氯堿化工廢水回用處理工藝的試驗(yàn)研究

梁 曉

（山西興新安全生產(chǎn)技術(shù)服務(wù)有限公司，山西 太原 030024）

水資源是人類賴以生存的自然資源之一。多年來，人類高速的發(fā)展中，對水資源造成某種程度的污染和損害；目前，水資源短缺已經(jīng)成為影響全球經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的關(guān)鍵。因此，對水資源的綜合利用十分重要。其中，對于廢水處理后的回收利用非常關(guān)鍵。當(dāng)前，已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了對生活污水的回收利用，而對于工業(yè)廢水的回收利用，尤其是高濃度有機(jī)污染物化工廢水的治理還處于起步階段[1]。在化工廢水的回用處理中，除了保證最終的處理效果外，還重點(diǎn)考慮處理成本。本文將針對氯堿化工廢水的回用處理工藝展開研究。

1 工程概況

氯堿化工工藝是我國化工行業(yè)的基礎(chǔ)，該工藝具有耗水量大、排污量大的特點(diǎn)?？偟膩碇v，氯堿化工工藝具有水質(zhì)差異明顯、成分復(fù)雜，且水質(zhì)中的無機(jī)物、懸浮物的含量高等特點(diǎn)，導(dǎo)致氯堿化工廢水難以降解，其對應(yīng)的生化性較差。本文所研究氯堿化工廢水的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)如表1 所示。

表1 氯堿廢水水質(zhì)參數(shù)指標(biāo)

目前，該化工廠所配套的氯堿廢水處理能力為8 000 t/d。為了保證氯堿化工廢水處理再利用時(shí)不會對設(shè)備造成損壞，要求氯堿廢水處理后期電導(dǎo)率控制在300μS/cm，即將其中的含鹽量降低。其次，將其中的氯離子質(zhì)量濃度控制在150 mg/L 之內(nèi)。氯堿廢水回用處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 氯堿化工廢水回用處理工藝流程

本文所研究的氯堿化工廢水回用處理工藝中的核心工藝環(huán)節(jié)包括有曝氣生物濾池和反滲透系統(tǒng)，本文將重點(diǎn)對上述兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)展開試驗(yàn)研究，并在試驗(yàn)過程中采用壓力表、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、電導(dǎo)率儀、pH 探頭、ORP 探頭以及濁度儀等對水質(zhì)進(jìn)行檢測[2]。

2 曝氣生物濾池試驗(yàn)研究

曝氣生物濾池為基于新型生物膜對污水進(jìn)行處理的一項(xiàng)工藝，該項(xiàng)工藝具有集曝氣、定期反沖洗、高濾速的特點(diǎn)。本工程將首先采用曝氣生物濾池對氯堿化工廢水進(jìn)行初步處理，減小后續(xù)環(huán)節(jié)污水處理的負(fù)荷。本文將重點(diǎn)對氣水比和水力負(fù)荷對曝氣生物濾池污水處理效果的影響展開試驗(yàn)研究。

2.1 氣水比對污水處理效果的試驗(yàn)研究

所謂氣水比指的是采用曝氣生物濾池對污水進(jìn)行預(yù)處理時(shí)曝氣量與進(jìn)水流量之間的比例。從理論上講，氣水比不僅對反應(yīng)器的含氧量有影響；而且不同的氣水比對應(yīng)的填料表面的水力條件存在差異，從而對曝氣生物濾池的正常運(yùn)行具有一定的影響[3]。對氣水比分別為4∶1、5∶1、6∶1 時(shí)的處理能力進(jìn)行對比，基礎(chǔ)工藝參數(shù)設(shè)置如下：污水進(jìn)水流量為5 m3/h，水力停留時(shí)間為2 h，水力負(fù)荷為1.6 m3/（m2·h）。對系統(tǒng)運(yùn)行10 d 內(nèi)的進(jìn)、出水水質(zhì)進(jìn)行測定，包括不同氣水比下的COD、氨氮以及濁度去除率進(jìn)行對比，對比結(jié)果如表2 所示。

表2 不同氣水比對應(yīng)的處理效果

如表2 所示，隨著氣水比的增加，對應(yīng)COD 的去除率逐漸增加，但是，氣水比從4∶1 增加到6∶1 時(shí)COD 的去除率僅增加5.66%，也就是說，當(dāng)氣水比為4∶1 時(shí)對應(yīng)的COD 去除率已經(jīng)達(dá)到較高的水平；氨氮去除率逐漸小幅增加，可以說在三個(gè)不同比例的氣水比下對應(yīng)氨氮的去除率已經(jīng)達(dá)到一個(gè)相對穩(wěn)定的狀態(tài)；而濁度去除率逐漸減小[4]。所以，應(yīng)將曝氣生物濾池的氣水比控制在4∶1。

2.2 水力負(fù)荷對污水處理效果的影響

水力負(fù)荷可以直觀地反映曝氣生物濾池處理能力。水力負(fù)荷與進(jìn)水流量、水力停留時(shí)間有關(guān)，分別對水力負(fù)荷為1.9 m3/（m2·h）、2.2 m3/（m2·h）、2.5 m3/（m2·h），氣水比為4∶1 時(shí)對系統(tǒng)運(yùn)行10d 內(nèi)的進(jìn)、出水水質(zhì)進(jìn)行測定，包括不同水力負(fù)荷下的COD、氨氮以及濁度去除率進(jìn)行對比，對比結(jié)果如表3 所示。

表3 不同水力負(fù)荷對應(yīng)的處理效果

如表3 所示，隨著水力負(fù)荷的增加，對應(yīng)COD 的去除率處于動(dòng)態(tài)變化，但是幅度很小，也就是說，水力負(fù)荷對COD 去除率的影響不大；氨氮去除率逐漸小幅增加，但是水力負(fù)荷從1.9 m3/（m2·h）增加到2.5 m3/（m2·h）時(shí)，氨氮的去除率下降僅1.35%；濁度去除率逐漸小幅減小，但是水力負(fù)荷從1.9 m3/（m2·h）增加到2.5 m3/（m2·h）時(shí)，氨氮的去除率下降僅3.37%。綜上所述，隨著水力負(fù)荷的變化對應(yīng)污水處理效果變化不明顯?？紤]到處理成本以及工序的復(fù)雜程度，將水力負(fù)荷參數(shù)確定為1.9 m3/（m2·h）。

實(shí)踐表明，對應(yīng)的氣水比為4∶1，水力負(fù)荷為1.9 m3/（m2·h）時(shí)對應(yīng)出水的COD 值小于30 mg/L，氨氮質(zhì)量濃度小于10 mg/L，濁度在3 NTU～6 NTU 之間。上述處理后的水質(zhì)3 個(gè)指標(biāo)滿足GB/T 18920—2002 的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 反滲透系統(tǒng)試驗(yàn)研究

反滲透系統(tǒng)為對經(jīng)曝氣生物濾池處理后的出水進(jìn)行再次處理的裝置。為了保證反滲透系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需為其設(shè)置前端合理且有效的預(yù)處理系統(tǒng)。所謂預(yù)處理系統(tǒng)主要功能是防止后續(xù)膜的表面受到污染和結(jié)垢現(xiàn)象，避免后續(xù)膜出現(xiàn)一定程度的化學(xué)機(jī)械損傷。本工程為反滲透系統(tǒng)配套的預(yù)處理系統(tǒng)為多介質(zhì)過濾器和活性炭過濾器[5]。試驗(yàn)表明，在預(yù)處理系統(tǒng)的作用下可將污水中的懸浮顆粒降低至1NTU 以下。

本工程中所采用的反滲透系統(tǒng)由5 根膜元件通過串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)連接，經(jīng)反滲透系統(tǒng)處理后水質(zhì)的相關(guān)指標(biāo)如表4 所示。

表4 反滲透系統(tǒng)出水水質(zhì)指標(biāo)

試驗(yàn)表明，經(jīng)反滲透系統(tǒng)處理后出水水質(zhì)滿足GB/T 19923—2005 的要求。

4 結(jié)語

在日常生產(chǎn)和生活中勢必會產(chǎn)生一定量的生活污水和生產(chǎn)廢水。目前，針對生活污水的回用處理研究已經(jīng)取得一定的成績，而針對生產(chǎn)廢水尤其是化工生產(chǎn)廢水的回用處理還處于起步階段。本文以曝氣生物濾池和反滲透系統(tǒng)為核心的氯堿化工廢水的回用處理工藝展開研究，并總結(jié)如下：

1）當(dāng)氣水比為4∶1、水力負(fù)荷為1.9 m3/（m2·h）時(shí)對應(yīng)出水的COD 值小于30 mg/L，氨氮質(zhì)量濃度小于10 mg/L，濁度在3 NTU～6 NTU 之間。上述處理后的水質(zhì)的3 個(gè)指標(biāo)滿足GB/T 18920—2002 的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2）在反滲透預(yù)處理系統(tǒng)的作用下可保證進(jìn)入反滲透系統(tǒng)中水質(zhì)的濁度小于1 NTU，在反滲透系統(tǒng)的作用下出水水質(zhì)的COD、氨氮、氯離子以及電導(dǎo)率等指標(biāo)均滿足GB/T 19923—2005 的要求。