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化工廢水兩相厭氧 — 二級好氧處理技術(shù)研究及應(yīng)用

發(fā)布者：成都優(yōu)普環(huán)保設(shè)備工程有限公司 發(fā)布時(shí)間：2017/8/23 點(diǎn)擊次數(shù)：2471

化工廢水因種類多、排放量大、濃度高、水質(zhì)復(fù)雜、處理難度大而受到廣泛的關(guān)注。對于可生物降解性較好的化工廢水，國內(nèi)外廣泛采用生物處理工藝。 由于兩相厭氧技術(shù)具有處理效率高、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在各類化工廢水處理中的研究較多。二級好氧技術(shù)的第一級以高負(fù)荷運(yùn)行， 第二級以低負(fù)荷運(yùn)行，通過互不相關(guān)的兩套回流系統(tǒng)，使第一級和第二級的微生物群體特性不同， 有助于有機(jī)物的降解。 筆者將兩者組合形成兩相厭氧—二級好氧處理技術(shù)，通過現(xiàn)場中試確定工藝參數(shù)，并應(yīng)用于高濃度化工廢水處理工程。 1 材料與方法 1.1 實(shí)驗(yàn)裝置 兩相厭氧—二級好氧中試裝置設(shè)計(jì)規(guī)模為 480L/d。 兩相厭氧裝置中的產(chǎn)酸相采用 CSTR 反應(yīng)器，設(shè)有攪拌器，產(chǎn)甲烷相采用 EGSB 反應(yīng)器，設(shè)有循環(huán)系統(tǒng)；二級好氧均采用活性污泥法，其中一級好氧為高負(fù)荷設(shè)計(jì)，二級好氧為低負(fù)荷設(shè)計(jì)，設(shè)有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)。中試裝置工藝流程如圖 1 所示。 中試裝置主要設(shè)備規(guī)格如表 1 所示。 1.2 運(yùn)行參數(shù) 實(shí)驗(yàn)在蘇南某化工企業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行。 中試裝置置于室外，對原水溫度不進(jìn)行調(diào)控，實(shí)驗(yàn)期水溫在 20~28.5 ℃之間。 進(jìn)水量為 20 L/h，24 h 連續(xù)進(jìn)水，連續(xù)出水。 兩相厭氧系統(tǒng) COD 負(fù)荷為 5.6 kg/（m3·d），產(chǎn)甲烷反應(yīng)器循環(huán)回流比 700%； 一級好氧系統(tǒng) COD負(fù)荷為 1.472 kg/（m3·d），二級好氧系統(tǒng) COD 負(fù)荷為0.035 kg/（m3·d），一、二級好氧污泥回流比均為 500%。2009 年 9 月 6 日至 2009 年 11 月 8 日為實(shí)驗(yàn)期。 1.3實(shí)驗(yàn)水質(zhì) 該化工企業(yè)在油漆、涂料、樹脂和高沸點(diǎn)溶劑等產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生高濃度有機(jī)廢水。 通過檢測發(fā)現(xiàn)，廢水中含有多種有機(jī)物質(zhì)，主要有：甲醇、丁內(nèi)酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯、3-己烯酸二甲酯、2-己烯酸二甲酯、三羥甲基丙烷-1，2，3 - 三甲酸三乙酯、辛二酸二甲酯等。 此外，企業(yè)還有水環(huán)真空泵排水、初期雨水、少量廠內(nèi)生活污水等低濃度廢水排放。 實(shí)驗(yàn)原水為該化工企業(yè)高濃度有機(jī)廢水經(jīng)混凝沉淀后與低濃度廢水的混合廢水。 實(shí)驗(yàn)原水 COD 為 5 700~7 400 mg/L，BOD 為2 000~3 000 mg/L，pH 為 7.08~8.10。 COD 采用國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定，pH 采用玻璃電極法測定。 2 中試結(jié)果 2009 年 6 月底啟動(dòng)兩相厭氧裝置，酸化反應(yīng)器接種污泥取自一化工廠的水解酸化池， 投加量約100 L，產(chǎn)甲烷反應(yīng)器接種污泥取自另一化工廠厭氧池，投加量約 100 L；啟動(dòng)初期進(jìn)水用廢水配置而成，COD 3 000 mg/L 左右 ，并按 m（COD）∶m（N）∶m（P）=200∶5∶1 添加 N、P 等營養(yǎng)鹽， 控制 pH 為 7 左右，進(jìn)水量 280 L/h；16 d 后將進(jìn)水量增加至 480 L/d，進(jìn)水COD 提高到 6 000 mg/L 左右， 約 15 d 后出水 COD穩(wěn)定在 2 200~3 000 mg/L。 隨后啟動(dòng)二級好氧裝置，好氧接種污泥取自該廠原曝氣池， 兩相厭氧出水直接進(jìn)入好氧系統(tǒng)， 連續(xù)運(yùn)行 1 個(gè)月后好氧各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)正常，出水水質(zhì)穩(wěn)定。 2009 年 9 月 6 日起進(jìn)入正常實(shí)驗(yàn)階段。 2.1兩相厭氧系統(tǒng) 兩相厭氧系統(tǒng)進(jìn)出水 COD 如圖 2 所示。圖2兩相厭氧系統(tǒng)進(jìn)出水 COD實(shí)驗(yàn)期間兩相厭氧平均進(jìn)水 COD 為 6541.2mg/L，酸化階段平均出水 COD 為 6 186.8 mg/L， 產(chǎn)甲烷階段平均出水 COD 為 3071.2mg/L；酸化階段 COD 平均去除率為 5.4%， 產(chǎn)甲烷階段 COD 平均去除率為50.4%，整個(gè)兩相厭氧階段 COD 平均去除率為 53.0%。 2.2 二級好氧系統(tǒng)     實(shí)驗(yàn)期間二級好氧平均進(jìn)水 COD為 3 071.2 mg/L，第一級好氧平均出水 COD 為 146.1mg/L，第二級好氧平均出水 COD 為 93.4 mg/L；第一級好氧 COD 平均去除率為 95.2%，第二級好氧 COD 平均去除率為 36.1%，整個(gè)二級好氧系統(tǒng) COD 平均去除率為 97.0%。 2.3 兩相厭氧—二級好氧生化系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)中試裝置進(jìn)水溫度維持在20 ℃以上時(shí)，溫度變化對兩相厭氧—二級好氧生化系統(tǒng) COD 去除率影響較小， 整個(gè)生化系統(tǒng)的 COD去除率均高于 95%。 系統(tǒng)出水 COD 較穩(wěn)定，在 60~120 mg/L 之間，平均值為 93.4 mg/L，尚不能穩(wěn)定達(dá)到江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)《太湖地區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠及重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)主要水污染物排放限值》（DB 32/T1072—2007）的要求，因此，需要結(jié)合深度處理技術(shù)，進(jìn)一步降低水中污染物。 3工程化應(yīng)用 根據(jù)現(xiàn)場中試結(jié)果，以“兩相厭氧—二級好氧”為關(guān)鍵處理技術(shù)， 對該化工企業(yè)現(xiàn)有廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行提標(biāo)改造， 處理出水達(dá)到 DB 32/T1072—2007的要求。 該工程高濃度工藝廢水預(yù)處理設(shè)計(jì)處理能力為 50 m3/d，綜合廢水總設(shè)計(jì)處理能力為350 m3/d。 由此可見， 高濃度工藝廢水經(jīng)混凝沉淀去除膠體物質(zhì)和懸浮物后， 與低濃度廢水在混配池中混合后進(jìn)入兩相厭氧—二級好氧生化處理系統(tǒng)， 經(jīng)生物降解后進(jìn)入由活性炭濾池和硅藻土處理池組成的深度處理系統(tǒng)，確保處理出水達(dá)標(biāo)排放。兩相厭氧—二級好氧生化處理系統(tǒng)依照中試結(jié)果確定的工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。酸化池、產(chǎn)甲烷池和第一級好氧池新建， 第二級好氧池由原有生化池改造而成。 3.2運(yùn)行效果 經(jīng)過 3 a 的運(yùn)行，總體上處理系統(tǒng)穩(wěn)定，對水質(zhì)水量變化的適應(yīng)性強(qiáng)， 具有很強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷的能力。 活性炭濾池中裝填的活性炭是企業(yè)生產(chǎn)過程中使用過的廢活性炭，且從未進(jìn)行更換。  由此可見處理系統(tǒng)的 COD、BOD 去除率均很高， 顯示出該系統(tǒng)對有機(jī)污染物具有良好的去除能力。 長期運(yùn)行結(jié)果表明：當(dāng)廢水溫度維持在 20 ℃以上時(shí)，兩相厭氧—二級好氧生化系統(tǒng) COD 平均去除率可達(dá)到 98%以上。 當(dāng)廢水溫度低于 20 ℃時(shí)，需進(jìn)行加熱以確保生化系統(tǒng)處理效果。 而經(jīng)深度處理后的最終出水各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了 DB32/T1072—2007的要求。 3.3 運(yùn)行成本 以兩相厭氧—二級好氧為核心的集成處理工藝不僅具有良好的處理效果，而且運(yùn)行費(fèi)用較低，具有高效低耗的特點(diǎn)。 當(dāng)綜合廢水實(shí)際處理水量為 300m3/d 時(shí) ，人工費(fèi)為 600 元/d（定員 6 人 ，工資 3 000 元/月）、電費(fèi)為 1 536 元/d〔電價(jià) 0.8 元/（kW·h）〕、藥劑費(fèi)用為 398 元/d， 則直接運(yùn)行成本為 2 534 元/d，折噸水處理成本為 8.45 元。 其中兩相厭氧—二級好氧單元的處理成本約為 3.4 元/t， 相當(dāng)于去除 1 kgCOD 約為 0.50~0.58 元， 與提標(biāo)改造前相比降低約12%~24%，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。 4結(jié)論 （1）針對特定的化工廢水，兩相厭氧—二級好氧中試結(jié)果表明：當(dāng)兩相厭氧系統(tǒng) COD 負(fù)荷為 5.6kg/（m3·d），一級好氧系統(tǒng) COD 負(fù)荷為 1.47 kg/（m3·d），二級好氧系統(tǒng) COD 負(fù)荷為 0.035 kg/（m3·d），且廢水溫度高于 20 ℃時(shí)， 兩相厭氧系統(tǒng)平均 COD 去除率為 53%， 二級好氧系統(tǒng)平均 COD 去除率為97%，整個(gè)兩相厭氧—二級好氧生化系統(tǒng)的平均 COD 去除率高于 95%。 （2）采用 “混凝沉淀+兩相厭氧 —二級好氧+深度處理” 的集成工藝應(yīng)用于高濃度化工廢水處理工程，工程化應(yīng)用表明：該集成工藝具有處理效果好、耐沖擊、運(yùn)行穩(wěn)定、處理成本低的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)廢水溫度 維持在 20 ℃以上時(shí)，兩相厭氧—二級好氧生化系統(tǒng)COD 平均去除率達(dá) 98%以上， 再經(jīng)深度處理后，最終處理出水可以達(dá)到 DB 32/T 1072—2007 的要求。