某精細(xì)化工企業(yè)廢水處理工程實(shí)例

畢道文

（夏禾科技（江蘇）有限公司，江蘇泰州 225400）

精細(xì)化工廢水屬于較難處理的廢水，具有“波動(dòng)性大、生化性差、不易達(dá)標(biāo)”等問(wèn)題，一直以來(lái)，化工企業(yè)和設(shè)計(jì)單位等的科研工作者都在嘗試研發(fā)不同處理工藝和方法解決該問(wèn)題。

某精細(xì)化工企業(yè)主要生產(chǎn)電子化學(xué)品材料，生產(chǎn)過(guò)程中使用了大量有機(jī)化學(xué)品原料，導(dǎo)致該企業(yè)產(chǎn)生的廢水成分復(fù)雜、有毒有害，且水質(zhì)波動(dòng)性大，存在沖擊負(fù)荷。該企業(yè)廢水屬于高濃高鹽高氮的有機(jī)廢水，水質(zhì)可生化性差，是目前行業(yè)內(nèi)較難處理的工業(yè)廢水之一。

針對(duì)企業(yè)生產(chǎn)廢水的不同特點(diǎn)，采取“分類分質(zhì)”收集處理措施；高濃高鹽及特殊廢水必須進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理廢水再與廠區(qū)低濃水復(fù)配，滿足生化進(jìn)水要求后，再進(jìn)入生化系統(tǒng)處理，達(dá)標(biāo)后排放。

1 廢水來(lái)源及水質(zhì)、水量

該企業(yè)生產(chǎn)廢水主要包括高鹽廢水、高濃廢水、大孔樹(shù)脂脫附廢水、廢氣洗滌水及其他低濃水（車間設(shè)備清洗水、地面沖洗廢水、生活污水、初期雨水、冷卻塔排污水、質(zhì)檢中心污水、大孔樹(shù)脂冷卻廢水）。

高濃廢水主要污染物包含甲苯、二甲苯、N，N-二甲基乙酰胺、四氫呋喃、1，4-二氧六環(huán)、DMF、叔丁醇、甲醇、乙醇、氯化鈉、磷酸氫二鉀等；高鹽廢水主要污染物包含甲苯、二甲苯、N，N-二甲基乙酰胺、DMF、溴化鈉、乙醇、氯化鈉、叔丁醇鈉、磷酸氫二鉀等；大孔樹(shù)脂脫附廢水主要含二氯甲烷污染物；廢氣洗滌水含有甲醇、乙醇、甲苯、二甲苯等污染物；其他低濃水主要包含COD、SS等一般污染物。設(shè)計(jì)廢水處理量為100 m3/d，出水執(zhí)行園區(qū)污水處理廠接管標(biāo)準(zhǔn)和《化學(xué)工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 32/939—2020）表4有機(jī)特征污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)、水量和排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1〔1〕。

表1 廢水的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)、水量和排放標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Design influent quality，quantity and discharge standard of wastewater

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 確定廢水處理工藝

根據(jù)廢水水質(zhì)、水量及排放要求，企業(yè)委托設(shè)計(jì)單位對(duì)生產(chǎn)廢水進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)思路如下：

（1）高鹽廢水含鹽量較高（總鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%），采用蒸餾工藝能夠去除廢水中重組分鹽類物質(zhì)；樹(shù)脂脫附廢水含有易揮發(fā)的二氯甲烷污染物，采用蒸餾工藝能夠?qū)⑺械亩燃淄檗D(zhuǎn)化成廢氣進(jìn)入蓄熱式焚燒爐（RTO）裝置處理排放；同時(shí)，高鹽廢水COD較高，單獨(dú)蒸餾存在一定風(fēng)險(xiǎn)，與樹(shù)脂脫附廢水混和能稀釋高鹽廢水的有機(jī)物濃度，確保蒸餾系統(tǒng)的安全運(yùn)行。蒸餾后的廢水含有部分甲苯、二甲苯有機(jī)物，繼而需要隔油處理，最后進(jìn)入冷凝液收集池，與其他高濃廢水混勻后進(jìn)入Fenton氧化池進(jìn)行強(qiáng)化處理。

（2）高濃廢水和廢氣洗滌水都含有甲苯、二甲苯等有機(jī)物，須進(jìn)行隔油處理；另外，高濃廢水COD很高，不能直接進(jìn)入蒸餾系統(tǒng)，只能與其他廢水混合后再進(jìn)入Fenton氧化池。企業(yè)需進(jìn)行蒸餾、隔油、Fenton氧化預(yù)處理的廢水量不大，僅占總水量的5%～10%。若Fenton氧化出現(xiàn)不合格廢水（不滿足生化進(jìn)水要求），可以再次回流至前端冷凝水收集池，繼續(xù)循環(huán)處理，直到滿足后續(xù)生化系統(tǒng)進(jìn)水要求。

（3）以上幾股預(yù)處理后的廢水與其他低濃水按照一定比例混合調(diào)配后再進(jìn)入生化系統(tǒng)進(jìn)行深度處理；考慮到綜合廢水生化性一般，在進(jìn)入主體生化系統(tǒng)之前，增加水解酸化段以提高廢水的可生化性。另外，廢水中含有一定濃度的總氮，生化系統(tǒng)主體工藝擬采用兩級(jí)A/O。由于最終出水水質(zhì)指標(biāo)有總磷要求，所以經(jīng)過(guò)主體生化系統(tǒng)處理后的廢水還需要進(jìn)行加藥除磷處理，達(dá)標(biāo)后排入污水處理廠。廢水處理產(chǎn)生的污泥為危險(xiǎn)固廢，必須進(jìn)行“減量化、無(wú)害化”處置，采用疊螺機(jī)脫水后委托有資質(zhì)的單位處理。

綜上，該企業(yè)生產(chǎn)廢水主體工藝設(shè)計(jì)為“蒸餾+隔油+Fenton氧化+綜合調(diào)節(jié)+水解酸化+兩級(jí)A/O+混凝沉淀”，廢水處理工藝流程如圖1所示。

圖1 廢水處理工藝流程Fig. 1 Wastewater treatment process flow

2.2 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

（1）工藝廢水調(diào)節(jié)池。1座，尺寸5.5 m×2.0 m×6 m，鋼砼防腐、半地上式，有效容積55 m3；提升泵2臺(tái)（1用1備），Q=6 m3/h，H=25 m，配置防爆電機(jī)；pH計(jì)1臺(tái)；雷達(dá)液位計(jì)1臺(tái)，防爆等級(jí)為CT4。

（2）事故池。1座，尺寸6 m×6 m×6 m，鋼砼防腐、半地上式，有效容積200 m3；提升泵1臺(tái)，Q=20 m3/h，H=7 m，配套防爆電機(jī)，浮球液位開(kāi)關(guān)1臺(tái)。

（3）低濃水收集池。1座，尺寸7.2 m×5.0 m×6 m，鋼砼防腐、半地上式，有效容積174 m3；提升泵2臺(tái)（1用1備），Q=20 m3/h，H=7 m，配置防爆電機(jī)；雷達(dá)液位計(jì)1臺(tái)，防爆等級(jí)為CT4；內(nèi)設(shè)1套曝氣攪拌系統(tǒng)。

（4）蒸餾脫溶設(shè)施。1套，尺寸6.5 m×4.5 m×12 m，N=30 kW；1臺(tái)預(yù)熱器，換熱面積8 m3，材質(zhì)2205；1臺(tái)強(qiáng)制加熱器，換熱面積35 m3，列管式，材質(zhì)為管程 2205/殼程 CS；1臺(tái)強(qiáng)制分離器，規(guī)格D1 600 mm×4 500 mm，材質(zhì)2205；1臺(tái)尾氣冷凝器，換熱面積80 m3，材質(zhì)316L；1臺(tái)氣液分離器，規(guī)格D600 mm×800 mm，材質(zhì)316L；1臺(tái)強(qiáng)制循環(huán)泵，Q=500 m3/h，H=4 m，材質(zhì)2205；1臺(tái)出料泵，Q=1 m3/h，H=25 m，葉輪材質(zhì)2205；1臺(tái)冷凝水泵，Q=1 m3/h，H=25 m，葉輪材質(zhì)316L。

（5）冷凝液收集池。1座，尺寸5.5 m×2.0 m×6 m，鋼砼防腐、半地上式，有效容積55 m3；內(nèi)設(shè)提升泵2臺(tái)（1用1備），Q=6 m3/h，H=8 m，配置防爆電機(jī)；雷達(dá)液位計(jì)1臺(tái)，防爆等級(jí)為CT4。

（6）隔油池。1座，尺寸2 m×1 m×4 m，鋼砼防腐，有效容積5.2 m3；內(nèi)設(shè)刮油撇渣機(jī)1臺(tái)，有效液位 2.6 m，N=0.75 kW，配置防爆電機(jī)。

（7）Fenton反應(yīng)系統(tǒng)。1座調(diào)酸池，尺寸2 m×1 m×4 m，鋼砼防腐，有效容積7 m3，HRT=1 h。1座Fenton反應(yīng)池，尺寸2 m×2 m×4 m，鋼砼防腐，有效容積14 m3，HRT=2 h；內(nèi)設(shè)曝氣攪拌系統(tǒng)1套，水上碳鋼防腐，水下316L不銹鋼防腐。1座Fenton中和池，尺寸2 m×1 m×4 m，鋼砼防腐，有效容積7 m3，HRT=1 h；內(nèi)設(shè)曝氣攪拌系統(tǒng)1套，水上碳鋼防腐，水下316L不銹鋼防腐，防爆等級(jí)CT4；pH計(jì)1臺(tái)。1座Fenton沉淀池，尺寸1.5 m×1 m×4 m，鋼砼防腐，表面負(fù)荷0.67 m3/（m2·h），有效容積5 m3；配套2臺(tái)污泥泵，Q=3 m3/h，H=20 m；內(nèi)設(shè)中心導(dǎo)流筒、排水堰、排泥系統(tǒng)各1套。

（8）Fenton出水收集池。1座，尺寸2.8 m×2.4 m×6 m，鋼砼防腐、半地上式，有效容積37 m3；配套提升泵1臺(tái)，Q=6 m3/h，H=8 m，內(nèi)設(shè)浮球液位開(kāi)關(guān)1套。

（9）綜合調(diào)節(jié)池。2座（交替使用），總尺寸6 m×6 m×6 m，鋼砼帶蓋、半地上式，有效容積200 m3；內(nèi)設(shè)提升泵2臺(tái)，Q=5 m3/h，H=10 m；攪拌機(jī)2臺(tái)，N=1.5 kW，葉輪直徑260 mm，防爆等級(jí)CT4；pH計(jì)2臺(tái)，液位計(jì)和流量計(jì)各2臺(tái)。

（10）水解酸化池。1座，尺寸6 m×3 m×6 m，鋼砼帶蓋、半地上式，有效容積100 m3，HRT=24 h；內(nèi)設(shè)1套點(diǎn)式布水系統(tǒng)，采用304布水槽+鋼絲軟管+不銹鋼卡箍；1套TPY-PN排泥系統(tǒng)。

（11）一級(jí)A/O系統(tǒng)。一級(jí)A池1座，尺寸6 m×3 m×6 m，鋼砼帶蓋、半地上式，有效容積100 m3，HRT=24 h；內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺(tái)，N=0.85 kW，葉輪直徑260 mm。一級(jí)O池1座，尺寸9 m×6 m×6 m，鋼砼帶蓋、半地上式，有效容積297 m3，HRT=2.97 d；配套羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)（1用1備），Q=4.59 m3/min，P=68.6 kPa；配套隔音罩，與二級(jí)O池共用；硝化液回流泵1臺(tái)，規(guī)格Q=15 m3/h，H=7 m，回流比200%；內(nèi)置膜管曝氣器和生化填料各1套。

（12）二級(jí)A/O系統(tǒng)。二級(jí)A池1座，尺寸2.5 m×3 m×6 m，鋼砼帶蓋、半地上 式，有 效 容 積41 m3，HRT=9 h；內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺(tái)，N=0.37 kW，葉輪直徑220 mm。二級(jí)O池1座，尺寸7 m×3 m×6 m，鋼砼帶蓋、半地上式，有效容積115 m3，HRT=1.15 d；配套硝化液回流泵1臺(tái)，規(guī)格Q=10 m3/h，H=7 m，回流比200%；內(nèi)置膜管曝氣器和生化填料各1套。

（13）二沉池。1座，尺寸2.5 m×2 m×6 m，鋼砼帶蓋、半地上式，表面負(fù)荷0.83 m3/（m2·h）；配置污泥泵2臺(tái)（1用1備），Q=5 m3/h，H=10 m；內(nèi)設(shè)中心導(dǎo)流筒〔2〕、排水堰、排泥系統(tǒng)各1套。

（14）混凝處理系統(tǒng)。包含混凝反應(yīng)池和混凝沉淀池，混凝反應(yīng)池1座，尺寸2 m×1 m×4 m，鋼砼帶蓋、地上式，HRT=24 min；內(nèi)設(shè)攪拌機(jī)1臺(tái)，槳式，葉輪不銹鋼材質(zhì)，N=2.2 kW。混凝沉淀池1座，尺寸3.5 m×2 m×6 m，表面負(fù)荷0.6 m3/（m2·h），鋼砼帶蓋、地上式；配置排泥泵2臺(tái)（1用1備），Q=40 m3/h，H=7 m；內(nèi)設(shè)中心導(dǎo)流筒、排水堰、排泥系統(tǒng)各1套。

（15）中間水池。1座，尺寸2.8 m×1 m×6 m，鋼砼、地上式；配置排泥泵2臺(tái)（1用1備），Q=5 m3/h，H=38 m；內(nèi)設(shè)雷達(dá)液位計(jì)1臺(tái)。

（16）排放水池。1座，尺寸11 m×3.2 m×3 m，有效容積90 m3，鋼砼、埋地式；配置提升泵2臺(tái)（1用1備），Q=66 m3/h，H=10 m；內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C(jī)1臺(tái)，N=0.85 kW，葉輪直徑260 mm。

（17）污泥濃縮池。1座，尺寸3.8 m×1.5 m×6 m，有效容積41 m3，鋼砼帶蓋、地上式；配置排泥泵2臺(tái)（1用1備），Q=40 m3/h，H=15 m。

（18）疊螺脫水機(jī)。1臺(tái)，處理量10～20 kg/h（以DS計(jì)）。

3 工藝設(shè)計(jì)特點(diǎn)

（1）企業(yè)按照廢水“分類分質(zhì)”收集處理的原則，加強(qiáng)對(duì)各類廢水的收集管控并嚴(yán)格執(zhí)行，廢水預(yù)處理效果好，出水排放穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

（2）采用“蒸餾+隔油+Fenton氧化”預(yù)處理工藝，根據(jù)各股廢水處理需求，將不同廢水引入對(duì)應(yīng)單元處理，處理目標(biāo)明確，操作方便可控，處理效果好。

（3）蒸餾濃縮工藝適合高鹽廢水、含低沸點(diǎn)污染物廢水的處理。廢水在進(jìn)入蒸餾系統(tǒng)前，先進(jìn)入廢水調(diào)節(jié)池進(jìn)行pH及水質(zhì)調(diào)理，以滿足蒸餾系統(tǒng)進(jìn)水要求。進(jìn)入單效換熱器之前，廢水先由預(yù)熱器預(yù)熱，熱媒主要來(lái)自于冷凝水罐廢水，冷凝水溫度在80 ℃左右，既能滿足蒸餾預(yù)熱需要，同時(shí)也降低了后續(xù)進(jìn)水水溫。另外，單效換熱器與單效分離器可通過(guò)強(qiáng)制循環(huán)泵反復(fù)循環(huán)處理，蒸餾效果好，蒸餾冷凝比約為80%（冷凝水/原廢水），蒸餾殘液作為危廢處理。蒸餾設(shè)施可連續(xù)運(yùn)行，設(shè)施操作方便。

（4）隔油系統(tǒng)主要目的是去除廢水中的浮油污染物，廢水中很多輕組分污染物通過(guò)隔油池，利用刮油撇渣機(jī)將浮油去除。

（5）Fenton氧化不僅能降低COD，還能起到破環(huán)斷鏈的作用，尤其適合高COD、含大分子有機(jī)物廢水的預(yù)處理。Fenton氧化工藝設(shè)計(jì)有足夠的處理能力，當(dāng)Fenton氧化廢水不滿足進(jìn)入生化系統(tǒng)的要求時(shí)，可返回前端繼續(xù)加強(qiáng)處理。Fenton氧化工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單靈活，運(yùn)行可控，不僅可達(dá)到良好的處理效果，還能減少設(shè)施占地和節(jié)省成本。

（6）Fenton出水收集池和低濃水調(diào)節(jié)池分別用于暫存高、低濃度污水，作為生化系統(tǒng)前置緩沖池，便于綜合調(diào)節(jié)池水質(zhì)調(diào)配和水量控制需要。

（7）在生產(chǎn)工況波動(dòng)的情況下，容易出現(xiàn)車間工藝水濃度偏高或污水站出水不合格的問(wèn)題，事故池主要用于對(duì)這類水的收集暫存，避免對(duì)污水處理系統(tǒng)造成沖擊，同時(shí)為污水處理系統(tǒng)調(diào)整恢復(fù)爭(zhēng)取時(shí)間。

（8）綜合調(diào)節(jié)池用于高、低濃度污水復(fù)配或進(jìn)水，共2座調(diào)節(jié)池，1座用于高濃水和低濃水復(fù)配，1座用于生化系統(tǒng)均勻進(jìn)水。2座水池交替使用，為生化系統(tǒng)提供可控的進(jìn)水方式，確保出水能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

（9）水解酸化池主要用于提高綜合廢水的可生化性。本項(xiàng)目水解酸化不同于常規(guī)處理方式，主要采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式布水方式，一方面可使布水更加均勻，防止出現(xiàn)污泥死角；另一方面可使污泥與廢水更好地混合，使水解酸化池保持最佳上升流速，最佳上升流速又使水解酸化池保持在最佳運(yùn)行狀態(tài)，避免出現(xiàn)跑泥及浮泥，最大程度地減少進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)的有機(jī)物的量，降低后續(xù)工藝運(yùn)行負(fù)荷。水解酸化池?zé)o需安裝填料、攪拌機(jī)、污泥回流泵、沉淀池，土建占地小，投資及運(yùn)行費(fèi)用低。

（10）兩級(jí)A/O+二沉池主要是針對(duì)廢水總氮設(shè)計(jì)的。為降低廢水總氮和氨氮，可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況，向兩級(jí)A/O系統(tǒng)投加乙酸鈉和碳酸氫鈉。兩級(jí)A/O工藝成熟〔3〕，脫氮效果好，運(yùn)行穩(wěn)定。

（11）混凝沉淀池主要是針對(duì)廢水中總磷異常波動(dòng)設(shè)計(jì)的。通過(guò)向廢水中添加除磷劑、絮凝劑，去除部分有機(jī)物、SS及總磷，確保水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

4 實(shí)際運(yùn)行效果

該企業(yè)廢水處理項(xiàng)目在經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的調(diào)試運(yùn)行后，最終實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行穩(wěn)定且出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的效果。表2是企業(yè)與第三方監(jiān)測(cè)單位監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)匯總。

表2 廢水處理系統(tǒng)各單元出水水質(zhì)Table 2 Effluent quality of each unit of wastewater treatment system

高鹽廢水、樹(shù)脂脫附廢水采用“蒸餾+隔油+Fenton氧化”工藝預(yù)處理，高濃廢水、廢氣洗滌水采用“隔油+Fenton氧化”工藝預(yù)處理。由表1和表2可知，預(yù)處理對(duì)COD、總鹽、總磷、甲苯、二甲苯及二氯甲烷各類污染物處理效果顯著，去除率較高；預(yù)處理廢水與其他低濃水按一定比例復(fù)配，可滿足生化處理要求。采用“水解酸化+兩級(jí)A/O+混凝沉淀”工藝處理綜合廢水，廢水COD、氨氮、總氮去除率分別達(dá)到85%、80%、75%及以上，且出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。該企業(yè)生產(chǎn)廢水處理工藝設(shè)計(jì)可行，目前所有涉檢污染物均能滿足園區(qū)接管標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

污水處理設(shè)施總投資約600萬(wàn)元，包含設(shè)計(jì)、土建施工、安裝、設(shè)施采購(gòu)、調(diào)試等。本工程總運(yùn)行費(fèi)用為34.78元/m3，其中污泥處置費(fèi)占總費(fèi)用比例最大，其他費(fèi)用如電費(fèi)、人工費(fèi)、藥劑費(fèi)、蒸汽費(fèi)占比并不大（表3）。因?yàn)楸卷?xiàng)目總廢水處理量不大，在滿足達(dá)標(biāo)排放的前提下，應(yīng)盡可能節(jié)省運(yùn)行成本。

表3 廢水運(yùn)行費(fèi)用核算Table 3 Wastewater operation cost accounting

6 結(jié)論

針對(duì)高鹽廢水、高濃廢水、樹(shù)脂脫附廢水、廢氣洗滌水的不同水質(zhì)特點(diǎn)，將廢水進(jìn)行分類收集，并根據(jù)不同處理需求，選擇“蒸餾/隔油/Fenton氧化”組合工藝進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理廢水再與其他低濃水按照一定比例復(fù)配，滿足生化進(jìn)水要求后，再采用“水解酸化+兩級(jí)A/O+混凝沉淀”工藝處理綜合廢水是可行的。該工藝不僅適合處理較復(fù)雜水質(zhì)的廢水，還適合應(yīng)對(duì)波動(dòng)性大的生產(chǎn)工況；預(yù)處理效果顯著，綜合出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。綜合廢水COD、氨氮、總氮去除率分別達(dá)到85%、80%、75%及以上，處理排放水質(zhì)遠(yuǎn)低于園區(qū)污水處理廠接管標(biāo)準(zhǔn)，其他特征指標(biāo)也滿足《化學(xué)工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 32/939—2020）表4有機(jī)特征污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，適合同行業(yè)同類型企業(yè)參考和借鑒。