Fenton_水解酸化_厌氧接触_接触氧化工艺处理高盐生产废

1、 o 工业给排水Fenton 水解酸化 厌氧接触 接触氧化工艺处理高盐生产废水许 劲1, 2赵绪光1, 2洪国强1, 2董晓梦3 李家祥3(1重庆大学城市建设与环境工程学院, 重庆 400045; 2重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室, 重庆 400045;3南京绿岛环境工程有限公司, 南京 210046摘要 高盐废水中的高含盐量对微生物的生长有较强的抑制作用, 增加了其生物处理的难度。重庆某化工厂日排成分复杂的高盐高浓度生产废水, 其COD Cr 5163g /L, 氯化物7591g/L 。通过驯化耐盐微生物作为主体菌种, 采用Fenton 水解酸化 厌氧接触 接触氧化组合工艺, 出水

2、各项指标均达到 污水综合排放标准 (GB 8978 1996 三级标准。关键词 高盐废水 耐盐微生物 Fenton 接触氧化1 工程概况 重庆某精细化工厂主要生产羧甲基纤维素钠(Carbox y M ethy l Cellulose, 简称CM C , 其生产工艺为:碱化 醚化 中和洗涤精制 离心 耙干 烘干 粉碎拼混 产品。CMC 是天然纤维素经化学改性后获得的一种水溶性好的聚阴离子化合物, 能吸水膨胀, 形成透明的粘稠胶液, 广泛应用于食品、医药、牙膏等行业。其排放的高浓度生产废水含盐量高、难以生物降解, COD Cr 5163g /L, 氯化物7591g/L, NaCl 约113g /L

3、, 乙醇酸钠约65g /L, 呈黄褐色, 水质水量变化较大。这部分废水必须先采用物理化学方法进行预处理, 去除难生物降解物质并提高废水的可生化性。高盐废水一直是废水处理的难点, 以前通常采用物理化学法处理, 因为高盐环境及盐度的变化对生物处理有抑制作用, 导致有机物去除率下降, 增大生物处理的难度16。但物化法处理费用太高, 如何将物理化学法与生物处理法相结合实现高效降解高盐废水污染物也因此成为研究热点1, 4, 6。目前在高盐废水生物处理的研究与应用中, 又可分为利用耐盐菌与利用嗜盐菌两种不同方式, 本工程主要利用耐盐菌不脱盐进行生物处理。考虑到该厂的长远发展, 废水处理工程按1137. 5

4、m 3/d 规划, 分2期实施, 一期设计水量为650m 3/d, 其中高浓度废水150m 3/d, 低浓度废水500m 3/d 。一期工程设计水量和水质参数见表1, 出水执行 污水综合排放标准 (GB 8978 1996 三级标准。由于现阶段该厂只上了三分之一的生产线, 所以表1 工程设计水量和水质参数项目水量/m 3/d COD C r /g/L NaCl /g/L 乙醇酸钠/g/L 氧化物/g/L Na +/g/L pH高浓度废水15051631136568. 5362. 7低浓度废水5002. 5混合废水65018. 4626. 071515. 8114. 4768图1 废水处理主要工

5、艺流程实际处理水量180200m 3/d 。2 废水处理工艺流程(见图13 工艺说明及主要构筑物(1 Fenton 氧化池。1座, 尺寸2. 5m 2. 9m 5m 。经Fenton 氧化, 废水中难生物降解有机物得到降解或去除, 可生化性提高。其进水COD Cr 4080g /L, 进水含盐量110170g/L, pH 为9. 510. 5, 需加酸控制pH 为34。然后按比例投加H 2O 2和Fe 2SO 4进行Fenton 反应, 整个过程需机械搅拌。废水经Fenton 氧化后呈酸性, 需加碱液中和至中性, 同时曝气使其混合均匀。 给水排水 Vol 37 2 2011(2 均质池。1座,

6、 尺寸9. 3m 8. 1m 6. 7m, H RT 18. 6h 。高浓度废水经Fenton 氧化系统处理后自流至均质池, 同时将含盐量视为零的生活污水抽至其中, 设曝气管进行搅拌、均和。可以均衡水质的盐度、浓度、温度、pH 等, 避免水质出现较大波动, 造成对后续处理的冲击。由于混合废水仍然缺乏氮磷, 需适当添加尿素和磷酸二氢钙等。(3 水解酸化池。1座, 尺寸13m 3. 5m 9m, HRT 15h, 容积负荷9. 5kgCOD Cr /(m 3 d 。采用上向流式池型, 底部由穿孔管进水, 表层由穿孔管出水, 末端设配水井, 配水井重要用于厌氧接触池污泥回流、酸碱以及微量营养元素的投

7、加。池内设置弹性填料, 以增大微生物浓度, 主要利用生物膜对废水中的大分子物质及难降解有机物进行水解, 提高废水可生化性, 并增强系统的抗冲击负荷能力。其工艺段重点在于污染物质化学结构和性质上的改变。(4 厌氧接触池。上向流式池型, 1座, 尺寸13m 13m 9m , H RT 56. 2h, 容积负荷2. 3kg COD Cr /(m 3 d 。分16格, 采用4个同型号的脉冲式布水装置均匀布水, 脉冲式工作, 同时具有搅拌污泥的功能, 脉冲时使污泥处于悬浮状态, 使进水与污泥颗粒充分接触。池内上部装有弹性填料, 将废水中的颗粒污泥截留, 以增加系统生物量, 提高处理效率。表层以穿孔管收集

8、上清液自流至厌氧沉淀池。(5 接触氧化池。1座, 尺寸16. 4m 8. 3m 5. 8m, HRT 29. 2h, 容积负荷0. 8kgCOD Cr /(m 3 d 。接触氧化池主要用于去除有机物, 池内设置软性填料, 并淹没在废水中, 填料上长满生物膜, 废水与生物接触过程中, 水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。从填料上脱落的生物膜, 随水流到沉淀池后, 部分回流, 部分排入污泥处理系统, 废水得到净化。设在池底的不锈钢穿孔布气管曝气, 出水DO 控制在23mg /L 。(6 絮凝反应沉淀池。1座, 尺寸1. 5m 3. 5m 5m, 按质量比25 1投加PAC 和PA

9、M , 一般PAM 连续投加, 好氧沉淀池出水COD Cr 未达设计值时再投加PA C 。末端设齿形出水堰出水。(7 污泥处理系统。由物化集泥池、生化集泥池和污泥浓缩池组成。物化污泥池主要收集Fenton 沉淀池排出的污泥, 生化污泥池则收集厌氧沉淀池、好氧沉淀池和絮凝反应沉淀池的污泥。浓缩池1座, 尺寸6. 9m 3. 7m 4m , 经过约10h 沉淀, 上清液排至调节池2中, 底部污泥自流至污泥储泥池, 然后经由螺杆泵抽送至压滤机中, 压出的干污泥外运或另行处置。4 废水处理系统调试运行该工程2009年6月开工建设, 2009年8月完工。系统调试期间经历了CM C 泄漏和强碱泄漏两次重大

10、事故, 导致耐盐菌大量死亡, 厌氧系统不得不重新培养耐盐菌, 在此期间好氧系统超负荷运行, 出水基本达标, 但电耗较高。经过半年左右的调试运行, 出水完全达到 污水综合排放标准 (GB 8978 1996 三级标准。4. 1 耐盐微生物驯化培养采用重庆市鸡冠石污水处理厂脱水污泥作为菌种进行驯化, 厌氧耐盐菌和好氧耐盐菌的驯化同时启动, 独立实施完成。水解酸化池与厌氧池作为一个整体考虑。系统启动初期, 一次性投足接种污泥, 本项目水解酸化池30t, 厌氧接触池110t, 投加量为池容的30%50%。进入生物处理系统的废水, 控制COD Cr 在8001500m g/L, 容积负荷0. 31kg

11、COD Cr /(m 3 d , 这样有利于微生物的筛选。当COD Cr 去除率达到80%以后, 才提高负荷。系统启动初期含盐量应控制在4000mg /L, 并以10002000m g/L 的含盐量梯度逐步提高废水含盐量, 以逐渐驯化出能适应工程设计要求的耐盐微生物。当生物池内填料上挂有厚厚的生物膜、出水较清澈并能达标时, 标志挂膜成功, 水解酸化池和厌氧接触池驯化工作完成。接触氧化池启动初期, 一次性投足接种污泥30t, 污泥缺氧时间不得超过12h 。污泥投入后, 首先进行闷曝并及时加入粪便水以恢复污泥活性。闷曝24h 后, 同样加入易生物降解污水, 控制COD Cr 为8001500m g

12、/L, 若微生物适应良好, 则每36d 按10002000mg /L 的含盐量梯度提高废水盐度, 必要时投加营养物质和微量元素。当COD Cr 去除率达到80%、好氧沉淀池出水清澈时, 可认为好氧生物膜培养基本结束。在整个培菌过程中, 进水含盐量的相对稳定至 o 关重要。当含盐量提升至2%3%时, 整个处理系统敏感又脆弱, 处理出水不易稳定。鉴于CMC 废水的特性, 建议将实际进水含盐量控制在2%左右, 可保证整个处理系统运行稳定, 出水达标。4. 2 工程试运行试运行阶段, 将水解酸化池、厌氧接触池和接触氧化池连通同步运行, 主要是通过周期性提高进水有机物负荷, 使整个处理系统逐渐步入生产性

13、运行, 同时注意废水中碳、氮、磷的合理比例和微量元素的投加, 及时发现并解决试运行过程中出现的各种问题, 并不断完善各种防范与应对措施。当接触氧化池生物镜检观察到原生动物如钟虫等较多、出水水质稳定达标时, 即可进入正式运行阶段。4. 3 工程验收重庆市环境监测中心于2010年3月对本项目验收。验收监测期间, 生产废水最终处理出水中污染物最大日均浓度分别为COD Cr 236mg/L, BOD 564. 9mg/L, 氨氮4. 59mg/L(详见表2 , 均未超出 污水综合排放标准 (GB 8978 1996 三级标准限制, 同时符合鸡冠石污水处理厂进水水质要求, 验收合格。表2 主要构筑物进出

14、水水量与水质项目水量/m 3/d COD C r /mg/L BOD 5/mg/L 氨氮/mg/L 氯化物/m g/L pH236 64. 94. 5997708. 12标准限值500300695 经济分析该废水处理工程按一期设计, 二期另建, 其中混凝土池按350元/m 3考虑, 房屋按860元/m 2考虑。调节池1、调节池2、均质池、物化集泥池、生化集泥池、浓缩池、储泥池及所有配套房屋都按两期共用一次设计、施工到位, 其余处理单元按照一期设计。总投资626万元, 其中土建236万元, 设备262. 4万元, 其他费用127. 6万元。本项目总运行费用约为4. 18元/m 3, 不含设备折旧

15、费, 其中人工费0. 51元/m 3, 动力费1. 12元/m 3, 药剂费2. 30元/m 3, 运行维护费0. 25元/m 3。6 小结(1 常规生物处理系统通过适当驯化后能够处理高盐废水, 但驯化菌种的耐盐度有限, 而且驯化时间长, 易受冲击。应注意实际进水水质的变化, 并保证均质池的含盐量稳定。(2 在接触氧化工艺中, 生物膜是降解有机物的主体。生物膜的耐盐能力大于活性污泥, 利用生物膜法可提高耐盐菌浓度, 延长其停留时间, 避免耐盐菌的流失。(3 高盐污泥沉降性能较差, 应注意合理设计沉淀池, 适当增加沉淀时间。(4 Fenton 氧化预处理难降解废水可提高废水的可生化性, 物化+生

16、化组合法可以合理价格处理高盐高浓度工业废水, 并能达标排放。(5 本项目为高盐废水处理, 当采用 水质化学需氧量的测密重铬酸性法 (GB 11914 89 测定COD Cr 时受Cl -影响较大, 不易测准, 建议改进高盐废水COD 的测定方法, 或用TOC 等水质指标替代。参考文献1Lefeb vre O, M oletta R . T reatm ent of organic pollution in industrial saline w as tew ater:a literature review.WaterResearch, 2006, 40:367136822 Abou-E le

17、la S I, Kamel M M , Faw zy M E. Biological treatmentof s alin e w as tew ater u sing a salt -tolerant microorganism. Desalination , 2010, 250(1 :153 Ch ow dhu ry P, ViraraghavanT, S rinivasanA.Biologicaltreatment processes for fish pr ocess ing w as tew ater-A review. Biores ou rce T echnology, 2010, 101(2 :4394494 T uin B J , Geerts R, W es terink J B, , et al. Pretreatment andbiotreatmen t of s alin e