芜湖生产废水处理方法 工业污水处理设备

目前针对此类废水的处理均采用组合工艺，包括预处理和深度处理。预处理工艺主要包括隔油、气浮等物理处理方法，深度处理工艺主要包括电解、膜分离等方法。预处理工艺主要是分离废水中的油，再处理废水，由于长链有机物的存在，废水与油分离困难。通过隔油池之后，废水中的含油量仍然较高，且废水中硫酸根含量很高，pH值较低，从而导致废水可生化性较低，极大限制了生物法的应用，只能选择处理成本较高的电解处理工艺或膜分离工艺。目前，采用电解工艺对预处理后的废水进行处理，多存在电极板表面结焦、耗电量大等问题，而采用膜分离法，则对膜的抗污染性要求较高，膜的清洗频率也会提高，影响膜系统的使用寿命。基于目前高浓度酯类废水的水质特点，废水的处理过程受到多方面的限制，废水处理的工艺运行稳定性较差，成本也较高。针对高浓度酯类废水的处理过程，应以提高废水可生化性、实现废水的生物处理为目标。应加强废水中油类物质和硫酸根的分离效果，尽量降低废水中的油含量和硫酸根含量;还可采用化学氧化的方式，将废水中的大分子物质氧化为分子量较小的物质，提高废水的可生化性。

文章以山东德州某制造辛二酯的化工厂所产生的废水为研究对象，废水每天产生量为200t，废水出水为深褐色，上层为油层，静置后油层为黑色，水层为红棕色，油层和水层体积比为1∶15，COD为87000mg/L，悬浮物含量＞10000mg/L，pH值＜3．5，硫酸根含量为28000mg/L。采用化学药剂除油—化学氧化—生物处理的工艺路线，对废水进行处理，确定氧化钙沉降—过氧化氢氧化—活性污泥处理的工艺路线，探索了预处理、氧化处理等工艺的效果，阐明了废水在经过预处理后的可生化性和工艺的稳定性。

1、试验材料与理化指标

1．1 试验仪器和试剂

(1)实验所需药品有:氧化钙(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)、氧化铁(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)、聚合硫酸铁(工业级，国药集团化学试剂有限公司)、聚丙烯酰胺(工业级，淄博万景水处理技术有限公司)、氢氧化钠(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)、过氧化氢(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)、次氯酸钠(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)，污泥取自济南某污水处理厂(二沉池回流污泥)。

(2)实验所需设备有:臭氧发生器(3g/L，广州飞鸽仪器有限公司)、COD检测仪(美国HACH公司，DR1010)、pH值计(美国ThermalFisher公司，320P－01A)、BOD检测仪(美国HACH公司，BODTrakTMII生化需氧量分析仪)、离心机(德国Sigma2－5)、气相色谱(美国Agilent公司，7890B)、紫外可见分光光度计(美国ThermalFisher公司，Evolution600)。

1．2 污水理化指标

取10mL废水样品置入100mL容量瓶中，定容摇匀;取2mL稀释后的废水，加入到COD检测仪自带的COD测试管(200～15000mg/L)中，混合均匀后于150℃消解120min，冷却后，利用COD分析仪测定COD。

悬浮物测试方法按照称重法进行检测，将滤膜浸湿后，放在烘箱内80℃烘干至恒重，将一定体积的废水通过0．45μm的滤膜，称取截留在滤膜上的固体质量。废水中悬浮物的含量计算由式(1)表示为

悬浮物含量(mg/L)=(过滤烘干后滤纸的质量－浸湿烘干后滤纸的质量)/水的体积(1)

硫酸根的检测采用硫酸盐分光光度法，收集通过0．45μm膜的废水，以硫酸钠作为硫酸根测定基准物。

2、废水处理工艺实验

废水处理工艺包括药剂预处理、氧化处理、活性污泥处理3个单元，如图1所示。

2．1 废水药剂预处理

将氧化钙、氧化铁分别配置成10%的浆液，将聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺、氢氧化钠分别配置成8%、0．1%、10%的溶液。

保持150rad/min的搅拌速度，利用上述预处理药剂分别对废水进行处理。

氧化钙处理:将配置好的氧化钙浆液缓慢加入1L废水中，加入量为废水量的1%～5%，搅拌30min后分别置入2000rad/min的离心机中，离心时间为10min。

氧化铁处理:将配置好的氧化铁浆液缓慢加入1L废水中，加入量为废水量的1%～5%，搅拌30min后分别置入2000rad/min的离心机中离心10min。

聚合硫酸铁及聚丙烯酰胺处理:将配置好的聚合硫酸铁溶液缓慢加入1L废水中，加入量为废水量的0．5%～3%，将配置好的聚丙烯酰胺溶液缓慢加入废水中，加入量为废水量的0．1%，搅拌30min后分别置入2000rad/min的离心机中离心10min。

氢氧化钠处理:将配置好的氢氧化钠溶液缓慢加入1L废水中，加入量为废水量的1%～3%，搅拌30min后分别置入2000rad/min的离心机中离心10min。

2．2 废水氧化处理

经过药剂预处理后的废水，内部脂肪酸链仍为长链，可生化性较差，废水需进行氧化处理，以提高生物处理效果。将预处理后的废水导入氧化反应装置进行反应，氧化反应装置如图2所示。氧化处理所选用的氧化剂分别为臭氧、过氧化氢和次氯酸钠。

臭氧处理:将臭氧通入经过预处理药剂处理后的废水中，并保持通入量为2L/min，浓度为3g/L，氧化时间为2h。

过氧化氢处理:向经过预处理药剂处理后的废水中加入30%过氧化氢溶液，氧化时间为6h，曝气量(空气)为2L/min。

次氯酸钠处理:向经过预处理药剂处理后的废水中加入10%次氯酸钠溶液，氧化时间为6h，曝气量(空气)为2L/min。

2．3 废水活性污泥处理

将经过氧化处理后的废水加入到活性污泥反应器中进行生物处理，活性污泥反应器如图3所示。采用活性污泥处理法，先将污泥置于反应器内，再将废水通入反应器中，进行曝气处理，曝气时间控制为8h，进行污泥自然沉淀，沉降时间为3．5h，换水时间控制为0．5h，总反应周期为12h。测定出水水质，包括COD、悬浮物、pH值等指标。

3、废水处理工艺优化设计

3．1 初始药剂筛选

药剂处理后的废水样品如图4所示，从左至右依次为氧化钙、聚合硫酸铁、氧化铁、氢氧化钠处理后的废水样品。可以看出，经氧化钙处理的废水颜色较浅，且废水呈现无油状态，而氢氧化钠处理得到的废水颜色深。这是由于氧化钙、氧化铁均可与废水中的长链脂肪酸发生反应，废水的pH值较低，可水解氧化钙和氧化铁，长链脂肪酸钙和长链脂肪酸铁均为不溶物，在废水中加入氧化钙和氧化铁后，废水中均形成大量沉淀物，经过离心分离后，废水中部分脂肪酸和悬浮物被去除。聚合硫酸在废水中发生絮凝作用，也可形成沉淀物，将废水中悬浮物形成更大的颗粒，在离心过程中沉淀去除，但对油脂类化合物的絮凝效果不佳。废水经氧化铁和聚合硫酸铁处理后，水质均有一定的提高。而氢氧化钠仅有调节pH值的作用，并无法分离油脂类化合物，预处理效果较其他3种药剂差。

不同药剂对废水的处理效果见表1。以COD指标为例，氧化钙的处理效果，这是因为废水中除长链脂肪酸外，还有一些油类和不易沉淀的悬浮物，与加入氧化铁相比，氧化钙与油脂结合的能力更强，加入氧化钙后，除了可形成长链脂肪酸钙，还可以吸附废水中的油脂类化合物，增加沉淀物的生成量。经过沉淀分离后，有更多的杂质从废水中分离。钙离子和硫酸根反应会生成硫酸钙沉淀，降低废水中的硫酸根含量，降低废水的生物抑制性和调整pH值等水质参数。由于氧化钙可以调节废水COD、含油量、pH值和硫酸根等指标参数，氧化钙作为预处理药剂是合适的。3．2 氧化剂筛选及剂量优化

通常微生物对长链有机物的降解效果较差，而氧化剂可以通过氧化的形式将长链脂肪酸切断为短链物质，有利于提高废水的可生化性，增强生物工艺的处理效果，不同氧化剂对废水的处理效果见表2。臭氧对此类废水处理效果显著，特别是COD指标较过氧化氢和次氯酸钠处理降低更为明显，臭氧处理还具有反应时间短的优势。臭氧使用时存在职业卫生的问题，使用时处理现场通常会存在臭氧含量超标的情况，极大地限制了臭氧的应用。过氧化氢和次氯酸钠的处理效果相似，次氯酸钠在处理后会产生氯离子，既会提高溶液中阴离子的量，增强了废水的生物抑制性;又会升高氯离子的含量，提高水体的腐蚀性，加大设备运行和维护的成本。过氧化氢作为氧化剂，不仅处理效果与其他氧化剂相似，并且在氧化后不产生离子性物质，过氧化氢在进入生物反应单元之前极易被破坏，不会影响生物处理工艺的正常进行。选择过氧化氢作为氧化剂处理废水。

对于氧化过程而言，氧化剂的加入量会显著影响氧化过程的处理效果，特别是废水的COD指标。过氧化氢的加入量对废水中COD的影响如图5所示，随着过氧化氢加入量的增加，废水的COD逐渐降低，当加入量为3∶1000时，COD为14000mg/L，此后增加过氧化氢的加入量，会导致COD升高。这是由于未参与反应的过氧化氢也会提高水体的COD指标，过氧化氢具有杀菌作用，当过氧化氢用量过高时，会使废水有一定的生物抑制性，残留在废水中的过氧化氢会影响后续生物处理单元的处理效。应注意控制过氧化氢的加入量，采用曝气的形式使过氧化氢与废水充分混合，使加入的过氧化氢与废水中的污染物充分反应，减少过氧化氢的残留量，降低过氧化氢对生物处理单元的生物抑制性。

3．3 可生化性与稳定性优化

采用废水BOD与COD的比值作为考察废水可生化性的指标，如图6所示。原废水中的可生化性＜0．1，表明原废水在经过pH值调节后，仍无法用生物法进行处理。这主要是由于废水中硫酸根含量较高和脂肪酸分子量较大所致。废水在经预处理和过氧化氢氧化处理后，随着氧化时间的增加，可生化性得到极大提升，当反应时间为6h时，BOD/COD提升至0．32。由于氧化钙的加入，降低了废水中硫酸根离子的含量;而氧化时间的增长，会使废水中分子量大的脂肪酸氧化分解为分子量较小的有机物，此工艺从两方面降低了废水的生物抑制性。通常，废水可生化性＞0．3即表明废水可进行生化处理。从处理效果和运行成本方面综合考虑，氧化处理的时间以6h为。由于废水中含有一定量的硫酸根，硫酸根对微生物也有一定的生物抑制性。为避免硫酸根的积累对生物处理单元产生抑制，考察了生物处理单元的稳定性。在活性污泥反应器内连续反应10个周期后，出水情况如图7所示。生物处理单元出水的悬浮物和COD指标均无较大波动，且出水在离心后仍可达到排放标准，这是由于在预处理单元中，选择氧化钙为预处理药剂;水解后的钙离子与废水中的硫酸根反应形成沉淀，除去废水中的硫酸根，使其含量大大降低，从而极大降低了废水的生物抑制性;随着氧化过程的进行，废水中大分子量的有机物降解为小分子量的有机物，同样也减少了废水的生物抑制性。由此证明，采用的氧化钙沉降—过氧化氢氧化处理工艺作为废水进入生物处理单元前的处理工艺，可以降低废水的生物抑制性，使得废水进入活性污泥处理单元后，获得满足排放标准的处理效果和优异的稳定性，从而能够以较低的运行成本处理废水。3．4 废水处理工艺优化结果与分析

废水在实验室的处理路线为氧化钙沉降—过氧化氢氧化—活性污泥生物处理，总体处理工艺为:将废水导入石灰加药池，出水进入板框压滤机进行脱泥，上层废水导入氧化池，氧化池内采用曝气的方式对废水进行搅拌，逐渐加入过氧化氢，使之在反应开始后的1h内均匀加入到氧化池内。持续曝气6h后导入生物池;曝气8h并沉降3．5h，换水0．5h，处理周期为12h，出水进入澄清池。

按照设计的废水整体处理路线，对废水处理工艺进行中试试验，废水处理量提升为0．5t。在稳定运行10个工艺周期后，出水水质情况见表3。各项排放指标均满足排放标准，证明氧化钙处理—过氧化氢氧化处理—活性污泥生物处理的方式可以满足辛二酯废水的处理要求废水处理的主要费用包括氧化钙、过氧化氢药剂费用、电费、生物池维护费用和人工费用等。按照药剂等耗材的平均价格计算的运行成本见表4。可以以8．8元/t的价格处理此类废水，较市面上的常用工艺成本低。