DSD酸(4，4一二氨基二苯乙烯一2，2一二磺酸)是重要的染料中間體，主要用來制造熒光增白劑、直接凍黃G、直接黃R、耐曬橙F3G和防蛀蟲劑等。在DSD酸生產(chǎn)過程中大約有90%的無機(jī)原料和10%的有機(jī)原料轉(zhuǎn)移到廢水中，COD為6000～8000mg/L，鹽度為6%～8%，色度為50000倍;廢水主要成分為帶硝基、氨基和磺酸基的芳香族有機(jī)化合物，BOD與COD比值僅為0.03，屬于極難生物降解的廢水。DSD酸生產(chǎn)廢水的水質(zhì)、水量較穩(wěn)定，但是色度和硫酸鹽濃度極高，N和P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏，廢水中含有毒有害物質(zhì)，在國(guó)內(nèi)尚無成功的處理實(shí)例。
1工程概況
1.1廢水水質(zhì)、水量及排放標(biāo)準(zhǔn)
偃師東園化工有限公司的生產(chǎn)廢水主要有兩股，一股為高鹽水，水量為100m3/d，pH值為4，含鹽量為10%～11%;一股為低鹽水，水量為100m3/d，pH值為1.5～2.5，含鹽量為2%～3%。待處理廢水為高鹽水和低鹽水按體積比為1：1混合的綜合廢水，具體水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。廢水經(jīng)處理后需達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978～1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
1.2工藝流程
工藝流程如圖1所示。
廠內(nèi)綜合廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池收集后通過泵提升至微電解反應(yīng)池，反應(yīng)出水經(jīng)過沉淀后，上清液進(jìn)入緩沖池，經(jīng)調(diào)節(jié)符合厭氧進(jìn)水條件后通過泵提升到UASB池，通過厭氧反應(yīng)去除絕大部分色度和一定的COD；UASB池出水自流進(jìn)人GBAF池，在此去除COD；好氧反應(yīng)出水經(jīng)高級(jí)氧化反應(yīng)進(jìn)一步處理后達(dá)標(biāo)排放。廢水處理過程中產(chǎn)生的污泥經(jīng)板框壓濾機(jī)脫水后外運(yùn)填埋。
2主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)
廢水處理系統(tǒng)主要包括微電解預(yù)處理、厭氧、好氧生化處理以及高級(jí)氧化深度處理四個(gè)部分。
2.1微電解池及調(diào)節(jié)池
調(diào)節(jié)池的主要作用是均質(zhì)均量，總?cè)莘e為6000m，池內(nèi)設(shè)污水泵2臺(tái)(1用1備)，Q=50ITI/h，H=140kPa。N=4kW。微電解池主要對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，以去除大部分SO一、色度、鹽度和COD。微電解池共2座，并聯(lián)運(yùn)行，設(shè)計(jì)HRT為8h，單座尺寸為7.2IT/x5.01'71×5.0in，其中每格前端預(yù)留寬度為1.2in的配水區(qū)，保護(hù)高度取0.5ITI，底部配水區(qū)高度為1.2131，上面保護(hù)水深為1.0131，鐵炭床裝填高度為2.3m，設(shè)計(jì)氣水比為20：1。
微電解池后端設(shè)絮凝沉降池對(duì)微電解出水進(jìn)行沉淀，加入飽和石灰水使廢水pH值達(dá)到l0，同時(shí)加入聚合氯化鋁(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)進(jìn)行混凝沉淀。混凝反應(yīng)區(qū)設(shè)計(jì)HRT為30min，池體尺寸為1.55mX2.05IllX2.10in，共2座，保護(hù)高度取0.3m，有效水深為1.8ITI，內(nèi)置攪拌機(jī)2臺(tái)，單臺(tái)功率為0.75kW，槳葉距池底高度為0.35Ill。采用中心傳動(dòng)輻流式沉淀池，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為1.0m/(m•h)，共2座，池體尺寸為.0In×3.9m，內(nèi)設(shè)懸掛式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)2臺(tái)，功率為0.37kW。沉淀池產(chǎn)生的污泥排放至污泥濃縮池。
2.2緩沖池
緩沖池1座，尺寸為10mX8.5InX5.0m，在緩沖池后端設(shè)置配水池和集水池各I座。配水池尺寸為8.0Ill×1.5mX5.0in，內(nèi)設(shè)攪拌機(jī)1臺(tái)，將廢水稀釋3倍，鹽度控制在2％以下，添加玉米漿補(bǔ)充碳源(酸性玉米漿亦可將廢水pH值調(diào)至7.0左右)，同時(shí)補(bǔ)充氮鹽、磷鹽和一定的微量元素；集水池尺寸為2.0in×1.5IllX5.0Ill，內(nèi)置蒸汽加熱器1套，利用廠區(qū)廢蒸汽將廢水水溫控制在28—32℃，池內(nèi)設(shè)污水泵2臺(tái)(1用1備)，Q：50m/h，=
180kPa，N=5.5kW。
2.3UASB池
采用UASB厭氧反應(yīng)池去除廢水中的色度和COD，將大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，以利于后續(xù)的好氧反應(yīng)。
UASB池有效水深為8.0m，有效容積為750In。，設(shè)計(jì)HRT為15h，設(shè)計(jì)上布水和下布水系統(tǒng)兩套，內(nèi)置專用三相分離器，接種玉米淀粉廠的厭氧顆粒污泥馴化。UASB池出水自流進(jìn)入GBAF池。
2.4GBAF池
GBAF池的主要作用是通過好氧微生物降解廢水中的污染物。GBAF池的有效水深為4.5m，有效容積為1728m，容積負(fù)荷為1.0～1.5kgCOD/(m•d)，停留時(shí)間為32h，有效接觸時(shí)間為16h，半地下式鋼混結(jié)構(gòu)，分4組6級(jí)運(yùn)行，單個(gè)GBAF池的尺寸為4m×4inX5in，G—BAF池前四級(jí)裝填軟性填料640m。，后兩級(jí)裝填高效懸浮專用載體，載體高度為3.013q，載體量為384m，投加高效專用微生物384kg。
GBAF池底安裝膜片式曝氣器，溶解氧控制在2～4mg/L。底部設(shè)置排泥管、排空管，污泥排入污泥濃縮池濃縮。濃縮污泥一部分經(jīng)板框壓濾機(jī)脫水后外運(yùn)填埋，一部分污泥回流至GBAF池前端與廢水充分混合，作為預(yù)氧化菌種。設(shè)羅茨鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)(1用1備)，Q=22.82in/rain，P=58.8kPa，N=37kW。
2.5微電解一高級(jí)氧化池
微電解池1座，尺寸為5m×6.2m×5.0113，HRT為2.2h，池內(nèi)裝填體積比1：1的廢棄鐵屑和活性炭顆粒，采用自動(dòng)通氣反沖，氣水比為10：1。氧化反應(yīng)池1座，尺寸為5ITI×6.2ITI×5.0m，HRT為2.2h，采用鼓風(fēng)曝氣，氣水比為10：1。沉淀池的主要作用是通過投加混凝劑去除微電解出水中的SS，同時(shí)可降解部分COD和色度。沉淀池前設(shè)置攪拌區(qū)，補(bǔ)充添加混凝劑和助凝劑�；炷磻�(yīng)區(qū)設(shè)計(jì)HRT為40min，尺寸為2.701TIX3.20nl×2.65m，1座，保護(hù)高度取0.3m，有效水深為2.35m，內(nèi)置攪拌機(jī)2臺(tái)，單臺(tái)功率為3.0kW，槳葉距池底高度為0.35m。采用中心傳動(dòng)輻流式沉淀池，1座，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為1.0m/(m•h)，尺寸為8.0I'I1×4.01"11，內(nèi)設(shè)懸掛式中心傳動(dòng)刮泥機(jī)1臺(tái)，功率為0.37kW。沉淀池產(chǎn)生的污泥排至污泥濃縮池。
2.6污泥濃縮池
污泥濃縮池尺寸為03.5ITIX5.5m，半地下式鋼混結(jié)構(gòu)，2座。上清液自流至調(diào)節(jié)池。
3調(diào)試及運(yùn)行情況
廢水經(jīng)單機(jī)設(shè)備試車和系統(tǒng)設(shè)備聯(lián)動(dòng)試車運(yùn)行穩(wěn)定后進(jìn)行工藝調(diào)試，從2007年8月開始，歷時(shí)約11個(gè)月，然后進(jìn)入連續(xù)滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，至2008年12月已經(jīng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行5個(gè)月。綜合廢水經(jīng)過調(diào)節(jié)池收集、充分混勻后進(jìn)入微電解池。由于原水pH值為3，恰為微電解反應(yīng)的最佳pH，在曝氣量充足的情況下可以達(dá)到最佳處理效果。內(nèi)電解出水pH值為7，加入飽和石灰水調(diào)節(jié)pH值到10，主要有如下優(yōu)點(diǎn)：①Fe和Fe¨在堿性條件下形成絮凝劑，對(duì)色度和COD加以去除；②石灰水中的ca與廢水中的s0一形成硫酸鈣沉淀，極大地降低了原水中SO一濃度，有利于厭氧處理效果和處理量的提高；③調(diào)節(jié)池廢水pH值達(dá)到10，可以保證廢水經(jīng)過3倍稀釋后達(dá)到厭氧進(jìn)水的最佳pH值范圍(6.4～6.8)，可以省去厭氧進(jìn)水pH調(diào)節(jié)程序；④氫氧化鈣本身也是一種無機(jī)絮凝劑，能夠有效地去除色度和COD。由于原水色度和硫酸鹽濃度極高，因而還需加入PAC和PAM進(jìn)行混凝沉淀，以降低后續(xù)生化處理單元的負(fù)荷，降低運(yùn)行成本。為保證后段厭氧工藝的穩(wěn)定運(yùn)行，在前端一定要加強(qiáng)廢水水質(zhì)調(diào)節(jié)，主要包括pH調(diào)節(jié)、營(yíng)養(yǎng)鹽調(diào)節(jié)和含鹽量調(diào)節(jié)三大部分。緩沖池中廢水鹽度高達(dá)3％，硫酸鹽濃度高達(dá)10000mg/L，厭氧菌種無法耐受此種水質(zhì)環(huán)境，故需對(duì)原水進(jìn)行稀釋，使鹽度調(diào)節(jié)在1％左右，硫酸鹽為3000mg/L左右。調(diào)試過程中添加酸性玉米漿和自來水將pH值調(diào)至6.4～6.8；原水中的COD主要為難降解有機(jī)物，稀釋后進(jìn)水COD濃度更低，難以滿足厭氧生物反應(yīng)需要，故采用附近淀粉廠的濃縮玉米漿作為外碳源，無需另外添加氮鹽和磷鹽；為提高厭氧菌種對(duì)色度的處理效果，調(diào)試的前180d按比例補(bǔ)充微量元素，后期穩(wěn)定運(yùn)行階段逐漸降低微量元素投加量；原水含鹽量較高，啟動(dòng)初期將進(jìn)水含鹽量控制在0.5％左右，穩(wěn)定運(yùn)行后調(diào)節(jié)到1.5％左右，控制進(jìn)水最大含鹽量不超過2％。
為了縮短污泥馴化時(shí)間，調(diào)試運(yùn)行采取UASB和GBAF分別單獨(dú)馴化的方式。UASB的馴化采用直接接種顆粒污泥和一次性投加高負(fù)荷COD的方式，即先用可生化性較好的高濃度玉米漿作為碳源配水培養(yǎng)馴化顆粒污泥。然后逐漸減少有機(jī)碳源含量并增加染料廢水比例，穩(wěn)定運(yùn)行后在保證厭氧處理效果的前提下，降低玉米漿的添加量，將厭氧進(jìn)水COD控制在1000rag/L左右。GBAF工藝單元的調(diào)試主要分為接種馴化、增負(fù)荷運(yùn)行和連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行3個(gè)階段。接種污泥為高效微生物和復(fù)合酶制劑，屬于工程菌。由于GBAF直接承接厭氧出水，其進(jìn)水水質(zhì)由厭氧出水決定，因此采用連續(xù)進(jìn)水掛膜方式進(jìn)行啟動(dòng)和馴化，約10d后基本完成微生物的馴化和掛膜，后期隨著厭氧進(jìn)水水質(zhì)的不斷調(diào)節(jié)，逐步達(dá)到正常穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。
盡管UASB出水中S濃度較高，由于GBAF好氧工藝中應(yīng)用功能性載體固定高效微生物，可耐受廢水中較高濃度硫化物毒性，從而進(jìn)一步去除廢水中的COD，而常規(guī)好氧微生物即使在較低硫化物濃度下也無法生存；另外，在好氧處理過程中，若曝氣不足則硫化物無法完全吹脫，會(huì)干擾COD的測(cè)定；若曝氣過度，則因厭氧出水中的顯色物質(zhì)被重新氧化，導(dǎo)致出水色度嚴(yán)重超標(biāo)。因此，調(diào)整適當(dāng)?shù)钠貧饬砍蔀楹醚醭孬@得最佳處理效果的關(guān)鍵因素之一。
考慮到DSD酸廢水的復(fù)雜性，單一的生物處理方法并不能將其完全處理到達(dá)標(biāo)排放，因此將微電解一Fenton氧化技術(shù)引入其中，進(jìn)一步脫色和降解COD。通過調(diào)節(jié)微電解池的pH。不但可以充分利用微電解本身對(duì)出水的降解和脫色作用，而且微電解反應(yīng)產(chǎn)生適量的Fe，省去了Fe的投加，降低了運(yùn)行成本。
Fenton試劑以H202和Fe“為主體，H02在Fe的催化作用下產(chǎn)生大量•OH，可將有機(jī)物氧化和礦化，從而有效降解廢水中的COD和色度。Fen.ton池出水通過投加石灰調(diào)節(jié)pH，投加PAM絮凝沉淀后，色度和COD去除率分別可達(dá)到90％和80％以上。由于微電解池采用鼓風(fēng)攪拌的形式，且廢水pH值控制在3.0左右，有效地解決了鐵屑板結(jié)和鈍化的問題；調(diào)試過程中要注意根據(jù)水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)H：O：的投量，合適的投加量不但可以確保處理效果，還可以節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。
4運(yùn)行效果
該工程于2007年8月初開始調(diào)試，2008年6月底達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)際運(yùn)行效果見表2。
5經(jīng)濟(jì)分析
電價(jià)按0.50(kW•h)計(jì)，電費(fèi)為2.427元/m；藥劑費(fèi)為9.220元/m(鹽酸：300元/d，玉米漿：60d，微量元素：60d，30％的雙氧水：1200d，生石灰：60d，PAC和PAM：120元/d，鐵屑：44d)；蒸汽費(fèi)為2.005fv_/m；定員6人，工資按800(月•人)計(jì)算，人工費(fèi)為0.80m；檢修維護(hù)費(fèi)、管理和其他費(fèi)由公司統(tǒng)一負(fù)責(zé)，不計(jì)費(fèi)用；稀釋用水為自備井水，不計(jì)費(fèi)用。直接運(yùn)行費(fèi)用為14.452元/m。
該廢水處理系統(tǒng)正常運(yùn)行后，每年減少COD排放量為360t(水量按滿負(fù)荷200m/d、運(yùn)行時(shí)間按360d/a計(jì))，有效減少了對(duì)環(huán)境的污染。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
6結(jié)果與討論
①采用微電解/UASB/GBAF/微電解一高級(jí)氧化為主體的工藝，可以有效地處理DSD酸廢水，出水COD和色度平均濃度分別為69mL和30倍，可穩(wěn)定達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
②微電解反應(yīng)池可有效降低廢水中的COD、色度、含鹽量及SO：一濃度，有利于后續(xù)生物處理效果的穩(wěn)定；考慮到廢水組分復(fù)雜、含鹽量較高，因此增設(shè)配水池和集水池各一座，主要用于pH、含鹽量、進(jìn)水COD和溫度調(diào)節(jié)，保證了厭氧處理的進(jìn)水條件，配水中添加玉米漿作為有機(jī)碳源，運(yùn)行費(fèi)用低；直接一次性投加足量的厭氧顆粒污泥，啟動(dòng)速度快，效果好；GBAF前4級(jí)裝填軟性填料，用于對(duì)厭氧出水進(jìn)行初步好氧處理，保證后續(xù)GBAF池在較低進(jìn)水COD濃度下運(yùn)行，避免了堵塞；利用微電解一高級(jí)氧化工藝對(duì)生物處理出水進(jìn)行深度處理，綜合利用微電解本身對(duì)出水的降解和脫色作用以及微電解反應(yīng)產(chǎn)生適量的Fe，在降低運(yùn)行成本的同時(shí)確保出水達(dá)標(biāo)排放。
③厭氧池的運(yùn)行需要保持適當(dāng)?shù)臏囟�、pH及營(yíng)養(yǎng)鹽條件，實(shí)際調(diào)試運(yùn)行過程中操作和控制比較復(fù)雜；GBAF工藝對(duì)厭氧出水中的COD去除率低，而且出現(xiàn)返色現(xiàn)象，這是工程中最大的失誤；工程實(shí)際需氧量與理論計(jì)算值差別較大，風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)風(fēng)量過大，導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用增加；微電解一高級(jí)氧化深度處理工藝的鐵屑消耗過快，需要定期補(bǔ)充，而且出水采用添加石灰乳調(diào)節(jié)pH，污泥產(chǎn)量大。
④該工程實(shí)例為DSD酸廢水處理提供了一個(gè)初步可行的思路，但從系統(tǒng)整體運(yùn)行來看，存在投資大、運(yùn)行費(fèi)用高且處理水量不穩(wěn)定等問題，廢水處理工藝有較大優(yōu)化和調(diào)整的空間。
