高浓度化工废水处理工程
摘要：某化工基地生产废水污染物浓度极高且难以处理。首先对高浓度化工废水进行预处理，再与低浓度生产废水、生活污水混合，然后采用水解酸化一SBR—BAF工艺处理。运行结果表明，出水各项指标优于《污水综合排放标准》(GB 8978--1996)一级标准。
关键词：高浓度化工废水,精细化工,化学试剂,水解酸化,SBR,曝气生物滤池
1 项目概况
某化工基地一期为化工厂(主要生产荧光材料、化学试剂)、精细化工厂、化学试剂厂(主要生产超高纯试剂、光刻胶、印刷胶、锂电池电解液)及基地动力系统。生产废水包括化工厂废水(化学试剂废水497 m3／d，荧光粉废水636 m3／d)，试剂厂废水297．5m3／d，精细化工厂废水19 m3／d，基地动力系统废水834 m3／d。荧光粉废水直接进入荧光材料废水站，处理达标后直接进入基地废水总排放口，不在本次废水处理范围，故本工程处理规模为l 647．5 m3／d。
生产塑料助剂、粘合剂、印刷胶、光刻胶、电解液过程中排放的高浓度废液有机污染物浓度极高， COD，可达十几万甚至几十万，很难生化降解，除部分含二氧六环浓度极高的废液外运处理外，其余均进预处理站废液储池。另外，塑料助剂、粘合剂、印刷胶、光刻胶、电解液生产过程排放的高浓度废水中含有甲苯、酚、有机胺、二甲苯、二氧六环、大分子化合物、光稳定剂及表面活性剂、有机聚合物等，可生化性较差，应先对其进行预处理，以降低有机污染物浓度，减轻对后续生化处理的负荷。基地动力系统正、反洗排水90 m3／d，pH 3～4，也必须先经预处理单元调节pH，再与其他废水混合送至化工基地废水处理厂进行二级处理。考虑企业今后的发展，废水处理厂确定处理规模为2 000 m3／d，出水执行《污水综合排放标准》(GB 8978～1996)一级标准，设计进水水质及排放标准见表1。
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2工艺流程
由于化学试剂厂和精细化工厂生产的产品种类多变，生产周期不一，因此废水的排放无规律、不连续、波动性较大，废水中污染物的成分极为复杂，可生化性差，属较难处理的一类废水。通过多次对化学试剂厂和精细化工厂的高浓度废水进行pH调节混凝沉淀试验，得出以下结论：①化学试剂厂的高浓度废水pH为6-7，COD，最高约为25万mg／L，将废水的pH调节到9～10，再投加混凝剂搅拌，过几分钟后，有大的絮体产生并沉淀，取其上清液进行监测，COD，为20．1万mg／L左右，COD，去除率约为 20％；②精细化工厂的高浓度废水也为中性，COD, 最高时约为13．4万mg／L，直接投加混凝剂搅拌，有明显的絮体沉淀，其上清液CODc，为8．7万 mg／L，去除率可达35％左右；③化学试剂厂和精细化工厂的高浓度废水按比例混合COD。约为16．3 万mg／L，直接混凝沉淀，其上清液COD，为13．62 万mg／L，去除率约为16％左右，将pH调节到9～ 10，再进行混凝沉淀，其COD，为12．2万mg／L，去除率可达25％。
根据以上结论，确定在工艺流程的前部分设一预处理单元(加碱调整pH，再进行混凝沉淀)，降低大分子有机物的离子强度和溶解度，使一部分有机物变成固体而沉淀，通过排泥去除；另一部分有机物变成胶体物质，经混凝沉淀去除，这样部分有机污染物被去除，可减轻后续处理负荷。
从理论上分析，高浓度废水CODcr约为16．3万 mg／L，经过预处理后可降至13．62万mg／L，将其混在1 998．5 m3／d(总处理量按2 000 m3／d)的其他废水中，其CODc，贡献值为82 mg／L左右，即废水处理厂的进水COD，约为1 282 mg／L，根据现有的废水处理工艺和各构筑物及设备的技术参数完全可以使废水处理达标。
预处理站工艺流程见图1，废水处理站工艺流程见图2。
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3主要处理构筑物及其工艺参数
3．1预处理站
(1)废液储池。钢筋混凝土结构内衬玻璃钢防腐，总容积30 m3，有效容积25 m3，分两格，第一格中投加氢氧化钠，有些有机物在碱性条件下产生沉淀，上清液通过隔墙溢流人第二格，经计量泵每天排进预处理站一部分(排人量届时根据废水浓度和后序处理单元承受能力作调整。化学试剂厂的运行经验证明废水应连续进入预处理站，因为经过一段时间驯化，废水已适应，可达到较好的处理效果，若间歇进入，反而会对废水处理造成冲击，影响处理效果)。第一格沉降的有机物可定期经污泥泵排人污泥池。
(2)调节池。地下式钢筋混凝土结构，尺寸4m ×4 mX 3m，有效容积36m3，HRT 7 h，配备提升泵4台，Q一6 m3／h，H=14 m，主要对高浓度废水进行预厌氧处理。
(3)混凝沉淀池。钢筋混凝土结构，尺寸2 mX 3 mX5 m，有效容积27 m3，配备计量泵1台，Q=500 L／h，加药系统3套，QT一120 L／h。
(4)储水池。钢筋混凝土结构，尺寸7．5 m× 5 mX5 m，有效容积176 m3，HRT 35 h；出水设置闸阀，控制进入基地废水处理厂的水量，根据后续处理构筑物的处理情况调蓄水量。
3．2废水处理站
(1)调节池。地下式钢筋混凝土结构，尺寸 13 mXl2 mX 5 m，有效容积675 m3，HRT 8 h；调节池进水口设置格栅槽，配备不锈钢机械格栅BG一 13548—5，栅隙5 mm，过栅流速0．5～1 m／s；池内设置潜水泵井，井内设100QWlOO一12．54提升泵4 台，3用l备，Q一100 m3／h，H一12．5 m。
(2)水解酸化池。半地下式钢筋混凝土结构，尺寸18 m×10 m×5 m，有效容积850 m3，HRT 10 h，池内配置脉冲布水系统和溶解氧仪各1套，池中安装组合填料，主要作用是提高化工废水的可生化性，把大分子分解成小分子，为后续生化反应作铺垫。
(3)SBR池。钢筋混凝土结构，4座，尺寸18 m× 14 m×5 m，有效容积1 150 in3，污泥负荷0．08 kgBOD5／(kgMLSS·d)；运行周期为16 h(进水 4 h，反应10 h，沉淀1．5 h，排水1．5 h，闲置1 h)；池内配备滗水器1台，Q=300 m3／h；污泥泵1台，Q= 25 m3／h，H=12．5 m。
(4)污泥浓缩池。砖混结构，尺寸5 m×5 m× 5 m，有效容积100 m3。
(5)BAF。碳钢防腐半地下式结构，2座，4 m X3 mX6 m，有效容积66 m3，负积负荷1.35 kgBOD5 (m3·d)，反冲洗水泵2台，Q=150 m3／h，H=12．5 m。
(6)脱水机房。砖混结构，尺寸13 m×5 mX 4．5 m；板框压滤机1台，型号BMJl6／450，2．2 kW；污泥泵2台，Q=30 m3／h，H=35m。
(7)气浮间。砖混结构，尺寸15 m×5 m× 4．5 m；内置气浮池1座，池体尺寸7．8 m×2.41 mX 1．83 m，碳钢防腐，分离区HI玎0．33 h，刮渣设备 1套，混合反应器1台，尺寸万2 000X3 000，碳钢防腐。
4工程调试
4．1水解酸化池
开始运行时，小水量进水，约500 m3／d。同时投加城市污水处理厂的消化污泥，MLSS 12-16 g／L；运行初期出水较浑浊并伴随有大量的轻质污泥和杂质随水流带出，通过水解酸化池底部间歇排出剩余污泥；随着运行时间增加，约两周后，出水水质慢慢得到改善。出水悬浮物含量少，水质清澈。此时，将出水引入SBR池进行同步调试。酸化池进水采用底部脉冲配水，主要控制配水的均匀性，保持脉冲强度，使池内污泥层呈悬浮状。
4．2 SBR池
SBR池调试的关键是污泥沉降性能的控制。 SBR开始运行时，由于活性污泥的培养驯化还不成熟，污泥的沉降性能不好，在SBR的反应期结束后，污泥难以沉淀，压密性差，上层清液的排除受到限制，水泥比下降，导致每个运行周期处理废水量下降。出水sS及CODcr上升，处理出水水质下降。后来不断摸索调整充水、反应时间，及时控制溶解氧等各种参数，发现当控制反应时间在11．5 h时，加ss>3．5 g／L，污泥沉降性能最好。SVI为120 mL／g，出水效果较好。因此摸清每个运行周期内污泥的SVI变化趋势，及时调整运行方式可以确保良好的处理效果。
4．3 BAF
SBR出水进入中间水池，然后由提升泵提升进人BAF，挂膜采用直接挂摸法。在连续充氧曝气的情况下，小水量连续进水，约500 m3／d。每天对 BAF的进出水水质进行化验。经过两周的运行调试，出水水质即有明显的变化。随即慢慢将水量从 500 m3／d增加到2 000 m3／d。经过两个多月的运行调试，容积负荷达到1．4 kgBOD5／(m3·d)。出水BODs≤50 mg／L，去除率≥60％，达到了预期设计要求。反冲洗周期由初期的4 d缩短为2 d。
另外发现BAF的反冲洗并不是周期越长就越好，还要考虑反冲洗后滤池的挂膜难易情况。经过反复调试，本工程的最佳反冲洗时间和强度为：先用气冲5 min，强度10 L／(s·m2)；再气水联合反冲5 m_in，气冲强度12 L／(s·m2)，水冲强度8 L／ (s·m2)；最后是水洗3 min，强度8 L／(s·m2)。本工程BAF的鼓风机设计时按照气水比8：1选型，通过调整鼓风机曝气量改变气水比，实际运行结果显示，在气水比5：1时即可满足生化反应对D0的需求。
5运行情况
本项目建成后正常投产近两年时间，生产运行结果表明，出水各项指标优于《污水综合排放标准》 (GB 8978一1996)一级标准。系统处理效果监测结果见表2。
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6经济及环境效益
工程总投资861．81万元，运行费用为1．39元／甜，其中电费1．09元／m3、药剂费O．12元／m3、人工费 0．18元／m3。经过该废水处理系统处理后可大量削减污染物，减少对环境的危害，其主要污染指标年消减量为(水量按满负荷处理量2 000 m3／d，系统运行按340 d／a)：COD，748 t／a；BOD5 245 t／a；SS 116 t／a。
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