Fenton_水解酸化_厭氧接觸_接觸氧化工藝處理高鹽生產(chǎn)廢水

1、 o 工業(yè)給排水Fenton 水解酸化 厭氧接觸 接觸氧化工藝處理高鹽生產(chǎn)廢水許 勁1, 2趙緒光1, 2洪國強1, 2董曉夢3 李家祥3(1重慶大學(xué)城市建設(shè)與環(huán)境工程學(xué)院, 重慶 400045; 2重慶大學(xué)三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境教育部重點實驗室, 重慶 400045;3南京綠島環(huán)境工程有限公司, 南京 210046摘要 高鹽廢水中的高含鹽量對微生物的生長有較強的抑制作用, 增加了其生物處理的難度。重慶某化工廠日排成分復(fù)雜的高鹽高濃度生產(chǎn)廢水, 其COD Cr 5163g /L, 氯化物7591g/L 。通過馴化耐鹽微生物作為主體菌種, 采用Fenton 水解酸化 厭氧接觸 接觸氧化組合工藝, 出水

2、各項指標(biāo)均達到 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) (GB 8978 1996 三級標(biāo)準(zhǔn)。關(guān)鍵詞 高鹽廢水 耐鹽微生物 Fenton 接觸氧化1 工程概況 重慶某精細化工廠主要生產(chǎn)羧甲基纖維素鈉(Carbox y M ethy l Cellulose, 簡稱CM C , 其生產(chǎn)工藝為:堿化 醚化 中和洗滌精制 離心 耙干 烘干 粉碎拼混 產(chǎn)品。CMC 是天然纖維素經(jīng)化學(xué)改性后獲得的一種水溶性好的聚陰離子化合物, 能吸水膨脹, 形成透明的粘稠膠液, 廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、牙膏等行業(yè)。其排放的高濃度生產(chǎn)廢水含鹽量高、難以生物降解, COD Cr 5163g /L, 氯化物7591g/L, NaCl 約113g /L

3、, 乙醇酸鈉約65g /L, 呈黃褐色, 水質(zhì)水量變化較大。這部分廢水必須先采用物理化學(xué)方法進行預(yù)處理, 去除難生物降解物質(zhì)并提高廢水的可生化性。高鹽廢水一直是廢水處理的難點, 以前通常采用物理化學(xué)法處理, 因為高鹽環(huán)境及鹽度的變化對生物處理有抑制作用, 導(dǎo)致有機物去除率下降, 增大生物處理的難度16。但物化法處理費用太高, 如何將物理化學(xué)法與生物處理法相結(jié)合實現(xiàn)高效降解高鹽廢水污染物也因此成為研究熱點1, 4, 6。目前在高鹽廢水生物處理的研究與應(yīng)用中, 又可分為利用耐鹽菌與利用嗜鹽菌兩種不同方式, 本工程主要利用耐鹽菌不脫鹽進行生物處理?？紤]到該廠的長遠發(fā)展, 廢水處理工程按1137. 5

4、m 3/d 規(guī)劃, 分2期實施, 一期設(shè)計水量為650m 3/d, 其中高濃度廢水150m 3/d, 低濃度廢水500m 3/d 。一期工程設(shè)計水量和水質(zhì)參數(shù)見表1, 出水執(zhí)行 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) (GB 8978 1996 三級標(biāo)準(zhǔn)。由于現(xiàn)階段該廠只上了三分之一的生產(chǎn)線, 所以表1 工程設(shè)計水量和水質(zhì)參數(shù)項目水量/m 3/d COD C r /g/L NaCl /g/L 乙醇酸鈉/g/L 氧化物/g/L Na +/g/L pH高濃度廢水15051631136568. 5362. 7低濃度廢水5002. 5混合廢水65018. 4626. 071515. 8114. 4768圖1 廢水處理主要工

5、藝流程實際處理水量180200m 3/d 。2 廢水處理工藝流程(見圖13 工藝說明及主要構(gòu)筑物(1 Fenton 氧化池。1座, 尺寸2. 5m 2. 9m 5m 。經(jīng)Fenton 氧化, 廢水中難生物降解有機物得到降解或去除, 可生化性提高。其進水COD Cr 4080g /L, 進水含鹽量110170g/L, pH 為9. 510. 5, 需加酸控制pH 為34。然后按比例投加H 2O 2和Fe 2SO 4進行Fenton 反應(yīng), 整個過程需機械攪拌。廢水經(jīng)Fenton 氧化后呈酸性, 需加堿液中和至中性, 同時曝氣使其混合均勻。 給水排水 Vol 37 2 2011(2 均質(zhì)池。1座,

6、 尺寸9. 3m 8. 1m 6. 7m, H RT 18. 6h 。高濃度廢水經(jīng)Fenton 氧化系統(tǒng)處理后自流至均質(zhì)池, 同時將含鹽量視為零的生活污水抽至其中, 設(shè)曝氣管進行攪拌、均和?？梢跃馑|(zhì)的鹽度、濃度、溫度、pH 等, 避免水質(zhì)出現(xiàn)較大波動, 造成對后續(xù)處理的沖擊。由于混合廢水仍然缺乏氮磷, 需適當(dāng)添加尿素和磷酸二氫鈣等。(3 水解酸化池。1座, 尺寸13m 3. 5m 9m, HRT 15h, 容積負荷9. 5kgCOD Cr /(m 3 d 。采用上向流式池型, 底部由穿孔管進水, 表層由穿孔管出水, 末端設(shè)配水井, 配水井重要用于厭氧接觸池污泥回流、酸堿以及微量營養(yǎng)元素的投

7、加。池內(nèi)設(shè)置彈性填料, 以增大微生物濃度, 主要利用生物膜對廢水中的大分子物質(zhì)及難降解有機物進行水解, 提高廢水可生化性, 并增強系統(tǒng)的抗沖擊負荷能力。其工藝段重點在于污染物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的改變。(4 厭氧接觸池。上向流式池型, 1座, 尺寸13m 13m 9m , H RT 56. 2h, 容積負荷2. 3kg COD Cr /(m 3 d 。分16格, 采用4個同型號的脈沖式布水裝置均勻布水, 脈沖式工作, 同時具有攪拌污泥的功能, 脈沖時使污泥處于懸浮狀態(tài), 使進水與污泥顆粒充分接觸。池內(nèi)上部裝有彈性填料, 將廢水中的顆粒污泥截留, 以增加系統(tǒng)生物量, 提高處理效率。表層以穿孔管收集

8、上清液自流至厭氧沉淀池。(5 接觸氧化池。1座, 尺寸16. 4m 8. 3m 5. 8m, HRT 29. 2h, 容積負荷0. 8kgCOD Cr /(m 3 d 。接觸氧化池主要用于去除有機物, 池內(nèi)設(shè)置軟性填料, 并淹沒在廢水中, 填料上長滿生物膜, 廢水與生物接觸過程中, 水中的有機物被微生物吸附、氧化分解和轉(zhuǎn)化為新的生物膜。從填料上脫落的生物膜, 隨水流到沉淀池后, 部分回流, 部分排入污泥處理系統(tǒng), 廢水得到凈化。設(shè)在池底的不銹鋼穿孔布氣管曝氣, 出水DO 控制在23mg /L 。(6 絮凝反應(yīng)沉淀池。1座, 尺寸1. 5m 3. 5m 5m, 按質(zhì)量比25 1投加PAC 和PA

9、M , 一般PAM 連續(xù)投加, 好氧沉淀池出水COD Cr 未達設(shè)計值時再投加PA C 。末端設(shè)齒形出水堰出水。(7 污泥處理系統(tǒng)。由物化集泥池、生化集泥池和污泥濃縮池組成。物化污泥池主要收集Fenton 沉淀池排出的污泥, 生化污泥池則收集厭氧沉淀池、好氧沉淀池和絮凝反應(yīng)沉淀池的污泥。濃縮池1座, 尺寸6. 9m 3. 7m 4m , 經(jīng)過約10h 沉淀, 上清液排至調(diào)節(jié)池2中, 底部污泥自流至污泥儲泥池, 然后經(jīng)由螺桿泵抽送至壓濾機中, 壓出的干污泥外運或另行處置。4 廢水處理系統(tǒng)調(diào)試運行該工程2009年6月開工建設(shè), 2009年8月完工。系統(tǒng)調(diào)試期間經(jīng)歷了CM C 泄漏和強堿泄漏兩次重大

10、事故, 導(dǎo)致耐鹽菌大量死亡, 厭氧系統(tǒng)不得不重新培養(yǎng)耐鹽菌, 在此期間好氧系統(tǒng)超負荷運行, 出水基本達標(biāo), 但電耗較高。經(jīng)過半年左右的調(diào)試運行, 出水完全達到 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) (GB 8978 1996 三級標(biāo)準(zhǔn)。4. 1 耐鹽微生物馴化培養(yǎng)采用重慶市雞冠石污水處理廠脫水污泥作為菌種進行馴化, 厭氧耐鹽菌和好氧耐鹽菌的馴化同時啟動, 獨立實施完成。水解酸化池與厭氧池作為一個整體考慮。系統(tǒng)啟動初期, 一次性投足接種污泥, 本項目水解酸化池30t, 厭氧接觸池110t, 投加量為池容的30%50%。進入生物處理系統(tǒng)的廢水, 控制COD Cr 在8001500m g/L, 容積負荷0. 31kg

11、COD Cr /(m 3 d , 這樣有利于微生物的篩選。當(dāng)COD Cr 去除率達到80%以后, 才提高負荷。系統(tǒng)啟動初期含鹽量應(yīng)控制在4000mg /L, 并以10002000m g/L 的含鹽量梯度逐步提高廢水含鹽量, 以逐漸馴化出能適應(yīng)工程設(shè)計要求的耐鹽微生物。當(dāng)生物池內(nèi)填料上掛有厚厚的生物膜、出水較清澈并能達標(biāo)時, 標(biāo)志掛膜成功, 水解酸化池和厭氧接觸池馴化工作完成。接觸氧化池啟動初期, 一次性投足接種污泥30t, 污泥缺氧時間不得超過12h 。污泥投入后, 首先進行悶曝并及時加入糞便水以恢復(fù)污泥活性。悶曝24h 后, 同樣加入易生物降解污水, 控制COD Cr 為8001500m g

12、/L, 若微生物適應(yīng)良好, 則每36d 按10002000mg /L 的含鹽量梯度提高廢水鹽度, 必要時投加營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素。當(dāng)COD Cr 去除率達到80%、好氧沉淀池出水清澈時, 可認為好氧生物膜培養(yǎng)基本結(jié)束。在整個培菌過程中, 進水含鹽量的相對穩(wěn)定至 o 關(guān)重要。當(dāng)含鹽量提升至2%3%時, 整個處理系統(tǒng)敏感又脆弱, 處理出水不易穩(wěn)定。鑒于CMC 廢水的特性, 建議將實際進水含鹽量控制在2%左右, 可保證整個處理系統(tǒng)運行穩(wěn)定, 出水達標(biāo)。4. 2 工程試運行試運行階段, 將水解酸化池、厭氧接觸池和接觸氧化池連通同步運行, 主要是通過周期性提高進水有機物負荷, 使整個處理系統(tǒng)逐漸步入生產(chǎn)性

13、運行, 同時注意廢水中碳、氮、磷的合理比例和微量元素的投加, 及時發(fā)現(xiàn)并解決試運行過程中出現(xiàn)的各種問題, 并不斷完善各種防范與應(yīng)對措施。當(dāng)接觸氧化池生物鏡檢觀察到原生動物如鐘蟲等較多、出水水質(zhì)穩(wěn)定達標(biāo)時, 即可進入正式運行階段。4. 3 工程驗收重慶市環(huán)境監(jiān)測中心于2010年3月對本項目驗收。驗收監(jiān)測期間, 生產(chǎn)廢水最終處理出水中污染物最大日均濃度分別為COD Cr 236mg/L, BOD 564. 9mg/L, 氨氮4. 59mg/L(詳見表2 , 均未超出 污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn) (GB 8978 1996 三級標(biāo)準(zhǔn)限制, 同時符合雞冠石污水處理廠進水水質(zhì)要求, 驗收合格。表2 主要構(gòu)筑物進出

14、水水量與水質(zhì)項目水量/m 3/d COD C r /mg/L BOD 5/mg/L 氨氮/mg/L 氯化物/m g/L pH236 64. 94. 5997708. 12標(biāo)準(zhǔn)限值500300695 經(jīng)濟分析該廢水處理工程按一期設(shè)計, 二期另建, 其中混凝土池按350元/m 3考慮, 房屋按860元/m 2考慮。調(diào)節(jié)池1、調(diào)節(jié)池2、均質(zhì)池、物化集泥池、生化集泥池、濃縮池、儲泥池及所有配套房屋都按兩期共用一次設(shè)計、施工到位, 其余處理單元按照一期設(shè)計?？偼顿Y626萬元, 其中土建236萬元, 設(shè)備262. 4萬元, 其他費用127. 6萬元。本項目總運行費用約為4. 18元/m 3, 不含設(shè)備折舊

15、費, 其中人工費0. 51元/m 3, 動力費1. 12元/m 3, 藥劑費2. 30元/m 3, 運行維護費0. 25元/m 3。6 小結(jié)(1 常規(guī)生物處理系統(tǒng)通過適當(dāng)馴化后能夠處理高鹽廢水, 但馴化菌種的耐鹽度有限, 而且馴化時間長, 易受沖擊。應(yīng)注意實際進水水質(zhì)的變化, 并保證均質(zhì)池的含鹽量穩(wěn)定。(2 在接觸氧化工藝中, 生物膜是降解有機物的主體。生物膜的耐鹽能力大于活性污泥, 利用生物膜法可提高耐鹽菌濃度, 延長其停留時間, 避免耐鹽菌的流失。(3 高鹽污泥沉降性能較差, 應(yīng)注意合理設(shè)計沉淀池, 適當(dāng)增加沉淀時間。(4 Fenton 氧化預(yù)處理難降解廢水可提高廢水的可生化性, 物化+生

16、化組合法可以合理價格處理高鹽高濃度工業(yè)廢水, 并能達標(biāo)排放。(5 本項目為高鹽廢水處理, 當(dāng)采用 水質(zhì)化學(xué)需氧量的測密重鉻酸性法 (GB 11914 89 測定COD Cr 時受Cl -影響較大, 不易測準(zhǔn), 建議改進高鹽廢水COD 的測定方法, 或用TOC 等水質(zhì)指標(biāo)替代。參考文獻1Lefeb vre O, M oletta R . T reatm ent of organic pollution in industrial saline w as tew ater:a literature review.WaterResearch, 2006, 40:367136822 Abou-E le

17、la S I, Kamel M M , Faw zy M E. Biological treatmentof s alin e w as tew ater u sing a salt -tolerant microorganism. Desalination , 2010, 250(1 :153 Ch ow dhu ry P, ViraraghavanT, S rinivasanA.Biologicaltreatment processes for fish pr ocess ing w as tew ater-A review. Biores ou rce T echnology, 2010, 101(2 :4394494 T uin B J , Geerts R, W es terink J B, , et al. Pretreatment andbiotreatmen t of s alin e