江蘇某化工園區(qū)工業(yè)污水處理綜合提升項目工藝可行性研究

胡孫成

(南京工大環(huán)?？萍加邢薰荆K 南京 210036)

江蘇某化工園區(qū)污水廠服務(wù)于該市化工園內(nèi)所有企業(yè)，滿足園區(qū)的工業(yè)和生活污水的處理，設(shè)計處理能力4萬噸/天，目前實際處理量約1.2萬噸/天。

2019年2月3日，江蘇省人民政府發(fā)布《江蘇省人民政府辦公廳關(guān)于江蘇省化工園區(qū)(集中區(qū))環(huán)境治理工程的實施意見》，要求在2020年底實現(xiàn)化工園區(qū)的集中式污水處理廠的主要污染物COD、氨氮、總氮、總磷排故達(dá)到《GB 18918—2002》一級A標(biāo)準(zhǔn)。該污水處理廠現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)處理出水COD指標(biāo)距離該標(biāo)準(zhǔn)對COD的排放限值存在一定的差距。

為積極響應(yīng)江蘇省人民政府的要求，園區(qū)現(xiàn)有污水處理急需進(jìn)行提標(biāo)升級改造以滿足新的排放要求。

化工園區(qū)內(nèi)各企業(yè)產(chǎn)生的廢水經(jīng)過自身污水處理站預(yù)處理后，統(tǒng)一排放進(jìn)入園區(qū)集中式污水處理廠進(jìn)一步處理[1]。這類廢水具有成分復(fù)雜、濃度高、毒性強、腐蝕性強、難降解等特點，對化工園區(qū)綜合廢水的治理已成為我國工業(yè)廢水治理亟待解決的難點問題?；@區(qū)廢水經(jīng)過傳統(tǒng)生物工藝處理后難以達(dá)到排放要求，且難降解有毒有害物質(zhì)殘留造成廢水生物毒性較強，往往需要采用高級氧化技術(shù)進(jìn)行深度處理[2]。

為驗證“多元協(xié)同高效臭氧催化氧化+A2/O+高效低耗臭氧催化氧化”的主工藝處理污水廠接管污水是否在技術(shù)上可行，受園區(qū)和污水廠委托，2020年初，在污水廠內(nèi)開展了為期2個月的現(xiàn)場驗證實驗。驗證期間考察了正常工況下的運行情況，并模擬沖擊性試驗，實驗期間收集了大量運行參數(shù)，為后續(xù)工程化應(yīng)用夯實了基礎(chǔ)。

1 實驗部分

1.1 實驗原水和分析方法

取自江蘇某化工園區(qū)污水廠調(diào)節(jié)池污水作實驗原水，運行效果驗證采用COD指標(biāo)，分析方法采用《水質(zhì) 化學(xué)需氧量的測定 重鉻酸鹽法》 HJ 828—2017[3]。

1.2 實驗裝置和工藝路線

1.2.1 實驗裝置

實驗裝置：生化反應(yīng)器(南工環(huán)境科技有限公司)；RTC basic懸臂電動攪拌器(德國IKA)；BT100-2J蠕動泵(保定蘭格恒流泵有限公司)；多元協(xié)同臭氧催化氧化裝置(南京工大環(huán)境科技有限公司)；高效低耗臭氧催化氧化裝置(南京工大環(huán)境科技有限公司)。

實驗裝置見圖1。

實驗耗材：工業(yè)用氧(GB T 3863—2008)；葡萄糖碳源(AR)；聚合氯化鋁(PAC)(GB 15892—2003)；聚丙烯酰胺(PAM)(陰離子，分子量1 000萬級)等。

圖1 實驗裝置

1.2.2 工藝路線圖及運行參數(shù)

實驗設(shè)計處理量為18L/d，采用“多元協(xié)同高效臭氧催化氧化+A2/O+高效低耗臭氧催化氧化”的主工藝流程，詳見圖2。

圖2 實驗工藝流程圖

運行參數(shù)：

(1) 多元協(xié)同高效臭氧催化氧化：每升污水O3投加量150 mg；

(2) 水解酸化反應(yīng)器：有效容積18 L，水力停留時間24 h；

(3) 缺氧反應(yīng)器：有效容積9 L，水力停留時間12 h；

(4) 好氧反應(yīng)器：有效容積27 L，水力停留時間36 h；

(5) 高效低耗臭氧催化氧化：每升污水O3投加量200 mg。

1.3 實驗內(nèi)容

實驗主要分為3個階段：第一階段為正常進(jìn)水條件下的穩(wěn)定性實驗，以園區(qū)污水處理廠調(diào)節(jié)池污水作原水，考察主工藝運行的可靠性和穩(wěn)定性；第二階段為沖擊試驗，以園區(qū)較難處理的農(nóng)藥化工接管污水作原水，考察主工藝特別是生化系統(tǒng)的抗沖擊性能；第三階段為應(yīng)急處理實驗，在農(nóng)藥化工接管廢水作原水的情況下，考察采取活性炭吸附作為深度保障措施能否保證最終出水達(dá)到一級A指標(biāo)。

具體實驗流程如下：

(1) 取污水廠調(diào)節(jié)池或農(nóng)藥化工接管污水為實驗原水，加入適量PAC，PAM混凝沉淀，取上清液；

(2) 收集步驟(1)上清液，用多元協(xié)同高效臭氧催化氧化作預(yù)氧化。氧化出水模擬調(diào)節(jié)池機械攪拌18 h，降低氧化污水的溶解氧后進(jìn)入生化反應(yīng)裝置。

(3) 污泥復(fù)壯

取污水廠二沉池污泥作實驗用活性污泥，因污水廠生化污泥活性不足，污泥絮體細(xì)小，復(fù)壯期按10天計劃。

(4) 系統(tǒng)調(diào)試與運行參數(shù)優(yōu)化

污泥復(fù)壯完成后，進(jìn)行正式的生產(chǎn)性連續(xù)實驗：包括污泥濃度的控制，內(nèi)外回流量等運行參數(shù)的調(diào)整，從中確定最佳的運行參數(shù)。

(5) 二沉出水加入適量PAC，PAM混凝沉淀，取上清液。

(6) 收集步驟(5)上清液，采用高效低耗臭氧催化氧化進(jìn)行深度氧化，考察出水水質(zhì)是否達(dá)標(biāo)。

(7) 應(yīng)急處理實驗中，深度氧化出水采用顆?；钚蕴课椒绞?，考察廢水達(dá)標(biāo)情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 第一階段穩(wěn)定性實驗

經(jīng)9天活性污泥復(fù)壯，3月14日生化混凝出水COD降至90 mg/L，達(dá)到預(yù)期，確認(rèn)污泥復(fù)壯完成開啟深度氧化試驗，累計平穩(wěn)運行22天，實驗全流程運行結(jié)果見圖3。

如圖3所示，3月14日至4月9日24天連續(xù)處理，多元協(xié)同臭氧催化氧化作預(yù)處理，每升污水O3投加量150 mg，COD去除量平均36 mg/L；生化A2/O，總水力停留時間(HRT)為72 h的COD去除量平均92 mg/L；高效低耗臭氧催化氧化，每升污水O3投加量200 mg，COD去除量平均40 mg/L；最終出水COD連續(xù)22天穩(wěn)定在50 mg/L以下，平均45 mg/L。

2.2 第二階段沖擊模擬實驗

取化工園區(qū)農(nóng)藥化工接管污水作沖擊實驗原水，控制主工藝的運行參數(shù)不變，實驗沖擊效果見圖4。

圖3 工藝穩(wěn)定性實驗

圖4 工藝沖擊性實驗

如圖4所示，4月9日至5月9日進(jìn)行連續(xù)30天沖擊試驗，多元協(xié)同臭氧催化氧化COD去除量平均31 mg/L，生化A2/O的COD去除量平均73 mg/L，高效低耗臭氧催化氧化COD去除量平均55 mg/L。末端出水COD平均80 mg/L，未達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 第三階段應(yīng)急吸附實驗

取化工園區(qū)農(nóng)藥化工接管污水作主工藝沖擊驗證實驗用水，在不改變主工藝運行參數(shù)的條件下，為實現(xiàn)沖擊實驗?zāi)┒顺鏊瓹OD能穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，增加了顆粒活性炭吸附實驗，用粒徑2～4 mm顆粒活性炭裝填吸附柱吸附處理沖擊實驗?zāi)┒搜趸鏊?，多批次考察試驗顆粒活性炭的吸附COD效果，實驗數(shù)據(jù)見表1。

表1 活性炭應(yīng)急吸附試驗Tab. 1 Activated carbon emergency adsorption test

表1數(shù)據(jù)表明沖擊實驗?zāi)┒嗽黾宇w?；钚蕴课侥軡M足其出水達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，出水COD小于 45 mg/L。

3 結(jié)論

本文通過“多元協(xié)同高效臭氧催化氧化+A2/O+高效低耗臭氧催化氧化”工藝實驗處理江蘇某化工園區(qū)污水廠接管污水在技術(shù)上是可行的，多元協(xié)同臭氧催化氧化作預(yù)處理氧化，O3投加量150 mg/L，HRT 1h；A2/O生化系統(tǒng)HRT 72 h；高效低耗臭氧催化氧化O3投加量200 mg/l，HRT 1 h，末端出水COD可穩(wěn)定達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。

沖擊和應(yīng)急吸附實驗表明，通過顆?；钚蕴课娇煞€(wěn)定出水，保證末端出水穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。