèi)的混合液回流至缺氧池，混合液中的硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮被缺氧池中的反硝化細(xì)菌降解為氮?dú)猓獨(dú)鈴乃幸莩?，從而廢水中的總氮濃度極大降低。

經(jīng)過(guò)一段A/O系統(tǒng)處理后，廢水中的有機(jī)物和總氮的濃度極大降低，但是還未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此還需要進(jìn)一步的處理。但是此時(shí)，廢水中的大部分BOD在一段A/O系統(tǒng)中被降解，進(jìn)入A/O系統(tǒng)的可生化性較差，B/C比在0.1左右，如果不提高廢水的可生化性，廢水中殘余的有機(jī)物很難被降解，因此需要在二級(jí)A/O反應(yīng)池內(nèi)投加碳源，為微生物的正常繁殖提供充足的碳源，只有將系統(tǒng)中的污泥濃度維持在較高的濃度，才能獲得較為理想的去除效果。經(jīng)過(guò)二級(jí)A/O處理后，廢水的各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)標(biāo)排放。

本項(xiàng)目在生化系統(tǒng)后設(shè)置了一個(gè)終端反應(yīng)沉淀池，當(dāng)生化系統(tǒng)污泥狀態(tài)出現(xiàn)異常情況時(shí)啟用。通過(guò)在該池投加藥劑將最后一級(jí)生物沉淀池中飄出來(lái)的死泥和裂解在廢水中的細(xì)胞溶出物絮凝沉淀從廢水中去除，保證出水COD、SS等穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。當(dāng)總氮略超標(biāo)時(shí)，可以通過(guò)投加次氯酸鈉將組成總氮的氨氮氧化形成氮?dú)猓瑥亩ＷC出水總氮穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

廢水處理的方法有很多，主要分為物化法、生化法兩大類，其中生化法的處理成本較低，但是生化法對(duì)廢水中污染物組分的要求較高，所有對(duì)微生物造成毒害作用的因素都要排除，因此，就需要采用物化法對(duì)各類廢水進(jìn)行預(yù)處理。所有的預(yù)處理最終都是為生化處理的順利進(jìn)行服務(wù)的。廢水要想以處理成本最低，運(yùn)行最可靠的處理工藝達(dá)到達(dá)標(biāo)排放的目的，往往需要采用物化+生化的組合處理工藝。

3 工程運(yùn)行結(jié)果分析

3.1 2020年11月運(yùn)行數(shù)據(jù)

由表3和表4可知，大部分的有機(jī)物和總氮都是在一段A/O系統(tǒng)被降解去除的，COD去除率基本都在85%~90%，TN去除率基本都在60%~70%。去除率很高。微生物在高鹽分的環(huán)境下，對(duì)有機(jī)物及總氮的去除依然能夠保持在較高的水平，說(shuō)明這些微生物已經(jīng)被馴化，適應(yīng)了這種高鹽分的環(huán)境。

表3 2020年12月份COD運(yùn)行數(shù)據(jù)

表4 2020年12月份TN運(yùn)行數(shù)據(jù)

由表3和表4還可知，二級(jí)A/O對(duì)COD的去除率在40%左右，對(duì)TN的去除率在10%~20%，出水各項(xiàng)指標(biāo)均低于排放標(biāo)準(zhǔn)。說(shuō)明針對(duì)該廢水要達(dá)到目前的排放標(biāo)準(zhǔn)，兩級(jí)A/O處理工藝還是非常合理可靠的。但是也可以發(fā)現(xiàn)二級(jí)A/O系統(tǒng)雖然停留時(shí)間也較長(zhǎng)，但是對(duì)有機(jī)物和總氮的去除率并不高，主要原因是廢水中可降解的有機(jī)物大部分都被一段A/O工藝去除，殘余的有機(jī)物都是較難降解。即使投加了碳源提高了廢水的可生化性，但是依然難以提高系統(tǒng)對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)的去除率。如果今后該廢水有提標(biāo)改造的需求，生化法已經(jīng)不適合作為深度處理的工藝，需要考慮其他可行的處理方法。

3.2 工程投資與經(jīng)濟(jì)分析

本工程投資1 800萬(wàn)元，占總項(xiàng)目投資8%。電費(fèi)為2元/t，藥劑費(fèi)為6.2元/t，污泥處置費(fèi)為7.25元/t，人工費(fèi)為3.33元/t，合計(jì)運(yùn)行費(fèi)用為18.78元/t。針對(duì)該廢水的排放特征，此方案在經(jīng)濟(jì)上較為合理。

4 工程實(shí)例結(jié)論

1）通過(guò)運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，可知有機(jī)染料廢水經(jīng)預(yù)處理后的可生化性較好。采用物化預(yù)處理+兩級(jí)A/O生化處理工藝能夠滿足有機(jī)染料廢水的處理需求，能夠保證廢水的COD、氨氮、總氮、總磷等各項(xiàng)指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

2）實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，在1.3%較高濃度鹽分的情況下，生化法依然適用于有機(jī)染料廢水，并且能夠獲得較高的去除效率。

3）運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，有機(jī)染料廢水中確實(shí)存在難以生化降解的有機(jī)物，如果要執(zhí)行更為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，生化法不適合運(yùn)用于深度處理工藝，而應(yīng)該選取更加可靠的高級(jí)氧化處理工藝。