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农药含酚废水处理工艺
作者:佚名 文章来源:南京蓝污环保 点击数: 更新时间:2015-3-16
 

酚是工业生产废水中毒性高、难降解有机物之一,含酚废水不仅严重污染环境,造成农业、渔业的损失,而且危害人类的健康〔1〕,含酚废水的治理得到世界各国的广泛重视。目前国内外处理含酚废水的常见方法主要有物理法〔2〕、化学法〔3〕和生化法〔4, 5〕及组合工艺〔6, 7〕等。某试验工场是科研、生产型的化学工业基地,其生产废水含有酚、苯、二甲苯等有机物以及酸性废水,考虑到受纳水体是农灌水溪,且工场地处县城关镇,必须对排放的废水进行治理。工场根据生产废水的特点,设计了一套采用一级厌氧处理、二级生物接触氧化、反应絮凝的生化—氧化—絮凝沉淀污水处理系统,运行初期达到了设计要求,但由于该系统运行时间长,一部分设备老化,尤其污泥(细菌)的培养与驯化仍然存在较大的问题,处理系统不能正常运行,为此,需要对原有污水处理系统进行全面改造,重新建立厌氧系统与好氧系统污泥的培养与驯化体系,使污水处理系统恢复正常运行,达到设计的排放标准。

1 废水水质与工艺流程
 
工场现有MIC(异酯)、残杀威、克百威等生产车间,含酚废水出水量为4 万t/a 左右,污水处理系统设计规模为8 万t/a,污水处理系统的主要设计参数为:调节池(厌氧)停留时间24 h,一级生物接触氧化池停留时间为10 h,一沉池停留时间为1.5 h,二级生物接触氧化池停留时间为18 h,二沉池停留时间1.5 h,装置出水达《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)。废水流量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。

工场废水处理采用生化—氧化—絮凝沉淀组合工艺,克服单一废水处理工艺的缺点,废水处理的关键就是通过微生物的新陈代谢作用,将废水中有机物的一部分转化为微生物的细胞物质,另一部分转化为比较稳定的化学物质(无机物或简单有机物),从而达到降解有机物,净化废水的目的。在现有工艺中,厌氧池中,主要依赖产酸细菌、产氢产乙酸细菌及甲烷菌将高浓度有机废水中的复杂有机物分两步分解转化为甲烷、二氧化碳气体及维持微生物生长活动所需的能量。好氧池中,主要依赖好氧菌进一步将厌氧池排出的废水中仍没有降解的复杂有机物和已经分解的低分子有机物分解和转化为CO2、H2O、NO3-、SO42-、PO43-、NH3等简单无机物与维持微生物生长活动所需的能量。废水处理的工艺流程如图 1所示。

 

图 1 废水处理工艺流程 

2 存在的主要问题
 
(1)好氧池、厌氧池污泥失活,微生物菌群死亡。活性污泥(微生物菌群)的培养成熟程度及性能决定着废水净化效果的好坏,废水处理系统中污泥的接种、驯化和培养是工艺运行成功的首要步骤。造成好氧池及厌氧池污泥失去活性,微生物菌群死亡的原因比较复杂,可能引起的原因一是尽管综合废水中含有的有机物浓度不是很高(低于200 mg/L),但有机物成分复杂、种类多,含有MIC(异酯)、呋喃丹、残杀威、邻基异苯基酚、残杀威等农药成分,以及酚、甲苯、二甲苯、氨氮及其中间合成的衍生物等多种混合有机物成分。其中的许多有机物属难降解物质,如酚类有机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统,其绝大部分污泥随水进入沉淀池,经沉淀后进入厌氧池,使得好氧池中难以维持稳定、平衡的活性污泥量,造成微生物缺乏营养物质,使污泥增长处于降解率低下、缓慢的内源呼吸期,随着时间的推移,污泥(微生物)最终死亡。

(2)厌氧池缺污泥排放装置。好氧池中的污泥基本进入厌氧池,厌氧池中的污泥随着运行时间延长不断增加,现有厌氧池与调节池共用,采用普通的平流式进水,造成底部污泥大量沉积、无机化,占据大量有效空间,废水在厌氧池中停留时间缩短,厌氧预处理达不到应有效果。

(3)好氧池填料长满青苔,基本没有挂膜。填料挂膜不正常,是造成运行不正常的主要原因。这主要是由于现有处理系统选取的曝气方式为穿孔管曝气,而穿孔管曝气最大的缺点就是曝气不均匀,造成局部曝气强度过大,这样既对氧的利用率不高,也影响微生物在填料上的正常挂膜。

(4)废水处理系统缺预调节池。废水进厌氧池前,经过一个小的隔油池,隔油池能隔开部分油相,但因体积小,起调节作用不大。而工厂多个车间每天排放的有机废水水质、水量均不稳定,波动较大,造成废水处理系统的运行不稳定。

3 采取措施
 
3.1 预设调节池
 
废水处理设施中调节池的作用主要包括:(1)提供对有机物负荷的缓冲能力,防止生物处理系统负荷的急剧变化;(2)控制pH,防止水质过酸或过碱对后续生化处理的不良影响;(3)停产时仍能对生物处理系统继续输入废水;(4)防止高浓度有毒物质进入生物处理系统。修建容积600 m3 的废水调节池,使得每天产生的综合废水能在调节池里至少停留3 d,以保证进厌氧池废水的稳定,有机营养物稳定,保持厌氧池微生物的正常生长。调节池还可预先培养一部分微生物,并对复杂微生物有预先降解作用。调节池池壁和底部采取防腐措施,底部要铺钢筋混凝土。

3.2 厌氧池进水方式
 
改变厌氧池的进水方式,改平流式进水为下部进水,增加布水器一套。厌氧池下部进水可以从下往上冲抬污泥,使污泥处于悬浮状态,有利于污水与污泥的充分接触,提高分解有机物的能力。厌氧池因没有设置污泥排放装置,污泥量不断增长,经常需要通过人工的方式清理出部分污泥,由此造成运行间断,且人工操作极为不便,劳动强度大。设置固定的污泥排放设备,或者增加厌氧池污泥排放管道,增加压滤设备,便于污泥的管理。

3.3 曝气系统的改造
 
3.3.1 微孔曝气器
 
填料挂膜不正常主要原因是由于现有处理系统选取的曝气方式为穿孔管曝气,造成局部曝气强度过大,氧利用率不高,影响微生物在填料上的正常挂膜。因此更换曝气系统,改穿孔管曝气为PWX 型微孔曝气器,微孔曝气器的特点是:(1)弹性橡胶扩散膜片开有大量的自闭孔眼,随着曝气和停止运转,孔眼自动张开和闭合,不会产生孔眼堵塞、黏污等弊病。(2)曝气器的逆止阀具有双重防止逆流功能,曝气器的逆止阀使气孔关闭自如,可防止中断输送空气时发生逆流现象。当停止进气时,污水混合液也不能倒灌,可以减少大量维修工作量。(3)曝气膜是由特殊的弹性聚合物制成,具有很高的变形性和弹性指数,膜的制作采用特殊挤压成型技术,薄厚均匀,并且具有很强的抗油、紫外线及耐锈蚀能力。其主要技术参数: 空气量1.0~5.0 m3/h,氧利用率,28%~32%,气泡直径1~3 mm,表面积0.025 m2,氧动力效力≥5.0 g/(W·h),阻力损失180~260 mm,适用水深1~6 m。

3.3.2 生物填料
 
选用粒径为180 mm 的YDT 型弹性立体生物填料,填料比表面积125 m2/m3,成品密度≥2.7 kg/m3,空隙率≥99%。通过筛选聚烯烃类中几种耐高温、耐腐蚀、耐氧化、高强度的优质品种,采用特殊的拉丝、丝条制毛工艺,将丝条固定在定位绳上,纺制成填料单体,然后固定在塑料圆盘上。弹性立体生物填料的特点:(1)孔隙率大、比表面积大、生物量大、不易堵塞、表面粗糙、易于挂膜、池体内空间利用率大、无死区、使用寿命长。(2)填料与营养物质等的接触,具有主动性、表面更新快、耐冲击负荷的特点,填料内部形成从营养物—细菌—原生动物—后生动物的食物链,可以不产生或少产生剩余污泥。填料柔软、有弹性、孔隙可变。(3)填料中微生物种类齐全、数量多、处理功能强,污染物去除范围广。

3.4 接触氧化池污泥回流系统
 
由于好氧池绝大部分污泥进入沉淀池,经沉淀后进入厌氧池,使得好氧池中难以维持稳定、平衡的活性污泥量,造成微生物缺乏营养物质,使污泥增长处于降解率低下、缓慢的内源呼吸期,污泥(微生物)最终死亡。有必要在现有工艺条件下,增加污泥回流系统。将沉淀池的部分污泥(70%~90%)返回到一级生物好氧接触池,以补充活性污泥量,维持好氧系统中微生物数处于平衡、稳定的状态。

4 运行结果
 
改进后的废水处理系统,经过2 a 多的运行试验,系统运行正常,处理效果达到预期的设计标准,部分水回用到循环冷却塔作为循环水使用,从而减少新鲜水的用量,每年减少冷却水用量2 万t,水质监测结果显示,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,均达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)要求。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

5 结论
 
(1)对原有污水处理系统进行了全面改造,完善了生物氧化法处理装置,重新建立了厌氧系统与好氧系统污泥的培养与驯化体系,部分水回用到循环冷却塔作为循环水使用,每年可减少冷却水用量2 万t,改造后出水中的酚0.5 mg/L,苯2.72 mg/L,酚去除率达85%以上,pH 8~9,减少COD 排放约2 t,装置出水达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)。

(2)农药生产产生的含酚废水,有机化合物成分复杂、毒性高、难降解,对其的处理是工厂环保治理的一个难题。采取生化—氧化—絮凝沉淀组合工艺是一种比较理想的废水处理方式,处理效果较好,值得借鉴与推广。

 

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