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2021-08-02

江蘇某化工公司是一家典型的精細(xì)化工企業(yè)，主要生產(chǎn)醫(yī)藥與染料中間體。企業(yè)建有1套以生化處理工藝為主的污水處理設(shè)施，處理能力約為300m3/d。近年來，隨著企業(yè)產(chǎn)品的不斷變化和生產(chǎn)能力的不斷擴(kuò)大，廢水水質(zhì)、水量均發(fā)生了巨大變化，原有污水處理設(shè)施已不能夠滿足企業(yè)生產(chǎn)的要求。因此，必須對現(xiàn)有的處理設(shè)施加以改造，完善處理工藝，提高處理能力，以確保企業(yè)廢水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。 ? 1、原水水質(zhì)水量 ? 目前，該企業(yè)的主要產(chǎn)品為：DAT、色酚、色基等醫(yī)藥與染料中間體，污水量約為600 m3/d，其中：生產(chǎn)廢水250 m3/d，主要來自DAT車間和色酚、色基車間；生活污水及沖洗廢水350 m3/d。 ? 各部分廢水水量及水質(zhì)情況和出水水質(zhì)要求見表1 ? ? 由表1可知，該企業(yè)的生產(chǎn)廢水不僅COD、TN、TP等常規(guī)污染因子濃度極高，且含有大量的鹽分和生物毒性較大的雜環(huán)類有機(jī)物，屬高含鹽、高濃度難降解復(fù)雜有機(jī)廢水。因此，采用常規(guī)的物化和生化處理工藝根本無法達(dá)標(biāo)排放，必須采取加強(qiáng)源頭控制和車間預(yù)處理，強(qiáng)化物化處理和生化處理等多種措施并舉的方法才能保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。 ? 2、工藝流程 ? 針對原水含鹽量大、COD及氮磷濃度高、有機(jī)組分復(fù)雜且生物毒性大的特點(diǎn)，在大量小試及中試試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目組確定了分類收集，分質(zhì)車間預(yù)處理和強(qiáng)化物化及生化處理的工藝路線。 ? 2.1車間預(yù)處理 ? 車間預(yù)處理的主要目的是降低廢水中的氮、磷和鹽分，使之達(dá)到生化處理的要求。為此，項(xiàng)目組對企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和產(chǎn)污環(huán)節(jié)進(jìn)行了深入詳細(xì)的調(diào)查，制定了類收集、分質(zhì)處理方法：首先，對DAT車間環(huán)合、氯化工段和色酚色基車間縮合工段濃縮產(chǎn)生的高鹽廢水（質(zhì)量濃度＞60 g/L），采取三效蒸發(fā)器蒸發(fā)除鹽；其次，對DAT車間氯化工段產(chǎn)生的離心母液采取閃蒸處理，回收其中的廢酸，并進(jìn)行資源化再利用；第三，對色酚產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含磷廢水采取化學(xué)除磷的方法進(jìn)行處理；第四，對色酚色基產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高濃度氨氮廢水，采取先蒸發(fā)回收氨水（回用于生產(chǎn)工段），后氨吹脫塔吹脫；第五，對DAT車間和色酚色基車間產(chǎn)生的高濃度、難降解有機(jī)廢水和部分生物毒性較大的有機(jī)廢水采用高效催化氧化技術(shù)進(jìn)行處理，以降低其生物毒性，提高其可生化性。經(jīng)過車間預(yù)處理后的廢水及其他生產(chǎn)廢水排至物化調(diào)節(jié)池。 ? 2.2物化處理 ? 經(jīng)過車間預(yù)處理后的綜合生產(chǎn)廢水，其水質(zhì)已有了一定改善，但仍然存在COD、TP較高，可生化性較低的問題。對此，項(xiàng)目組選取了“氣浮+微電解+Fenton氧化+氣浮”的物化處理工藝，以進(jìn)一步去除廢水中的TP，破壞其中的難降解有機(jī)物，提高廢水的可生化性，為后續(xù)的生化處理創(chuàng)造良好的條件。在此過程中，項(xiàng)目組利用企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢酸和鐵泥，成功制備了FeSO4和Fe2（SO4）3的混合物，作為除磷過程中的混凝劑，不僅為企業(yè)解決了廢酸處置難的問題，實(shí)現(xiàn)了廢酸的資源化，也節(jié)約了廢水的處理成本。 ? 2.3生化處理 ? 生化處理階段的主要任務(wù)就是對廢水中殘留氮、磷和COD等污染物進(jìn)行全面的降解，使出水達(dá)標(biāo)。本工程生化處理的難點(diǎn)有三：其一，由于企業(yè)產(chǎn)品種類繁多，廢水水質(zhì)隨產(chǎn)品變化而變化，導(dǎo)致來水水質(zhì)的沖擊負(fù)荷較大；其二，廢水中氨氮和總氮濃度高，經(jīng)過一系列預(yù)處理后，生化調(diào)節(jié)池中氨氮的質(zhì)量濃度仍然在100～300 mg/L之間，總氮質(zhì)量濃度則更高，而出水要求的氨氮質(zhì)量濃度為25 mg/L，如何使廢水中的有機(jī)氮充分氨化并獲得較好的硝化、反硝化效果是生化工藝選擇的關(guān)鍵；其三，生化調(diào)節(jié)池的COD約在2～5 g/L之間，COD仍然較高，且可生化性較差，B/C約在0.2～0.3之間。為此，項(xiàng)目組選取了“厭氧+兩級缺氧/好氧”的生化處理工藝。厭氧段主要承擔(dān)有機(jī)氮的氨化和提高B/C的任務(wù)，兼具部分降解有機(jī)物的功能。為提高生化處理工藝的抗沖擊負(fù)荷能力，使有機(jī)氮充分氨化并提高廢水的可生化性，厭氧池的設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為80 h，COD容積負(fù)荷為0.75 kg/（m3·d）；缺氧/好氧段主要承擔(dān)硝化、反硝化和降解有機(jī)物的任務(wù)，考慮到廢水中的氨氮及總氮濃度較高，為確保脫氮效果，設(shè)計(jì)中采用了兩級缺氧/好氧串聯(lián)的工藝，一級好氧池采用接觸氧化法，二級好氧池則采用MBR法（設(shè)計(jì)采用PVDF平片膜），設(shè)計(jì)氮負(fù)荷為0.03 g/（g·d），混合液回流比為300%，硝化與反硝化水力停留時(shí)間比約3∶1，MBR池采用PVDF平片膜，膜平均孔徑為0.1～0.2 μm，設(shè)計(jì)通量為10 L/（m2·h）。 ? 3、工程調(diào)試 ? 3.1污泥的培養(yǎng)與馴化 ? 污泥的培養(yǎng)與馴化采用接種馴化法，分為間歇培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)兩個(gè)階段，接種污泥取自某化工園區(qū)污水處理廠。對于厭氧段，在間歇培養(yǎng)階段，向厭氧池中投加含水率約為85%的干污泥約100 t，用生活污水及沖洗廢水稀釋，維持VSS在6 g/L，保持潛水?dāng)嚢杵鞒ｉ_。此后定期換水，并按m（C）∶m（N）∶m（P）=300∶5∶1的比例向其中投加甲醇、尿素和磷酸二氫鉀等營養(yǎng)物，維持池內(nèi)COD在1～1.5 g/L，同時(shí)注意維持池內(nèi)一定的堿度，經(jīng)過約2周左右的間歇培養(yǎng)，池內(nèi)污泥呈濃黑色，上清液呈淡黃色，有較濃的臭味，且池內(nèi)pH出現(xiàn)明顯下降，間歇培養(yǎng)完成。進(jìn)入連續(xù)培養(yǎng)階段后，將預(yù)先配置好的營養(yǎng)液按厭氧池的設(shè)計(jì)處理能力連續(xù)泵入，保持?jǐn)嚢杵鞒ｉ_，4周后，厭氧池內(nèi)有穩(wěn)定均勻的甲烷氣泡產(chǎn)生，pH維持在6.5～7.5之間，連續(xù)培養(yǎng)成功。 ? 對于缺氧/好氧段，在間歇培養(yǎng)階段，向缺氧/好氧池內(nèi)投加含水率約為85%的干污泥約100 t，用生活污水及沖洗廢水稀釋，開啟缺氧池?cái)嚢杵骱秃醚醭毓娘L(fēng)曝氣系統(tǒng)，采用循環(huán)悶曝的方式進(jìn)行培養(yǎng)，混合液回流比控制在150%左右。換水周期為1 d，營養(yǎng)物質(zhì)投加按m（C）∶m（N）∶m（P）=200∶5∶1控制。經(jīng)過2周左右的培養(yǎng)，池內(nèi)可見大量絮體形成，污泥沉降性能好（SV30為20～30 mL/L左右），COD去除率達(dá)到85%以上，間歇培養(yǎng)完成。進(jìn)入連續(xù)培養(yǎng)階段后，調(diào)整進(jìn)出水量至設(shè)計(jì)負(fù)荷，控制好氧池曝氣量和混合液回流比，經(jīng)過約3周左右的馴化，缺氧/好氧段的COD與TN的去除率均達(dá)到95%以上，污泥沉降性能良好，連續(xù)培養(yǎng)成功。 ? 3.2 MBR池的調(diào)試 ? 在MBR池污泥培養(yǎng)馴化的初期階段，與好氧池曝氣系統(tǒng)同步開啟膜組件下方的穿孔曝氣裝置，通過上升的水氣兩相流在膜表面產(chǎn)生的剪切力，維持膜片表面的清潔。在間歇培養(yǎng)階段，MBR池的換水不能由膜組件承擔(dān)。在進(jìn)入連續(xù)培養(yǎng)階段后，當(dāng)池體內(nèi)的MLSS超過3 g/L后，開始使用膜組件抽吸出水。抽吸裝置采用間歇運(yùn)行方式，即抽吸8 min，停止2 min，并逐步將膜組件的抽吸出水量增加至設(shè)計(jì)負(fù)荷。 ? 3.3 聯(lián)動(dòng)調(diào)試 ? 在污泥培養(yǎng)和馴化結(jié)束后，即進(jìn)入系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)調(diào)試階段。聯(lián)動(dòng)調(diào)試初期，將少量（約占總處理水量20%）物化處理工段出水與生活污水及沖洗廢水在生化調(diào)節(jié)池混合均勻后，提升進(jìn)入生化處理系統(tǒng)，并按一定比例向各生化處理單元投加C、N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，保持各生化處理單元處于設(shè)計(jì)工況，跟蹤檢測各處理單元的COD、氮、磷、MLSS、MLVSS及SV30等指標(biāo)。系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行7～10 d，厭氧處理單元COD去除率穩(wěn)定在50%以上，氨氮濃度較進(jìn)水明顯增加（上升約50%左右），缺氧/好氧段COD去除率穩(wěn)定在80%以上，氨氮去除率穩(wěn)定在90%以上，污泥各項(xiàng)指標(biāo)正常。隨后，逐步增加進(jìn)入系統(tǒng)的生產(chǎn)廢水量（每隔10 d左右增加10%），并逐步減少營養(yǎng)物質(zhì)的投加量，直至滿負(fù)荷，系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)調(diào)試結(jié)束。 ? 4、運(yùn)行情況 ? 該項(xiàng)目于2018年7月建成，8月—10月完成調(diào)試，11月正式投入試運(yùn)行，2019年1月通過環(huán)保部門組織的竣工驗(yàn)收。 ? 5、處理成本分析 ? 該污水處理站運(yùn)行成本主要包括：人員工資、電費(fèi)、藥劑費(fèi)和污泥處置費(fèi)。目前，污水處理站實(shí)際工作人員為14名，平均工資為2.5萬元/a，工資成本為1.94元/m3；污水處理站實(shí)際運(yùn)行電耗為4 704 kW·h/d，電價(jià)為0.65元/（kW·h），電耗成本為5.10元/m3；日均藥劑費(fèi)用約為3 600元，藥劑成本為6.0元/m3；污水站每天產(chǎn)生污泥1 t，處置費(fèi)用為2 000元/t，污泥處理成本為3.33元/m3。該廢水的綜合處理成本為16.37元/m3。 ? 6、結(jié)論 ? 醫(yī)藥與染料中間體生產(chǎn)廢水屬高鹽分、高濃度、難降解有機(jī)廢水，其處理的難點(diǎn)在于：如何解決鹽分問題；如何降低廢水的生物毒性并提高廢水的可生化性；如何有效去除廢水中的氮、磷。實(shí)踐采用加強(qiáng)源頭控制和車間預(yù)處理、強(qiáng)化物化處理和強(qiáng)化生化處理并重的處理方法，取得了良好的效果，實(shí)現(xiàn)了廢水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。