鐵炭微電解-光催化氧化-生化處理有機(jī)磷廢水
導(dǎo)讀:：本文對(duì)高有機(jī)磷廢水采用鐵炭微電解+光催化氧化+生化工藝進(jìn)行處理，經(jīng)過八個(gè)月調(diào)試，污水處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果好。進(jìn)水(平均)COD12890mg/L ，BOD53472mg/L、NH3-N118mg/L、總磷664mg/L，出水(平均)COD96mg/L，BOD519mg/L、NH3-N13mg/L、總磷0.45mg/L，達(dá)到了GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
關(guān)鍵詞：鐵炭微電解，光催化氧化，有機(jī)磷廢水
磷是造成水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要原因，對(duì)高有機(jī)磷廢水的處理一直是工業(yè)企業(yè)環(huán)境污染治理的難題。雖然對(duì)處理高有機(jī)磷的研究一直沒有中斷過，但目前處理效果好、運(yùn)行費(fèi)用低的方法還不多。這是因?yàn)榱椎呐欧艠?biāo)準(zhǔn)較高(GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中磷的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)為不超過0.5mg/l)，且處理成本較高，一般企業(yè)難以承受。
1工程概況
某化工企業(yè)主要生產(chǎn)鹵代烷基磷酸酯阻燃劑，廢水主要來自生產(chǎn)車間的堿洗、酸洗、水洗及部分水沖泵廢水。廢水呈強(qiáng)酸性，COD、SS、P等較高。針對(duì)該廢水有機(jī)磷含量高的特點(diǎn)，采用鐵炭微電解+光催化氧化+生化工藝，經(jīng)過八個(gè)月調(diào)試，廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，且達(dá)標(biāo)排放。廢水設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。
|
項(xiàng)目 |
ρ(COD) （mg·L-1） |
ρ(BOD5) （mg·L-1） |
ρ（總磷） （mg·L-1） |
ρ（NH3-N） （mg·L-1） |
pH |
|
進(jìn)水水質(zhì) |
≤13000 |
≤3500 |
≤675 |
≤121 |
2～3 |
|
出水水質(zhì) |
≤100 |
≤20 |
≤0.5 |
≤15 |
6～9 |
表1 廢水設(shè)計(jì)參數(shù)
Table 1 Designparameters of wastewater
2工程設(shè)計(jì)
2.1 工藝設(shè)計(jì)
廢水處理工藝流程見圖1。
圖1廢水處理工藝流程圖
Fig.1 Technological process for wastewatertreatment
廢水由業(yè)主自行收集至調(diào)節(jié)池后，先進(jìn)入沉淀回收池進(jìn)行沉淀回收，上清液通過鐵炭微電解，絕大部分大分子有機(jī)物被氧化分解為小分子物質(zhì)，經(jīng)沉淀，去除大部分總磷。再通過光催化氧化作用, 出水的生化性大大提高。廢水經(jīng)泵提升進(jìn)入U(xiǎn)ASB塔后自流進(jìn)入A/O池， 降解大部分COD。廢水中的有機(jī)磷也被氧化水解成無機(jī)磷，經(jīng)沉淀后可基本去除總磷。
2.2 主要構(gòu)筑物單元參數(shù)
(1)調(diào)節(jié)池：尺寸為10.0m×3.0m×3.0m，主要起收集、調(diào)節(jié)廢水作用。
(2)沉淀回收池：內(nèi)置斜管填料，尺寸為5.0m×2.0m×4.7m，表面負(fù)荷1.0m3/(m2·h)。調(diào)節(jié)池的廢水經(jīng)自吸泵(2臺(tái)，1備1用，Q=10m3/h，N=2.2 kW)提升至沉淀回收池，回收利用部分物料。
(3)鐵炭氧化池：尺寸為5.5m×2.5m×4.0m，停留時(shí)間約為4.8h。懸空兩層、190袋鐵炭(鐵屑和焦炭混合比為1：2)，控制鐵炭池內(nèi)的pH 4～5;池底布設(shè)穿孔曝氣管，氣水比為5：1。
(4)初沉池：采用豎流式沉淀池，尺寸為φ1.8 m×5.0 m，設(shè)計(jì)流量10 m3/h，表面負(fù)荷1.1m3/(m2·h)，沉淀時(shí)間1.1h，有效水深4.5 m，同時(shí)設(shè)導(dǎo)流筒1個(gè)。
(5)光催化氧化池：2級(jí)串聯(lián)，內(nèi)置50根Ф325mm×H1500mm管式光催化氧化單元組合裝置，且內(nèi)壁涂復(fù)納米級(jí)TiO2光催化劑涂層、涂層粘合選用氟碳漆。單體尺寸為3.0m×3.0m×2.5m，停留時(shí)間為4.5h。采用波長(zhǎng)200～250nm 的UV光氧化降解廢水中的有機(jī)污染物，提高污水的可生化性。
(6)UASB塔：并聯(lián)兩個(gè)碳鋼結(jié)構(gòu)UASB塔，內(nèi)設(shè)循環(huán)泵(Q=15m3/h，N=5.5 kW，H=25m，1備1用)，塔底采用穿孔管均勻進(jìn)水，塔頂設(shè)三相分離器。單體尺寸為φ4.5 m×12 m，停留時(shí)間36h，COD容積負(fù)荷為7.5kg/(m3·d)。
(7)A/O池：三格式，內(nèi)置彈性填料，采用羅茨風(fēng)機(jī)(Q=4.94m3/min，N=6.80kW， H=0.5kgf/cm2)進(jìn)行微孔曝氣，內(nèi)設(shè)循環(huán)泵(Q=30m3/h，N=3kW)進(jìn)行硝化與反硝化，廢水中污染物被進(jìn)一步氧化、吸附。
A池：?jiǎn)胃癯叽鐬?.0 m×1.5 m×5.0m，微孔曝氣器共26套，水力停留時(shí)間為9.72 h，DO控制在0.5mg/L以下。
O池：?jiǎn)胃癯叽鐬?.0m×1.5 m×4.5m，微孔曝氣器共54套，有效容積為108m3,停留時(shí)間為10.8h，設(shè)計(jì)BOD5容積負(fù)荷0.25kg/(m3·d)，DO控制在2～3mg/L。
(8)二沉池：內(nèi)置斜管填料，尺寸為4.5m×2.0m×4.7 m，設(shè)計(jì)流量10 m3/h，表面負(fù)荷1.1m3/(m2·h)，沉淀時(shí)間約1h，有效水深4.4 m，出水回調(diào)pH6～9。
(9)污泥濃縮池：尺寸為2.5m×2.5 m×2.5m ，超高0.5 m，總有效容積15.6 m3。污泥通過螺桿泵進(jìn)入板框壓淲機(jī)(S=28 m2)進(jìn)行脫水。
3 調(diào)試與運(yùn)行
1) UASB池調(diào)試：工程安裝完成后，開始進(jìn)行污泥培養(yǎng)，污泥采用城市污水處理廠剩余污泥。UASB池投加牛糞當(dāng)作菌種，控制碳、氮、磷比例在200：5：1，用NaHCO3調(diào)節(jié)pH。調(diào)試過程中的懸浮污泥從塔頂排出，三個(gè)月后，當(dāng)懸浮顆粒污泥開始形成時(shí)，慢慢提高進(jìn)水濃度，同時(shí)增加進(jìn)水量龍?jiān)雌诳，進(jìn)行污泥馴化。
2) A/O池調(diào)試：先調(diào)節(jié)A/O池碳：氮：磷=(200～300)：5：1，連續(xù)悶曝24h后靜止2 h，排掉池中的懸浮物，再補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行污泥培養(yǎng)。10天后填料表面開始掛膜，繼續(xù)加入營(yíng)養(yǎng)液并間歇補(bǔ)充生活污水，控制好DO和pH等條件。25天后觀察膜上有微生物出現(xiàn)，繼續(xù)培養(yǎng)30天后出現(xiàn)鐘蟲、草履蟲、輪蟲、線蟲等微生物，且手摸膜有黏性、滑膩感，說明生物膜已經(jīng)成長(zhǎng)。此后開始進(jìn)行污泥馴化。
3)廢水處理：生化調(diào)試成功后開始進(jìn)行廢水處理。經(jīng)過鐵炭的微電解作用，可把大部分有機(jī)磷氧化分解成無機(jī)磷，出水調(diào)節(jié)pH，并加石灰水，磷去除率可達(dá)90%。再通過光催化氧化作用，廢水的可生化性大大提高。經(jīng)過八個(gè)月的調(diào)試運(yùn)行，出水達(dá)到了GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行結(jié)果見表2、表3。
表2調(diào)試期間的運(yùn)行結(jié)果
Table 2 The result in debugging
|
采樣時(shí)間 （運(yùn)行穩(wěn)定后） |
CODCr（mg/L） |
BOD5（mg/L） |
NH3—N（mg/L） |
總磷（mg/L） |
||||
| 進(jìn)水 |
出水 |
進(jìn)水 |
出水 |
進(jìn)水 |
出水 |
進(jìn)水 |
出水 |
|
|
4月 5月 |
12500 13165 |
3375 2750 |
3450 3320 |
450 418 |
121 115 |
70 72 |
675 678 |
45 36 |
|
6月 |
12950 |
2180 |
3427 |
370 |
130 |
56 |
670 |
29 |
|
7月 |
13100 |
1642 |
3567 |
328 |
125 |
48 |
645 |
12 |
|
8月 |
12840 |
1053 |
3482 |
260 |
108 |
37 |
660 |
6 |
|
9月 |
13170 |
475 |
3465 |
153 |
112 |
45 |
658 |
2 |
|
10月 |
12675 |
215 |
3384 |
46 |
120 |
16 |
638 |
0.39 |
|
11月 |
12890 |
96 |
3472 |
19 |
118 |
13 |
664 |
0.45 |
表3 12月份主要工藝段運(yùn)行結(jié)果
Table 3 The main running result inDecember
|
#FormatImgID_1# |
CODCr |
BOD5 |
NH3-N |
總磷 |
||||||||
|
進(jìn)水 Mg/L |
出水 Mg/L |
去除 率% |
進(jìn)水 Mg/L |
出水 Mg/L |
去除 率% |
進(jìn)水 Mg/L |
出水 Mg/L |
去除 率% |
進(jìn)水 Mg/L |
出水 Mg/L |
去除 率% |
|
|
調(diào)節(jié)池 |
12890 |
－ |
－ |
3472 |
－ |
－ |
118 |
－ |
－ |
664 |
－ |
－ |
|
鐵炭氧化池 |
9697 |
6958 |
28.2 |
2610 |
2088 |
20.0 |
98 |
89 |
9.1 |
675 |
629 |
6.8 |
|
初沉池 |
6958 |
6120 |
12.0 |
2088 |
1566 |
25.0 |
89 |
76 |
14.6 |
629 |
67 |
89.3 |
|
光催化氧化池 |
6120 |
4654 |
23.9 |
1566 |
1174 |
25.0 |
76 |
71 |
6.5 |
67 |
58 |
13.4 |
|
UASB池 |
4654 |
930 |
80.0 |
1174 |
234 |
80.0 |
71 |
113 |
－ |
58 |
31 |
46.6 |
|
A/O池 |
930 |
136 |
85.3 |
234 |
25 |
89.3 |
113 |
18 |
84.1 |
31 |
9 |
70.9 |
|
二沉池 |
136 |
96 |
29.4 |
25 |
19 |
24.0 |
18 |
13 |
27.7 |
9 |
0.45 |
95.0 |
4 經(jīng)濟(jì)分析
工程總投資約220萬元，日處理水量150m3/d，運(yùn)行費(fèi)用8.7元/噸。具體費(fèi)用見表4。
表4 廢水處理費(fèi)用
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電費(fèi) |
人工費(fèi) |
藥劑費(fèi) |
|||||
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45 KW |
3人 |
PAM |
PAC |
H2O2 |
石灰 |
液堿 |
硫酸 |
|
0.7元/KW﹒h |
1500元/月 |
12000元/t |
2000元/t |
1300元/t |
500元/t |
2000元/t |
800元/t |
|
3.024元/m3 |
1.0元/m3 |
0.8元/m3 |
0.2元/m3 |
2.21元/m3 |
0.41元/m3 |
0.4元/m3 |
0.063元/m3 |
|
廢水處理費(fèi)用：8.7元/ m3 |
|||||||
The wastewater treatment cost
table45 結(jié)論
4) 利用鐵炭微電解+光催化氧化+生化工藝處理高有機(jī)磷廢水是可行的，且運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低，出水達(dá)到GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
5) 采用鐵炭微電解+光催化氧化對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理具有處理效率高，對(duì)提高B/C比和后續(xù)的生化處理有很好的作用。
6) UASB塔去除化工廢水中的COD 具有耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)、去除效率高、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。
6 存在問題
7) 鐵炭壽命問題：隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，F(xiàn)e3+不斷損耗，鐵炭板結(jié)，COD去除率下降，影響到其后處理單元的效果。
8)污泥問題：由于工藝中石灰是除磷的關(guān)鍵藥劑，石灰投加不足則降低除磷效率，投加過量又產(chǎn)生大量污泥，增加污泥處理成本。
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