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1.1物化處理
物化處理法主要包括萃取法、蒸餾蒸發法、混凝、氣浮、吸附等。這些技術主要處于實驗室研究階段,并且相應的研究對廢水中某些污染物質具有較好去除效果,這些定向性去除功能也限制了它們的工業應用。杜慧玲等和拜耳公司的研究表明萃取法對促進劑廢水中特定有機物達到較好的去除效果,但是沒有改變廢水的含鹽量,并且萃取劑用量大,帶來二次污染等。蒸餾蒸發能著降低廢水中的無機鹽和有機物含量,但該方法消耗能量大,運行費用高,適合處理高含鹽量同時水量較小的廢水。絮凝試驗表明常規絮凝劑直接處理高濃度促進劑廢水效果都很差,硅藻土復配混凝劑雖然明顯改善了混凝預處理促進劑廢水的效果,但是這種混凝劑較難制得。吸附法對于常規生物和化學氧化都難以氧化降解的溶解性有機物的去除效果較好。研究發現常用吸附劑活性炭對低COD濃度的廢水吸附效果較好,且由于價格昂貴,對高濃度的廢水作預處理不經濟,一般作為后續處理控制出水指標。
1.2化學處理
化學處理方法主要包括化學沉淀、化學氧化和微電解等?;瘜W氧化通常是以氧化劑對廢水中的有機污染物進行氧化降解和去除的方法。常用的幾種氧化劑有Fenton試劑、氯氧化劑以及臭氧等。研究發現這些氧化劑對COD的去除能力不高,并且試劑的投加量較大,運行費用很高,而且臭氧氧化后會產生大量副產物。鐵碳微電解工藝簡單,可達到”以廢治廢”的目的。但是該方法的缺點是反應前后均需要調節pH,反應后產生大量鐵泥需要處置,導致處理成本較高。因此,鐵碳微電解一般與其他處理技術如混凝、Fenton氧化等聯用,提高處理效率同時降低處理成本。
1.3生化法
生物處理方法是有機廢水傳統的處理方法,也是最經濟的處理方法。但是絕大多數促進劑廢水難以直接用常規生化法進行處理,特別是高鹽、高氨氮以及含高毒性有機物的廢水,仍然是生化處理技術應用的瓶頸。國內外研究發現投加特殊菌種可以提高傳統生化法對難降解有機物的去除效果,高效優勢菌技術成為生化處理促進劑廢水研究的熱點,即分離和篩選出適應性強的具有特殊降解功能的微生物菌種,并富集和馴化獲得高效優勢菌用于廢水處理。高效優勢菌技術對含有毒性較高的M鹽廢水的研究表明,高效優勢菌技術處理效果優于常規生化處理。由于促進劑廢水的高含鹽量,耐鹽菌的培養和馴化成為人們關注的熱點。
2促進劑廢水處理建議
2.1促進劑廢水及處理概況
2.1.1廢水水質
某工業園區橡膠促進劑廠主要生產CZ、NS、DZ、TMTD、D五種促進劑產品,生產廢水主要是母液廢水和水洗廢水,產生的混合廢水主要含有生產原料以及微量的副產物、中間產物和產物等,成分結構復雜,屬高濃度難降解有機廢水。
2.1.2廢水處理概況
廢水處理工藝實際運行狀況如下:
(1)pH調節池:加工業硫酸調節pH至3左右,以達到芬頓試劑反應的適宜pH值,同時達到酸析沉淀去除部分有機物的效果;
(2)芬頓氧化系統:27.5%H2O2投加量為8L/m3,20%FeSO4投加量為50L/m3,降低廢水COD,提高廢水可生化性;
(3)絮凝沉淀池:加堿調至pH至9,再投加PAC和PAM,去除廢水中微小懸浮有機物,降低色度;
(4)水解酸化池:停留時間為12h,池內有組合填料;
(5)生物接觸池+MBR:總停留時間為24h,池內也裝有組合填料。目前,廢水處理工藝系統只對易于處理的NS廢水進行處理,而其他幾股廢水(CZ、DZ、D、TMTD)只能外運處置。為達到生化系統的進水含鹽量要求,采用生活污水和循環排污水進行均質調節以降低廢水的含鹽量。均質后混合廢水約600m3/d(NS廢水約占1/2),COD在2100mg/L左右,生化處理出水基本能達到工業園區廢水三級排放標準(COD<500mg/L)。
2.1.3現狀廢水處理分析
廢水處理工藝系統中物化和生化處理的效率均不高。此外,該廢水處理還存在以下問題:
(1)芬頓系統中硫酸亞鐵投加量過大,影響混凝沉淀效果,增加芬頓處理出水色度,增加處理成本。
(2)水解酸化后為單純的好氧處理,生化處理的有機負荷低。
(3)生產廢水的含氮量較高,但是現狀處理工藝沒有脫氮能力。
2.2廢水處理改造思路
為了更好利用現有工藝系統解決廠區廢水處理問題,根據廠區廢水及處理現狀,提出分質處理、統籌治理改造思路。對廠區生產廢水處理的整體改造思路包括兩個方面。(1)對特殊水質廢水,如含鹽量與COD濃度都很高的DZ廢水和硫酸鹽與氨氮含量都很高的D廢水,進行相應的分質預處理。(2)對現有廢水處理工藝系統進行優化升級,以保證混合生產廢水經改造后工藝系統處理后能達標排放,達到處理整個廠區廢水的目的,避免繁瑣昂貴的外運處置。
2.2.1分質預處理
各促進劑生產廢水的水質特點,確定DZ和D兩股廢水需要進行分質預處理。
(1)DZ廢水。由于DZ廢水含鹽量和COD濃度均很高,采用多效蒸發進行脫鹽效果較好,同時能顯著降低COD。而廢水水量(67m3/d)較小,處理成本相對不高。
(2)D廢水。常用的降低硫酸鹽濃度的方法有蒸發、膜分離、離子交換、化學沉淀等方法。由于D廢水量較大,且所含硫酸鹽濃度很高,蒸發處理成本太高。廢水中含有粘附性強的樹脂狀物質,膜分離技術不適用于處理此類廢水。因此,采用化學沉淀與吹脫法相結合作為預處理。在廢水中投加石灰,沉淀后的廢水再經吹脫,以降低廢水的氨氮濃度。
2.2.2原工藝系統改造
現有工藝處理系統分為預處理、生化處理和深度處理三個部分,對其各部分進行相應的優化升級,以提高系統的有機處理能力和處理效率,保證生化系統的良好運行和處理出水達標排放。
(1)預處理。在原Fenton氧化法基礎上增加微電解處理,即采用微電解-Fenton聯合預處理混合廢水,顯著提高COD的去除能力和廢水可生化性。同時,聯合工藝可以有效改善單獨Fenton氧化處理時藥劑投加量大、運行成本高的缺點。微電解-Fenton工藝中產生的Fe3+比投加的絮凝劑效果更好,可節省絮凝劑的投加。改進后的工藝無需增加復雜設備,且對環境友好。
(2)生化處理。針對生化處理系統存在的問題,將原水解酸化+好氧改為厭氧/缺氧/好氧工藝,提高系統的有處理機負荷,增加系統的脫氮能力。增加的缺氧段可進一步降解有機物,提高廢水可生化性。由于經分質預處理后混合廢水含鹽量仍較高,可考慮在生化處理系統中引進耐鹽菌種,提高生化系統的處理效果。
(3)深度處理。生化處理出水有機物含量不高,但所含有機物大多為難生化降解的,甚至是難以氧化降解的,故采用活性炭吸附作為深度處理保證處理后廢水達標排放,是一種較好的選擇。
3結論
促進劑廢水的處理一直是工業廢水處理領域中的難題之一,本文對現有促進劑廢水的處理技術進行了總結,發現該類廢水的處理主要存在以下難點:
(1)高含鹽量,廢水中含有的大量無機鹽對傳統生化處理帶來限制,現有物化除鹽技術如蒸發和蒸餾及膜技術等,處理費用太高。
(2)高毒性物質,各種對傳統微生物有毒性作用的有機物和高濃度的氨氮,抑制了生化處理的效果。筆者根據課題組多年的廢水研究經驗,對促進劑廢水的處理提出了分質處理思想,并對某促進劑生產企業的廢水處理工藝提出改造建議。促進劑廢水的處理短期內仍將是困擾促進劑生產企業的難題之一,開發合適高效的水處理工藝技術是國內外需要共同努力的目標,希望本文的建議能對該類廢水的處理提供幫助。
作者:伊學農 段小龍 周偉博 單位:上海理工大學環境與建筑學院