武漢徑河化工廠高濃度廢水的預處理試驗研究
Study on the Pretreat Process of High Concentration Chemical Waste Water
摘要：本文通過對高濃度化工廢水的預處理試驗，探索了混凝劑的種類和用量，驗證了處理工藝的可行性，使之達到符合生化處理的程度，為生產運行提供依據。
關鍵詞：化工廢水 預處理 混凝劑
武漢徑河化工廠是一個以生產合成橡膠等精細化工原料為主的國有小型化工 企業 ，該廠產生的廢水主要源于：①生產塑解劑SJ-103車間的洗滌水和生產車間地坪沖洗水;②生產增塑劑A車間洗滌水和生產車間地坪沖洗水，總水量為18m3/d。這些廢水中BOD5、COD、油脂類等多種污染物超標，給受納水體造成了嚴重污染，故對其治理很有必要。受徑河廠污水處理工程設計單位武漢鋼鐵設計院的委托，我們對該污水處理系統進行了中試，以驗證處理工藝的可行性和可靠性。中試過程中，探索了預處理采用何種藥劑及劑量 問題 ，獲得了相關的定性定量 分析 數據。本文僅就中試過程中預處理部分予以介紹.至于生化處理部分將另文介紹。
1 廢水性質與處理工藝
經現場勘察及水樣檢測，徑河廠廢水水質見表1
表1 徑河化工廠生產廢水水質分析
|
分類 |
塑解劑車間廢水 |
增塑車間廢水 |
|
BOD5(mg/l) |
600～700 |
2000～3000 |
|
COD(mg/l) |
～30000 |
3000～7000 |
|
BOD5/CODCr(%) |
2.3 |
43～66 |
|
ss(mg/l) |
60～100 |
100～150 |
|
pH |
1.3～2.5 |
6.5 |
|
水溫(℃) |
—— |
80 |
該廠廢水屬混合性污水，表現出：①廢水性質復雜(經檢測水中含六氯苯、NaHs、DMF等化工物質);②COD含量遠高于一般廢水;③顯酸性，須中和后方能進行生化處理;④BOD5值偏高;⑤色度、SS不高。據此性質，要求采用生化處理法為主的組合處理工藝，以達到處理要求。武鋼院提出了“物化+生化+物化”的組合處理工藝。其流程圖如下：
圖1 組合工藝流程圖
該處理系統采用厭氧—好氧生物膜技術，結合物化的組合工藝，使整個系統的處理效率、穩定性、適應性及抗沖擊負荷能力高于一般生化處理工藝[1]。
對調節后的原水進行生化處理是本工藝的關鍵。為能得到相關工藝參數，按武漢鋼鐵設計院設計的處理工藝，我們制作了試驗裝置。其流程見圖2
圖2 試驗裝置流程圖
試驗裝置按武鋼院設計的處理工藝做了比例縮小，試驗參數參照設計參數進行，實驗廢水為武漢徑河廠廢水或按比例加自來水稀釋作為進水，試驗進水水質調節為：
表2 試驗水質表
|
分類 |
原水 |
稀釋后水 |
|
BOD5(mg/l) |
1500～2100 |
500～800 |
|
CODCr(mg/l) |
8500～9500 |
2500～3500 |
|
SS |
—— |
100～200 |
|
pH |
5.5～6.0 |
6.0～6.7 |
2 石灰預處理
在試驗開始階段，考慮采用A/O工藝處理化工廢水,未投加混凝劑.試驗過程中，由于進水pH值較低，水質復雜，水樣CODCr值偏高，考慮投加混凝劑。
投加混凝劑可以使廢水中帶負電的膠體雜質起壓縮擴散層及電中和作用,在膠體雜質微粒之間起粘結架橋作用,以及使其自身形成氫氧化物絮狀體，在沉淀中對水中膠體雜質起吸附卷帶作用。其中，以粘結架橋作用為主。從而使原水COD值下降，色度、SS值降低，減少后續處理難度。對于此次 工業 廢水還需針對生化處理工藝所需pH值加以調節。對各種混凝藥劑進行相關技術、 經濟 分析比較，并考慮用戶需求后，決定采用石灰為預處理藥劑。選取原因為：①石灰貨源充足，價格低廉;②有成熟使用經驗，易配制;③石灰呈堿性，可調節原水pH值;④石灰有良好凝聚吸附性能，可有效去除原水COD值;⑤生成絮凝體密實、沉淀快，易與水分離[3][4]。為精確計量處理效果，采用分析純Ca(OH)2。
2.1 試驗裝置及材料
裝置：A/O固定床生物膜處理系統(反應器采用有機玻璃，圓形厭氧反應器規格Φ200×1500mm;圓形好氧反應器規格Φ150×1700mm，內裝YDT立體彈性生物填料)、1000ml量筒，攪拌裝置、哈希COD儀、DR/2010分光光度計，YSI55DO儀、奧利龍818pH測試儀等。材料：分析純Ca(OH)2。
2.2 試驗過程
在原水或按1:2比例與自來水稀釋后的水中，投加不同數量的Ca(OH)2，快速攪拌混合1～1.5min，使廢水中的膠體顆粒脫穩聚集;降低轉速，慢速攪拌反應3～5min，然后靜沉30min。在反應階段，由聚集作用所形成的絮體在接觸絮凝作用下，與廢水中原有微粒結成了白色絮狀物質，并開始下沉。取水樣檢測pH與CODCr。
2.2.1 原水直接投加Ca(OH)2試驗
如前述，兩車間進水混合后pH=6，CODCr=8500～9500,若能直接投加Ca(OH)2混合，不僅可減少后續處理負擔，還能減少調節用水量。
表3 原水直接投加Ca(OH)2試驗
|
原水(L) |
添加Ca(OH)2 (mg/L) |
pH |
進水CODCr (mg/L) |
出水CODCr (mg/L) |
η去除率 (%) |
|
1 |
0 |
6.03 |
9300 |
—— |
—— |
|
1 |
400 |
6.86 |
9300 |
7900 |
15.1 |
|
1 |
500 |
6.81 |
9300 |
7700 |
17.2 |
|
1 |
600 |
7.10 |
9300 |
7400 |
20.4 |
|
1 |
1000 |
7.25 |
9300 |
7000 |
24.7 |
|
1 |
1500 |
7.51 |
9300 |
6500 |
30.1 |
注：水溫18.2℃～16℃
隨著投加量的增大，沉淀物增多，原水色度降低、變清、去除COD率可達30%左右，但經多次試驗仍難保證既將廢水COD值降至符合生化處理要求，又能使廢水PH值也適應生化處理工藝(pH>8,對A/O法不利)。因此，直接向原水投加Ca(OH)2是不大可能同時滿足上兩項要求的。我們改用對原水稀釋后，再進行預處理。
2.2.2 稀釋水投加Ca(OH)2預處理
表4 投加Ca(OH)2預處理
|
項目 序號 |
水量 (L) |
投加Ca(OH)2 (mg/L) |
pH |
COD進 (mg/L) |
COD出 (mg/L) |
η去除率 (%) |
|
1 |
1 |
0 |
6.3 |
3450 |
—— |
—— |
|
2 |
1 |
20 |
6.71 |
3450 |
3250 |
5.80 |
|
3 |
1 |
40 |
6.80 |
3450 |
3110 |
9.86 |
|
4 |
1 |
50 |
6.88 |
3450 |
3050 |
11.58 |
|
5 |
1 |
100 |
6.90 |
3450 |
2970 |
13.83 |
|
6 |
1 |
150 |
6.95 |
3450 |
2770 |
19.62 |
|
7 |
1 |
200 |
7.13 |
3450 |
2500 |
27.44 |
注：1.水溫14.4℃～18℃。
2.其它投加量降低COD的數值，大體可按表中數據用插值法求出。
表4數據說明，稀釋廢水，投加適量Ca(OH)2后，PH值升高，COD下降至適于生化處理。投加量越大，水中COD去除率越高。投加量大于200mg/L時，水中沉淀物過多造成后續生化處理試驗效果下降。而投加量小于50%，η值過小，達不到預處理效果。故投加預處理藥劑量確定在110～150mg/L之間，依稀釋水質而定。為判斷預處理效果，分別取進水(CODCr為3450mg/L)、出水(CODCr為2770mg/L)，測BOD分別為740mg/L和700mg/L，廢水可生化性上升，原水色度也明顯下降。可見，效果明顯，適于后續生化處理。
2.3 組合工藝運行試驗
預處理后原水水質穩定，經A/O法+混凝沉淀+活性炭吸附后，CODCr去除率可達90%。出水CODCr達到設計要求。若將原水稀釋倍數加大，使稀釋水CODCr<2000mg/L，則處理效果會更好。
3 結論與建議
投加Ca(OH)2有利于此類化工廢水處理，將原水稀釋后投加Ca(OH)2優于直接向原水投加Ca(OH)2。
Ca(OH)2投加量受沉淀物量與適于生化處理要求雙重制約，一般取值范圍在50～200mg/L之間。
按1:2稀釋原水CODCr值仍然偏高，若增大稀釋倍數將對石灰預處理和后續生化處理有利，但會增大水資源的消耗。
此次試驗是在室溫較低(18℃以下)、多雨天氣條件下進行的，其他情況下，Ca(OH)2反應能力可能略有變化。
由于時間及經費的限制，此次未能開展更高層次的預處理 研究 。建議待全套廢水處理
裝置運轉正常后，以運行實測數據的概率分布為依據，以預處理后出水pH值及COD值最佳(最有利于后續生化處理)為限定條件，以 經濟 效益為目標函數，以原水水質、稀釋水比例及藥品投放量為設計變量，建立最優化數學模型。然后，選擇適當的線性規劃 方法 進行 計算 ，可以很方便地獲得處理效果最佳、最經濟的預處理參數。
參考 文獻
1. 毛悌和. 化工廢水處理技術. 化工出版社，2000.4
2. 崔志澂，何為慶. 工業 廢水處理. 冶金工業出版社，1999
3. 馬青山，賈瑟. 絮凝化學和絮凝劑. 中國 環境 科學 出版社，1988
4. T.M.凱納茲(美). 水的物理化學處理. 清華大學出版社，1982
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