工业园区高浓度化工废水处理工程实例

针对化工废水的COD、NH3-N、含盐量高等特点,工程选用溶气气浮+铁炭微电解+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸发的预处理工艺,结合两级厌氧+A/O的主体处理工艺及ClO2接触氧化的深度处理工艺,实际运行结果表明,当进水水质的COD、NH3-N、含盐量、TP分别为40 600mg/L、332mg/L、6.1%、15.3 mg/L时,处理后的出水浓度可以分别降低至338 mg/L、9.72 mg/L、0.25%、0.78 mg/L,出水水质达到所在园区纳管标准。

1 工程概况

江苏某化学科技有限公司依托先进的生产工艺和丰富的生产经验，主要从,3，4-二氯化苯醚酮及2，4-二氯化苯环氧乙烷等精细化工产品的研制、开发、生产。该公司的生产废水主要来源于化学副反应过程中的生产废水、排放冷却水等。废水总量为30m3/d。废水平均水质及排放标准见表1。

该化工废水经过处理后达到产业园区内
废水处理厂的接管标准后做进一步处理。

2 处理工艺

2.1 废水特点

该化工废水有机物种类复杂，难降解物质较多，废水COD高达几万mg/L，废水的可生化性差，含盐量高，生物毒性大，废水间歇排放，水质水量波动较大，同时废水中的杀菌剂类物质，对水中微生物有一定生理毒害作用，影响生化处理效率。

2.2 工艺流程说明

目前对于此类高浓度废水主要采用微电解、催化氧化、混凝沉淀、水解酸化等方法处理。依据此类废水的特点，需要首先进行物化预处理，然后进行生化处理，最后进行深度处理。

综合考量各方法的优缺点后，在物化预处理阶段选择采用溶气气浮+铁炭微电解+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸发工艺，达到初步降低废水COD、盐度，提高废水可生化性的目的，同时可有效节约运行成本。在生化处理阶段采用两级厌氧+A/O的生物处理为主的处理工艺，可有效地降低NH3-N负荷，减少脱氨对外部碳源的需求，实现了可生化的COD及NH3-N 的全部降解。深度处理阶段采用ClO2接触氧化工艺，进一步氧化取出水中难降解的有机物，同时去除水体色度。具体工艺流程如图1所示。

2.2.1 物化预处理工艺流程

高浓度的化工废水流入调节池进行混合后调节pH，随后调节池出水经泵提升进入溶气气浮装置即气浮机，通过固液、液液分离的方式，去除废水中的悬浮物、油状物，避免油类、悬浮物对后续高级氧化的效率产生影响。溶气气浮装置出水经过pH 调节后进入Fe-C微电解反应釜，反应釜中Fe-C组成的无数微电池，在充氧条件下产生产生新生态的[H]，还原降解废水中的有机物质。微电解反应后，出水自流入Fenton反应釜，随后利用微电解过程产生Fe2+ 与H2O2组成Fenton试剂，产生具有强氧化性的羟基自由基，氧化分解苯环类、卤代烃类等有毒物质为小分子物质，提高废水的可生化性。随后出水流入稳定池进一步氧化反应，而后经过pH调节进入混凝沉淀池，投加混凝剂PAC和助凝剂PAM,废水中的大部分悬浮物及残余的Fe3+ 经絮凝反应后形成絮体，废水中的SS大幅下降，可生化性得到提高。废水随后进入三效蒸发器，采用蒸发析盐的方法离心出废水中的废盐后进入下一级处理设施。

2.2.2 生化处理工艺流程

高浓度的化工废水经过上述的物化预处理工艺后，COD的去除率可以达到65%～70%，盐度得到初步降低，可生化性得到显著提高。经过物化预处理后的废水进入两级EGSB厌氧反应池中，与厌氧污泥充分均匀混合，通过反应池中兼性厌氧和厌氧微生物群体的作用，降解废水中难降解的有机物质，进一步降低废水中BOD5及COD，提升废水的可生化性，此外两级EGSB组合单元为厌氧氨氧化提供短程反硝化条件，有效的降低氨氮负荷。随后废水采用A/O生物处理即缺氧+好氧处理工艺，因为此废水中TP含量较低，NH3-N 和COD较高，通过EGSB大幅度削减负荷后，利用缺氧池反硝化细菌将废水中的COD做为碳源，将好氧池回流混合液中带入的大量NO3- -N 和NO2- -N 还原为N2释放至空气，降低BOD5及NO3-N 浓度，实现可生化的COD和NH3-N得以全部降解。随后废水流入好氧池，在好养、兼氧菌的作用下，进一步去除水中有机杂质。随后废水流入二沉池，泥水分离后，二沉池污泥回流至A/O池及两级EGSB反应器中，剩余污泥流入生化污泥池中，后流入污泥调节池，经板框压滤机脱水后排出。二沉池中上清液流入ClO2接触氧化池做进一步处理。

2.2.3 深度处理工艺流程

ClO2作为漂白剂和消毒剂，因为其价格适中，不致癌性，且在杀菌等方面表现优异，已经被广泛应用于杀菌消毒及污废水处理领域。因此，废水流入ClO2接触氧化池后，利用ClO2的强氧化性，进一步氧化去除废水中难生物降解的有机物质，同时进一步去除水体色度，保证出水效果。

2.3 主要构筑物及设计参数

2.3.1 预处理工艺系统

(1)调节池1。地上式钢筋混凝土防腐结构，HRT 12h，尺寸：5m×2m×2m(其中0.5m 超高)，有效容积15m3，主要作用调节水量，均匀水质。配置潜水搅拌机1台(QJB0.85/8-260/3-740/C，N =0.85kW)，设耐酸碱提升泵2 台(KQL32/125-0.75/2，Q=5 m3/h，H=20 m，N=0.75kW，1用1备)，设1台流量计及pH在线仪。

(2)pH调节罐1。地上式碳钢防腐结构，HRT2.4h，1.6m×1.8m(其中0.3m超高)，有效容积3m3，主要投加氢氧化钠溶液调节废水pH至8～9。配置气搅拌装置1套，pH在线仪1台。

(3)溶气气浮装置。通过投加PAC，实现废水中悬浮物质及乳化油的去除。设计参数：30m3/d。

配置溶气气浮机1套。配置污泥泵1台(JYWQ10-7-0.75S，N=0.75kW，Q=5m3/h，H=15m)。

(4)pH调节罐2。地上式碳钢防腐结构，HRT2.4h，尺寸：ø1.6m×1.8m(其中0.3m超高)，有效容积3m3，主要投加硫酸溶液调节废水pH至3～4。配置气搅拌装置1套，pH 在线仪1台。

(5)微电极反应釜。地上式碳钢防腐结构，HRT 4h，尺寸：ø2 m×3.7 m(其中0.5m 超高)，有效容积5m3。去除废水中的部分有机物质及色度，提高废水的可生化性能。配置曝气装置1套。

(6)Fenton 反应釜。地上式碳钢防腐结构，HRT 4h，尺寸：ø2m×2.1m(其中0.5m超高)，有效容积5m3。催化氧化降解废水中大分子有机物，提高废水的可生化性。配置桨式搅拌机1台(JBJ-900，D=900mm，N=1.1kW)。

(7)稳定罐。地上式碳钢防腐结构，HRT 4h，尺寸：ø2m×2.1m(其中0.5m 超高)，有效容积5m3，保证Fenton反应反应完全。配置桨式搅拌机1台(JBJ-900，D=900mm，N=1.1kW)。

(8)pH 调节罐3。地上式碳钢防腐结构，HRT2.4h，ø1.6m×1.8m(其中0.3m超高)，有效容积3m3，投加氢氧化钠溶液调节废水pH至8～9。

配置空气搅拌装置1套，pH 在线仪1台。

(9)絮凝池。地上式钢筋混凝土防腐结构，HRT 2.4h，尺寸：2 m×1 m×2m(其中超高0.5m)，有效容积3m3。配置空气搅拌装置1套，管式静态混合器1台：(SK-25/50，DN=50，Q=3.5～7m3/h)。

(10)斜管沉淀池。地上式碳钢防腐结构，设计参数：q=1.2m3/(m2·h)，HRT=80min，尺寸：1.1m×1.1m×5.6m(其中超高0.3m)。配置污泥泵1台(JYWQ10-7-0.75S，N=0.75kW，Q=5m3/h，H=15m)。

(11)三效蒸发器。设计参数：Q=2m3/h。配置三效蒸发器设备1套。

2.3.2 生化处理系统

(1)调节池2。地上式钢筋混凝土防腐结构，HRT=12h，尺寸：5m×2m×2m(其中0.5m 超高)，有效容积15m3。配置潜水搅拌机1 台(QJB0.85/8-260/3-740/C，N=0.85kW)，设耐酸碱提升泵两台(KQL32/125-0.75/2，Q =5m3/h，H=20m，N=0.75kW，1用1备)，设1台流量计及pH 在线仪。

(2)一、二级EGSB反应器。地上式碳钢防腐结构，设计参数：N=5kgCOD/(m3·d)Q=30m3/d，尺寸：ø3m×8.4m(其中0.5m超高)，主要功能：为厌氧氨氧化提供短程反硝化条件，有效的降低氨氮负荷，厌氧降解水中有机物质。配置加热系统1套，温度传感器1台，泵回流系统1套，沼气系统1套，三相分离器2 套，ORP 在线仪1 台，pH 检测仪1台。

(3)缺氧池。半地下式钢筋混凝土防腐结构，尺寸：5m×3m×2.5m(其中超高0.5m)，有效容积30m3。配置ORP在线仪1台，pH 检测仪1台，潜水搅拌机1台：(QJB0.85/8-260/3-740/C，N=0.85kW)。

(4)好氧池。地上式钢筋混凝土防腐结构，尺寸：8m×3m×3m(其中0.5m超高)，有效容积60m3。设计形式：三级好氧池，按比例=1∶2∶3分组，最后一组为MBBR 工艺。配置：微孔曝气系统1套，内回流泵2 台)Q=8 m3/h，H =12 m，N=1.5kW，1用1备)，DO在线仪1台，MBBR填料：20m3。

(5)二沉池。地上式钢筋混凝土防腐结构，尺寸：1.1m×1.1m×5.6m(其中超高0.3m)，设计参数：q=1.2m3/(m2·h)，HRT=80min。结构形式：斜管沉淀池。配置污泥泵1台(JYWQ10-7-0.75S，N=0.75kW，Q=5m3/h，H=15m)。

2.3.3 深度处理系统

(1)ClO2接触氧化池。半地下式钢筋混凝土防腐结构，HRT=2.4h，尺寸：2m×1m×2m(其中0.5m 超高)，有效容积3m3。配置电磁流量计1套，微孔曝气系统1套，ClO2发生器1套，潜水搅拌机1 台(QJB0.85/8-260/3-740/C，N=0.85kW)。

(2)清水池。地上式钢筋混凝土防腐结构，尺寸：2m×1m×2m(其中0.5m超高)。配置COD在线监测仪。

2.3.3 污泥处理系统

(1)污泥浓缩池(化学污泥池、生化污泥池)。半地下式钢筋混凝土防腐结构，尺寸：3m×3m×2.5m(其中超高0.5m)，两座，有效容积36m3。配置污泥泵3台(JYWQ10-7-0.75S，Q=10m3/h，H=7 m，N =0.75kW，2用1备)，回流泵1 台(WQG7-7-0.55，Q=7m3/h，H=7m，N=0.55kW)。

(2)污泥调节池。半地下式钢筋混凝土防腐结构，尺寸：5m×2m×2.5m(其中超高0.5m)，有效容积20m3。配置空气搅拌装置1套，板框压滤机1台，螺杆泵2台(G25-1，N=1.5kW，Q=2m3/h，H=60m，1用1备)。

2.3.4 附属构筑物

附属构筑物包括加药间、鼓风机房、配电室及控制室。

3 调试运行情况

该工程于2016年4月底竣工，调试期约3个月，各工艺单元运行状况良好，出水水质优于园区接管标准，具体水质如表2所示。

4 工程经济分析

本项工程总投资463.36万元，其中土建费用共48.09万元，设备安装工程费用共计398.14万元，间接费用65.22万元。投入运行后，总运行费用为46.3元/m3废水，其中电费为27.6元/m3废水，电费按0.8元/(kW·h)计算，药剂费用3.0元/m3废水，设备及设施维护费用4.6元/m3废水，人工费用11.1元/m3。

5 结论

(1)选用溶气气浮+铁炭微电解+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸发的预处理工艺，达到了初步降低废水中COD、盐度，同时达到提升废水的可生化性的目的。两级厌氧EGSB反应器可有效地降低氨氮负荷，减少脱氨对外部碳源得需求。A/O工艺实现了可生化的COD及氨氮的全部降解。ClO2接触氧化工艺进一步氧化取出水中难降解的有机物，同时去除水体色度。

(2)选用溶气气浮+铁炭微电解+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸发的预处理工艺，结合两级厌氧+A/O的主体处理工艺及ClO2接触氧化的深度处理工艺处理高浓度的化工废水是可行的。经处理后的各项指标均低于所在园区的接管标准。该工艺流程具有处理效果较好，抗冲击负荷能力强，运行稳定且维护方便等特点。