農(nóng)藥含酚廢水處理工藝

酚是工業(yè)生產(chǎn)廢水中毒性高、難降解有機(jī)物之一，含酚廢水不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，造成農(nóng)業(yè)、漁業(yè)的損失，而且危害人類(lèi)的健康〔1〕，含酚廢水的治理得到世界各國(guó)的廣泛重視。目前國(guó)內(nèi)外處理含酚廢水的常見(jiàn)方法主要有物理法〔2〕、化學(xué)法〔3〕和生化法〔4, 5〕及組合工藝〔6, 7〕等。某試驗(yàn)工場(chǎng)是科研、生產(chǎn)型的化學(xué)工業(yè)基地，其生產(chǎn)廢水含有酚、苯、二甲苯等有機(jī)物以及酸性廢水，考慮到受納水體是農(nóng)灌水溪，且工場(chǎng)地處縣城關(guān)鎮(zhèn)，必須對(duì)排放的廢水進(jìn)行治理。工場(chǎng)根據(jù)生產(chǎn)廢水的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套采用一級(jí)厭氧處理、二級(jí)生物接觸氧化、反應(yīng)絮凝的生化—氧化—絮凝沉淀污水處理系統(tǒng)，運(yùn)行初期達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，但由于該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，一部分設(shè)備老化，尤其污泥（細(xì)菌）的培養(yǎng)與馴化仍然存在較大的問(wèn)題，處理系統(tǒng)不能正常運(yùn)行，為此，需要對(duì)原有污水處理系統(tǒng)進(jìn)行全面改造，重新建立厭氧系統(tǒng)與好氧系統(tǒng)污泥的培養(yǎng)與馴化體系，使污水處理系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行，達(dá)到設(shè)計(jì)的排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 廢水水質(zhì)與工藝流程
 
工場(chǎng)現(xiàn)有MIC（異酯）、殘殺威、克百威等生產(chǎn)車(chē)間，含酚廢水出水量為4 萬(wàn)t/a 左右，污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模為8 萬(wàn)t/a，污水處理系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：調(diào)節(jié)池（厭氧）停留時(shí)間24 h，一級(jí)生物接觸氧化池停留時(shí)間為10 h，一沉池停留時(shí)間為1.5 h，二級(jí)生物接觸氧化池停留時(shí)間為18 h，二沉池停留時(shí)間1.5 h，裝置出水達(dá)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）。廢水流量4~6 m3/h，pH 5~6，SS 300~500 mg/L，酚2.3 mg/L，二甲苯13.6 mg/L，COD>200 mg/L。

工場(chǎng)廢水處理采用生化—氧化—絮凝沉淀組合工藝，克服單一廢水處理工藝的缺點(diǎn)，廢水處理的關(guān)鍵就是通過(guò)微生物的新陳代謝作用，將廢水中有機(jī)物的一部分轉(zhuǎn)化為微生物的細(xì)胞物質(zhì)，另一部分轉(zhuǎn)化為比較穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)（無(wú)機(jī)物或簡(jiǎn)單有機(jī)物），從而達(dá)到降解有機(jī)物，凈化廢水的目的。在現(xiàn)有工藝中，厭氧池中，主要依賴(lài)產(chǎn)酸細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌及甲烷菌將高濃度有機(jī)廢水中的復(fù)雜有機(jī)物分兩步分解轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳?xì)怏w及維持微生物生長(zhǎng)活動(dòng)所需的能量。好氧池中，主要依賴(lài)好氧菌進(jìn)一步將厭氧池排出的廢水中仍沒(méi)有降解的復(fù)雜有機(jī)物和已經(jīng)分解的低分子有機(jī)物分解和轉(zhuǎn)化為CO2、H2O、NO3-、SO42-、PO43-、NH3等簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物與維持微生物生長(zhǎng)活動(dòng)所需的能量。廢水處理的工藝流程如圖 1所示。

圖 1 廢水處理工藝流程 

2 存在的主要問(wèn)題
 
（1）好氧池、厭氧池污泥失活，微生物菌群死亡。活性污泥（微生物菌群）的培養(yǎng)成熟程度及性能決定著廢水凈化效果的好壞，廢水處理系統(tǒng)中污泥的接種、馴化和培養(yǎng)是工藝運(yùn)行成功的首要步驟。造成好氧池及厭氧池污泥失去活性，微生物菌群死亡的原因比較復(fù)雜，可能引起的原因一是盡管綜合廢水中含有的有機(jī)物濃度不是很高（低于200 mg/L），但有機(jī)物成分復(fù)雜、種類(lèi)多，含有MIC（異酯）、呋喃丹、殘殺威、鄰基異苯基酚、殘殺威等農(nóng)藥成分，以及酚、甲苯、二甲苯、氨氮及其中間合成的衍生物等多種混合有機(jī)物成分。其中的許多有機(jī)物屬難降解物質(zhì)，如酚類(lèi)有機(jī)物很容易使得污泥中微生物菌群中毒。二是由于好氧池缺乏污泥回流系統(tǒng)，其絕大部分污泥隨水進(jìn)入沉淀池，經(jīng)沉淀后進(jìn)入?yún)捬醭�，使得好氧池中難以維持穩(wěn)定、平衡的活性污泥量，造成微生物缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使污泥增長(zhǎng)處于降解率低下、緩慢的內(nèi)源呼吸期，隨著時(shí)間的推移，污泥（微生物）最終死亡。

（2）厭氧池缺污泥排放裝置。好氧池中的污泥基本進(jìn)入?yún)捬醭�，厭氧池中的污泥隨著運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)不斷增加，現(xiàn)有厭氧池與調(diào)節(jié)池共用，采用普通的平流式進(jìn)水，造成底部污泥大量沉積、無(wú)機(jī)化，占據(jù)大量有效空間，廢水在厭氧池中停留時(shí)間縮短，厭氧預(yù)處理達(dá)不到應(yīng)有效果。

（3）好氧池填料長(zhǎng)滿(mǎn)青苔，基本沒(méi)有掛膜。填料掛膜不正常，是造成運(yùn)行不正常的主要原因。這主要是由于現(xiàn)有處理系統(tǒng)選取的曝氣方式為穿孔管曝氣，而穿孔管曝氣最大的缺點(diǎn)就是曝氣不均勻，造成局部曝氣強(qiáng)度過(guò)大，這樣既對(duì)氧的利用率不高，也影響微生物在填料上的正常掛膜。

（4）廢水處理系統(tǒng)缺預(yù)調(diào)節(jié)池。廢水進(jìn)厭氧池前，經(jīng)過(guò)一個(gè)小的隔油池，隔油池能隔開(kāi)部分油相，但因體積小，起調(diào)節(jié)作用不大。而工廠(chǎng)多個(gè)車(chē)間每天排放的有機(jī)廢水水質(zhì)、水量均不穩(wěn)定，波動(dòng)較大，造成廢水處理系統(tǒng)的運(yùn)行不穩(wěn)定。

3 采取措施
 
3.1 預(yù)設(shè)調(diào)節(jié)池
 
廢水處理設(shè)施中調(diào)節(jié)池的作用主要包括：（1）提供對(duì)有機(jī)物負(fù)荷的緩沖能力，防止生物處理系統(tǒng)負(fù)荷的急劇變化；（2）控制pH，防止水質(zhì)過(guò)酸或過(guò)堿對(duì)后續(xù)生化處理的不良影響；（3）停產(chǎn)時(shí)仍能對(duì)生物處理系統(tǒng)繼續(xù)輸入廢水；（4）防止高濃度有毒物質(zhì)進(jìn)入生物處理系統(tǒng)。修建容積600 m3 的廢水調(diào)節(jié)池，使得每天產(chǎn)生的綜合廢水能在調(diào)節(jié)池里至少停留3 d，以保證進(jìn)厭氧池廢水的穩(wěn)定，有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物穩(wěn)定，保持厭氧池微生物的正常生長(zhǎng)。調(diào)節(jié)池還可預(yù)先培養(yǎng)一部分微生物，并對(duì)復(fù)雜微生物有預(yù)先降解作用。調(diào)節(jié)池池壁和底部采取防腐措施，底部要鋪鋼筋混凝土。

3.2 厭氧池進(jìn)水方式
 
改變厭氧池的進(jìn)水方式，改平流式進(jìn)水為下部進(jìn)水，增加布水器一套。厭氧池下部進(jìn)水可以從下往上沖抬污泥，使污泥處于懸浮狀態(tài)，有利于污水與污泥的充分接觸，提高分解有機(jī)物的能力。厭氧池因沒(méi)有設(shè)置污泥排放裝置，污泥量不斷增長(zhǎng)，經(jīng)常需要通過(guò)人工的方式清理出部分污泥，由此造成運(yùn)行間斷，且人工操作極為不便，勞動(dòng)強(qiáng)度大。設(shè)置固定的污泥排放設(shè)備，或者增加厭氧池污泥排放管道，增加壓濾設(shè)備，便于污泥的管理。

3.3 曝氣系統(tǒng)的改造
 
3.3.1 微孔曝氣器
 
填料掛膜不正常主要原因是由于現(xiàn)有處理系統(tǒng)選取的曝氣方式為穿孔管曝氣，造成局部曝氣強(qiáng)度過(guò)大，氧利用率不高，影響微生物在填料上的正常掛膜。因此更換曝氣系統(tǒng)，改穿孔管曝氣為PWX 型微孔曝氣器，微孔曝氣器的特點(diǎn)是：（1）彈性橡膠擴(kuò)散膜片開(kāi)有大量的自閉孔眼，隨著曝氣和停止運(yùn)轉(zhuǎn)，孔眼自動(dòng)張開(kāi)和閉合，不會(huì)產(chǎn)生孔眼堵塞、黏污等弊病。（2）曝氣器的逆止閥具有雙重防止逆流功能，曝氣器的逆止閥使氣孔關(guān)閉自如，可防止中斷輸送空氣時(shí)發(fā)生逆流現(xiàn)象。當(dāng)停止進(jìn)氣時(shí)，污水混合液也不能倒灌，可以減少大量維修工作量。（3）曝氣膜是由特殊的彈性聚合物制成，具有很高的變形性和彈性指數(shù)，膜的制作采用特殊擠壓成型技術(shù)，薄厚均勻，并且具有很強(qiáng)的抗油、紫外線(xiàn)及耐銹蝕能力。其主要技術(shù)參數(shù)： 空氣量1.0~5.0 m3/h，氧利用率，28%~32%，氣泡直徑1~3 mm，表面積0.025 m2，氧動(dòng)力效力≥5.0 g/（W·h），阻力損失180~260 mm，適用水深1~6 m。

3.3.2 生物填料
 
選用粒徑為180 mm 的YDT 型彈性立體生物填料，填料比表面積125 m2/m3，成品密度≥2.7 kg/m3，空隙率≥99%。通過(guò)篩選聚烯烴類(lèi)中幾種耐高溫、耐腐蝕、耐氧化、高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)品種，采用特殊的拉絲、絲條制毛工藝，將絲條固定在定位繩上，紡制成填料單體，然后固定在塑料圓盤(pán)上。彈性立體生物填料的特點(diǎn)：（1）孔隙率大、比表面積大、生物量大、不易堵塞、表面粗糙、易于掛膜、池體內(nèi)空間利用率大、無(wú)死區(qū)、使用壽命長(zhǎng)。（2）填料與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等的接觸，具有主動(dòng)性、表面更新快、耐沖擊負(fù)荷的特點(diǎn)，填料內(nèi)部形成從營(yíng)養(yǎng)物—細(xì)菌—原生動(dòng)物—后生動(dòng)物的食物鏈，可以不產(chǎn)生或少產(chǎn)生剩余污泥。填料柔軟、有彈性、孔隙可變。（3）填料中微生物種類(lèi)齊全、數(shù)量多、處理功能強(qiáng)，污染物去除范圍廣。

3.4 接觸氧化池污泥回流系統(tǒng)
 
由于好氧池絕大部分污泥進(jìn)入沉淀池，經(jīng)沉淀后進(jìn)入?yún)捬醭�，使得好氧池中難以維持穩(wěn)定、平衡的活性污泥量，造成微生物缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使污泥增長(zhǎng)處于降解率低下、緩慢的內(nèi)源呼吸期，污泥（微生物）最終死亡。有必要在現(xiàn)有工藝條件下，增加污泥回流系統(tǒng)。將沉淀池的部分污泥（70%~90%）返回到一級(jí)生物好氧接觸池，以補(bǔ)充活性污泥量，維持好氧系統(tǒng)中微生物數(shù)處于平衡、穩(wěn)定的狀態(tài)。

4 運(yùn)行結(jié)果
 
改進(jìn)后的廢水處理系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)2 a 多的運(yùn)行試驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)行正常，處理效果達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，部分水回用到循環(huán)冷卻塔作為循環(huán)水使用，從而減少新鮮水的用量，每年減少冷卻水用量2 萬(wàn)t，水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，出水pH 8~9，SS 27 mg/L，酚0.5 mg/L，二甲苯2.72 mg/L，COD 53.2 mg/L，均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）要求。具體參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

5 結(jié)論
 
（1）對(duì)原有污水處理系統(tǒng)進(jìn)行了全面改造，完善了生物氧化法處理裝置，重新建立了厭氧系統(tǒng)與好氧系統(tǒng)污泥的培養(yǎng)與馴化體系，部分水回用到循環(huán)冷卻塔作為循環(huán)水使用，每年可減少冷卻水用量2 萬(wàn)t，改造后出水中的酚0.5 mg/L，苯2.72 mg/L，酚去除率達(dá)85%以上，pH 8~9，減少COD 排放約2 t，裝置出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）。

（2）農(nóng)藥生產(chǎn)產(chǎn)生的含酚廢水，有機(jī)化合物成分復(fù)雜、毒性高、難降解，對(duì)其的處理是工廠(chǎng)環(huán)保治理的一個(gè)難題。采取生化—氧化—絮凝沉淀組合工藝是一種比較理想的廢水處理方式，處理效果較好，值得借鑒與推廣。