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農(nóng)藥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量廢水,廢水中的特征有機(jī)污染物以長鏈、雜環(huán)類物質(zhì)為主,為農(nóng)藥廢水的處置帶來嚴(yán)峻的應(yīng)戰(zhàn)。目前,農(nóng)藥廢水經(jīng)過企業(yè)一級(jí)預(yù)處置到達(dá)接收規(guī)范后再排入園區(qū)污水處置廠實(shí)行二次處置,處置后達(dá)標(biāo)排放。企業(yè)預(yù)處置后的廢水主要呈現(xiàn)有機(jī)物品種復(fù)雜、可生化性差、水質(zhì)及水量動(dòng)搖大、具有一定生物毒性等特性,為二級(jí)處置設(shè)備的設(shè)計(jì)及運(yùn)轉(zhuǎn)帶來極大的難度,污水處置廠通常采取生化處置+深度處置的工藝。有研討顯現(xiàn),臭氧催化氧化具有氧化性強(qiáng)、無二次污染、便于連續(xù)操作等優(yōu)點(diǎn),已被普遍運(yùn)用于水處置中,近年來常被新建的工業(yè)污水處置廠在設(shè)計(jì)工藝流程時(shí)采用。曝氣生物濾池也是近年來水處置范疇研討的重點(diǎn)。
本工作經(jīng)過中試實(shí)驗(yàn),采用“厭氧消化—A/O—臭氧催化氧化—BAF”組合工藝處置農(nóng)藥企業(yè)污水處置站出水,研討該工藝技術(shù)道路的可行性和穩(wěn)定性,優(yōu)化工藝參數(shù),為農(nóng)藥廢水的深度管理提供根據(jù)。
1、實(shí)驗(yàn)過程
1.1 實(shí)驗(yàn)水樣
實(shí)驗(yàn)用水取自某農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)污水處置站出水。該企業(yè)以合成農(nóng)藥、農(nóng)藥中間體為主,同時(shí)加工多種劑型的制劑。該企業(yè)污水處置站主體采用“分質(zhì)預(yù)處置+生化處置”的工藝,其中生化工段的總停留時(shí)間超越8d,生化出水的水質(zhì)指標(biāo)見表1。由表1可見,該廢水具有低BOD5/COD值(小于0.1)、高總氮和高鹽濃度等特性。
1.2 工藝流程
農(nóng)藥工業(yè)廢水處理工藝流程見圖1。農(nóng)藥廢水生化出水經(jīng)過泵提升至調(diào)理池,調(diào)理水質(zhì)水量后泵入?yún)捬跽哿靼宸错懫?/span>(ABR池),經(jīng)過厭氧提升廢水可生化性、降低色度;厭氧出水自流進(jìn)入A/O(MBR)池實(shí)行硝化-反硝化反響,A/O池設(shè)置內(nèi)回流系統(tǒng),回流比控制在100%,在A池投加碳源醋酸鈉,同時(shí)在好氧池設(shè)置膜組件;MBR池出水泵入“臭氧催化氧化—BAF”深度處置系統(tǒng),臭氧池內(nèi)部填充負(fù)載型Fe2O3-TiO2-MnO2/Al2O3催化劑,在經(jīng)過臭氧催化氧化降解水中有機(jī)物的同時(shí)提升廢水的可生化性,出水自流進(jìn)入BAF單元,選用高比外表積的陶粒作為BAF濾料,BAF出水進(jìn)入排放池達(dá)標(biāo)排放。中試設(shè)計(jì)水量為12t/d,出水水質(zhì)需滿足江蘇省《化學(xué)工業(yè)主要水污染物排放規(guī)范》(DB32/939—2006)中的一級(jí)規(guī)范。
1.3 中試設(shè)備及工藝參數(shù)
1)調(diào)理池:搜集企業(yè)污水處置站出水,調(diào)理水質(zhì)水量,有效容積4m3,停留時(shí)間8h。
2)ABR池:采用首格升流式ABR反響器,布水方式為底部穿孔管布水,池內(nèi)裝置組合填料,末格污泥回流,控制污泥質(zhì)量濃度為6000mg/L。厭氧池有效容積為13.54m3,停留時(shí)間為27h。
3)A/O(MBR)池:A/O池有效容積17m3,其中A池停留時(shí)間8h,O池停留時(shí)間26h。A池采用機(jī)械攪拌機(jī)攪拌,投加醋酸鈉實(shí)行反硝化,O池裝置聚四氟乙烯(PTFE)材質(zhì)膜組件,設(shè)置硝化液回流,回流比100%,池內(nèi)污泥質(zhì)量濃度控制在8000~10000mg/L。
4)臭氧催化氧化池:包括臭氧氧化池和脫氣池,有效池容積0.75m3,臭氧氧化池停留時(shí)間1h,脫氣池停留時(shí)間0.5h。臭氧氧化池內(nèi)部填充催化劑,填充量為35%,臭氧投加量為50mg/L,采用剛玉曝氣的方式在底部投加臭氧。
5)BAF池:陶粒填充層有效容積1m3,陶粒填充高度1.5m,頂部進(jìn)水底部出水,停留時(shí)間2h,分別設(shè)置氣、水反沖洗系統(tǒng)。
1.4 剖析辦法
COD、BOD5、ρ(NO3--N)、ρ(NH3-N)、TN、ρ(有機(jī)氮)和ρ(Cl-)等指標(biāo)的測定均采用規(guī)范辦法;pH采用酸度計(jì)(pHB-2型,上海雷磁儀器廠)測定;濁度采用便攜式濁度儀(2100P型,HACH公司)測定。
2、結(jié)果與討論
2.1 ABR池處置效果
ABR池啟動(dòng)初期,以某開發(fā)區(qū)污水處置廠好氧回流污泥和某市政污水廠生化污泥為接種污泥,輔以投加面粉及醋酸鈉溶液實(shí)行馴化。培育初期以開發(fā)區(qū)污水處置廠好氧池配水井廢水作為中試進(jìn)水,并逐漸混入化工廢水,經(jīng)過察看運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)逐漸增加實(shí)踐廢水參加量,直至正常進(jìn)水。ABR池啟動(dòng)期間的COD及有機(jī)氮的變化狀況分別為見圖2、圖3。從圖中能夠看出:厭氧運(yùn)轉(zhuǎn)20d后,有機(jī)氮開端有明顯的去除,COD去除率也開端明顯提升;到運(yùn)轉(zhuǎn)35d后,厭氧污泥開端成熟,COD去除率穩(wěn)定在30%左右,有機(jī)氮去除率達(dá)60%以上,厭氧出水有機(jī)氮質(zhì)量濃度低于10mg/L。經(jīng)測定,廢水BOD5/COD由原來的小于0.10提升到0.28,廢水的可生化性得到提升,為后續(xù)MBR工藝單元進(jìn)一步降解發(fā)明了條件。
2.2 A/O(MBR)池處置效果
A/O(MBR)池的接種污泥同上,以ABR池出水作為進(jìn)水,同時(shí)向A池按比例投加碳源醋酸鈉。A/O池的馴化周期較短,運(yùn)轉(zhuǎn)15d后處置效果即趨于穩(wěn)定。圖4和圖5分別為A/O(MBR)池穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)期間COD和TN的變化狀況。由圖4可見,COD去除率與進(jìn)水COD成正比,A/O(MBR)池的COD去除率穩(wěn)定在45%以上,最高可達(dá)60%。由圖5可見,A/O(MBR)池的TN去除率穩(wěn)定在70%以上,出水TN小于20mg/L,最低為9.8mg/L,低于ABR池出水有機(jī)氮的濃度,闡明有機(jī)氮在A/O(MBR)池中得到進(jìn)一步降解。
運(yùn)轉(zhuǎn)過程中膜通量的變化見圖6。由圖6可見,運(yùn)轉(zhuǎn)初始,膜通量為15.8L/(m2/h),隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的延長,膜通量逐步降落,膜污染逐步加重,運(yùn)轉(zhuǎn)至180min后,膜通量降落至8.2L/(m2?h)。采用清水反洗后,膜通量可恢復(fù)至初始值,連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2個(gè)月后膜通量仍堅(jiān)持在15.0L/(m2?h)以上,標(biāo)明PTFE材質(zhì)的MBR膜抗污染性能比擬好。
2.3 臭氧催化氧化池及BAF池的處置效果
BAF池啟動(dòng)時(shí),將臭氧催化氧化池出水稀釋一半后再進(jìn)入反響器,連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),馴化過程中額外添加醋酸鈉。運(yùn)轉(zhuǎn)過程中依據(jù)去除效果逐步增加水量,減少醋酸鈉投加量。經(jīng)過約30d的運(yùn)轉(zhuǎn),BAF池初步掛膜勝利,進(jìn)水全為臭氧催化氧化出水,中止投加醋酸鈉。臭氧催化氧化池+BAF池對(duì)COD的去除效果及COD去除率見圖7和圖8。
由圖7和圖8可見:臭氧催化氧化池運(yùn)轉(zhuǎn)初期對(duì)COD的去除率高達(dá)35%以上,運(yùn)轉(zhuǎn)7d后,去除率逐漸降落,運(yùn)轉(zhuǎn)15d后趨于穩(wěn)定,這是由于臭氧催化劑具有一定的吸附功用,運(yùn)轉(zhuǎn)初期局部有機(jī)物被吸附,待吸附飽和后COD的去除率堅(jiān)持穩(wěn)定;穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段,在臭氧投加量為50mg/L的條件下,COD從78~110mg/L降落至59.2~85.8mg/L,COD去除率堅(jiān)持在25%以上,最高到達(dá)31.3%。
BAF池啟動(dòng)階段,COD去除率增加也較為明顯,此時(shí)降解的COD大多數(shù)為醋酸鈉,同時(shí)填料也具有一定的吸附效果。由圖8可見,運(yùn)轉(zhuǎn)8d后,去除率開端降落,運(yùn)轉(zhuǎn)約35d后COD去除率又開端升高,系統(tǒng)趨于成熟。由圖7可見,臭氧催化氧化出水COD在59.2~85.8mg/L之間動(dòng)搖時(shí),BAF池的最終出水COD穩(wěn)定在51.2~71.4mg/L,標(biāo)明系統(tǒng)具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷才能,有機(jī)物在臭氧催化氧化階段得到轉(zhuǎn)化,廢水可生化性大幅提升。
2.4 系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)
采用圖1工藝流程處置農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)污水站生化二級(jí)出水,廢水初始pH為6~9,COD為214~346mg/L,ρ(NH3-N)為8~35mg/L,TN為65~108mg/L,系統(tǒng)各單元處置效果穩(wěn)定后全流程連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)30d,中試結(jié)果見圖9。由圖9可見,出水COD為51.2~71.4mg/L,ρ(NH3-N)為2.4~6.8mg/L,TN為13.6~19.2mg/L,均低于江蘇省《化學(xué)工業(yè)主要水污染物排放規(guī)范》(DB32/939—2006)中的一級(jí)規(guī)范,廢水經(jīng)處置后可完成穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。
3、結(jié)論
a)ABR池運(yùn)轉(zhuǎn)35d后,COD去除率穩(wěn)定在30%左右,有機(jī)氮去除率達(dá)60%以上,BOD5/COD由原來的小于0.10提升到0.28,廢水可生化性提升。
b)A/O(MBR)池對(duì)水中COD的去除率穩(wěn)定在45%以上,最高可達(dá)60%;對(duì)水中TN的去除率穩(wěn)定在70%以上,出水TN小于20mg/L。PTFE材質(zhì)的MBR膜抗污染性能比擬好,系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2個(gè)月后膜通量僅從15.8L/(m2?h)降落至15.0L/(m2?h)。
c)在臭氧投加量為50mg/L的條件下,廢水經(jīng)臭氧催化氧化后水中COD從78~110mg/L降落至59.2~85.8mg/L,COD去除率堅(jiān)持在25%以上,最高到達(dá)31.3%。臭氧催化氧化出水COD存在一定的動(dòng)搖,BAF池的最終出水COD能夠穩(wěn)定在51.2~71.4mg/L,標(biāo)明系統(tǒng)具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷才能,有機(jī)物在臭氧催化氧化階段得到轉(zhuǎn)化,廢水可生化性大幅提升。
d)厭氧消化—A/O—臭氧催化氧化—BAF組合工藝勝利運(yùn)用于處置農(nóng)藥廢水,系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)后出水水質(zhì)穩(wěn)定到達(dá)江蘇省《化學(xué)工業(yè)主要水污染物排放規(guī)范》(DB32/939—2006)中的一級(jí)規(guī)范,運(yùn)轉(zhuǎn)效果良好。