醋酯廢水除磷試驗(yàn)工藝

　　目前國際上生產(chǎn)二醋酸纖維素片的企業(yè)較少，醋酯廢水處理工藝因各國環(huán)保要求而異。國內(nèi)為防止水體富營養(yǎng)污染，開始加強(qiáng)對工業(yè)污水總磷排放控制。由于醋酯生產(chǎn)過程中使用含磷化合物作為催化劑，致使醋酯廢水中總磷含量達(dá)到40mg/L左右，超出排放標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)要求將廢水中總磷去除至8mg/L以下，才能獲得排放許可，因此開展廢水除磷研究工作?；瘜W(xué)法除磷工藝是常見的除磷工藝之一，運(yùn)用較普遍。現(xiàn)有的化學(xué)除磷主要有前置除磷，同步除磷以及后置除磷，但都存在一些缺點(diǎn)，前置除磷污泥量增加，同步除磷對硝化反應(yīng)不利，后置運(yùn)行費(fèi)用高。醋酯廢水有機(jī)COD通常達(dá)2000mg/L以上，pH值通常在4左右，廢水中不僅有機(jī)雜質(zhì)多，硫酸鎂、硫酸鈣等無機(jī)雜質(zhì)成分所占比例也很高，廢水成分對形成不溶性磷鹽干擾很大。而適宜于低酸度下除磷的三氯化鐵法對流程改動大，設(shè)備投資大，處理后水色澤加深。鈣鹽、鋁鹽除磷法則需在廢水pH值達(dá)到9以上才能起到較好的除磷效果。針對醋酯廢水特點(diǎn)，本文開展了多種廢水除磷工藝研究，研究開發(fā)粉煤灰廢水除磷工藝、醋酐生產(chǎn)工藝、冷凝液多效蒸發(fā)除磷工藝、硫酸亞鐵氫氧化除磷工藝，均取得較大進(jìn)展。借鑒成熟經(jīng)驗(yàn)，研究開發(fā)常見的化學(xué)除磷工藝，有助于加快開發(fā)進(jìn)度，以在擴(kuò)建工程擴(kuò)建驗(yàn)收時正常投運(yùn)廢水除磷裝置。為達(dá)到工程驗(yàn)收要求，經(jīng)過調(diào)研，在小試、中試的基礎(chǔ)上，本次生產(chǎn)試驗(yàn)研究對廢水生化處理過程進(jìn)行了認(rèn)真分析，結(jié)合開發(fā)低堿性鋁鐵混合型除磷劑，研究開發(fā)醋酯廢水高效除磷工藝。研究開發(fā)過程中，結(jié)合減少調(diào)節(jié)用堿和醋酸等有機(jī)物在曝氣過程中分解帶來pH值上升等特點(diǎn)，確定廢水曝氣處理后投加除磷劑的工藝路線，減少用堿量;同時開發(fā)適于低pH值廢水除磷的除磷劑，開展試驗(yàn)。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)研究，在小試、中試的基礎(chǔ)上，確定了生產(chǎn)試驗(yàn)工藝，完成生產(chǎn)試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作，開展生產(chǎn)試驗(yàn)。

　　1、實(shí)驗(yàn)

　　1.1 主要儀器與試劑

　　1.1.1 小試階段

　　材料：1#二沉池廢水、不同類型的除磷劑、助凝劑、NaOH溶液;

　　電子天平：XS205型;

　　分光光度計(jì)：TU-1900型;

　　pH計(jì)：PHB-1型;

　　立式壓力鍋：YXQ-LS-75SII;

　　移液槍：1mL;

　　移液槍：10mL。

　　1.1.2 中試階段

　　材料：1#二沉池廢水、3#曝氣池廢水、除磷劑、助磷劑、30%氫氧化鈉溶液;

　　設(shè)備和儀器：化學(xué)沉淀法除磷中試線，主要包括廢水槽(400L)，廢水計(jì)量泵(0-80L/h)，微型除磷劑加藥泵，微型助凝劑加藥泵、稀釋除磷劑存放桶(5L)、稀釋助凝劑存放桶(5L)，反應(yīng)槽(7.5L)、凝聚槽((7.5L)、沉降桶(35L)、出水桶(6.5L)。

　　1.1.3 生產(chǎn)試驗(yàn)階段

　　材料：3#曝氣池廢水、低堿性除磷劑、酰胺類助凝劑、30%氫氧化鈉溶液;

　　設(shè)備和儀器：50m3玻璃鋼除磷劑貯槽、20m3玻璃鋼助凝劑貯槽、沖程1800kg/h計(jì)量泵兩臺、沖程1000kg/h計(jì)量泵兩臺、在線pH計(jì)兩臺，在線COD儀和SS分析儀器等。

　　1.2 分析及測試方法

　　實(shí)驗(yàn)部分包括不同類型除磷劑去除總磷效果的小試、中試以及生產(chǎn)性工藝試驗(yàn)。

　　廢水流量使用1#、4#、5#曝氣池流量計(jì)計(jì)量之和加中水污泥集水井容積法估算平均流量得出廢水總流量。除磷劑、助凝劑用量使用計(jì)量泵計(jì)量;廢水pH值使用pH值計(jì)檢測和試紙檢測相結(jié)合。30%氫氧化鈉用量使用容積法計(jì)算。廢水中總磷的檢測采用鉬酸銨分光光度法。

　　2、結(jié)果與討論

　　2.1 生產(chǎn)試驗(yàn)工藝

　　本次生產(chǎn)試驗(yàn)工藝流程如圖1所示：廢水在調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)pH值后，經(jīng)三級生化曝氣處理后，在出3#曝氣池前最后兩格，再次加堿調(diào)節(jié)pH值，然后投加除凝劑，最后在3#曝氣池出口加助凝劑，然后進(jìn)入二沉池沉淀分離。

　　從試驗(yàn)情況看，該工藝有較強(qiáng)的適應(yīng)性，在相同除磷劑用量下，廢水流量變化和總磷變化對出水池廢水總磷影響并不大。由于針對流程開發(fā)的除磷劑在中性和低堿性條件下具有較穩(wěn)定的除磷效果，加堿閥門開度很小，大部分時間甚至不開，堿最大加入量約120kg/h。

　　但在中性或低堿性下投加除磷劑，可能會導(dǎo)致廢水pH值低于6，使排放廢水pH值不達(dá)標(biāo)排放。因此今后如應(yīng)用除磷工藝需考慮增加出水池加堿管線以調(diào)節(jié)出水pH值，確保達(dá)標(biāo)

　　2.2 曝氣處理過程中廢水pH值變化及分析

　　如圖2所示，以醋酯廢水為主的混合廢水(含絲束廢水、化水廢水等)初始pH值通常在4左右，加堿調(diào)節(jié)后，pH值可上升到6左右，但有時即使廢水調(diào)節(jié)池pH值控制回路全開，加堿閥門甚至人工打開旁路閥門pH值都達(dá)不到正常廢水處理工藝要求pH值。但曝氣處理后，進(jìn)入3#曝氣池的廢水pH值通常達(dá)到7左右。pH值上升，主要源于廢水中的主要成分醋酸在好氧處理過程中被分解。廢水pH值上升，增加了除磷工藝的選擇性。

　　雖然三氯化鐵除磷工藝適宜于處理pH值4-5的廢水，但因?qū)α鞒谈膭哟?，考慮到實(shí)施周施等因素，則難以運(yùn)用。曝氣池廢水pH值上升，為選擇聚合鐵、鈣鹽、鋁鹽及鋁鐵混合除磷劑提供了條件。

　　研究過程中，針對曝氣后廢水pH值上升的特點(diǎn)，開發(fā)化學(xué)法高效除磷工藝，從減少調(diào)節(jié)用堿量入手，控制加堿部分費(fèi)用。確定曝氣后除磷工藝后，開發(fā)適用于中性或低堿性廢水的除磷劑。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，成功開發(fā)一種鋁鐵鹽混合型除磷劑，該除磷劑以復(fù)合聚氯化鋁水溶液為主，復(fù)配少量鐵鹽類物質(zhì)，滿足了低堿性條件下的除磷要求。如表1所示，該除磷劑在廢水pH值8-8.5時，其除磷效果可以達(dá)到80%以上。工藝研究從開發(fā)整體工藝路線考慮，選用了該除磷劑。

　　2.3 生化處理過程中的廢水總磷變化分析

　　生產(chǎn)試驗(yàn)過程中，無論是調(diào)節(jié)池廢水總磷和3#曝氣池總磷都波動很大，其原因是醋片廢水、絲束廢水、化水廢水流量和組成不斷發(fā)生變化。另外中水污泥集水井間歇泵出200m3/h的廢水，試驗(yàn)期泵啟動排水次數(shù)最多達(dá)29次/d，每次啟動20min左右，排水直接進(jìn)入5#曝氣池，這部分水加劇了3#曝氣池水流量波動和總磷波動。由于該部分水總磷較低，具有稀釋作用，由圖2可見，調(diào)節(jié)池廢水總磷明顯高于3#曝氣池總磷，調(diào)節(jié)池廢水平均總磷比3#曝氣池高7.2mg/L，除了生化處理過程中微生物生長消耗一部分磷外，稀釋作用也降低了總磷含量。

　　高濃度醋片廢水摻入量對廢水總磷影響很大。12月7日，生產(chǎn)試驗(yàn)開展沖擊性試驗(yàn)，將高濃度廢水摻入量由40t/h左右調(diào)高到80t/h左右，調(diào)節(jié)池廢水總磷和3#曝氣池總磷均明顯上升，最高達(dá)到90mg/L。

　　2.4 除磷劑用量和總磷去除率

　　本次生產(chǎn)試驗(yàn)主要試驗(yàn)正常生產(chǎn)運(yùn)行工況下，2.5‰、2‰、1.5‰三種不同除磷劑用量情況下的除磷效果。由表可見,除磷劑用量大，總磷去除率最高可達(dá)91%，隨著除磷劑用量下降，總磷去除率有所下降，但在除磷劑用量1.5‰時，總磷去除率仍保持在82%左右。

　　與2#二沉池相比，1#二沉池總磷去除率略低，在試驗(yàn)過程中，也常觀察到1#二沉池出水中有少量絮凝物。其原因可能有兩方面，一是絮凝劑在3#曝氣池最后一格出水端投加，出水迅速進(jìn)入鄰近的1#二沉池，停留時間很短。而3#曝氣池出水到2#二沉池需要經(jīng)約60m管道輸送，在輸送過程中絮凝劑得到充分混合。二是1#二沉池未加蓋，廢水溫度較高，散熱導(dǎo)到的自流對流，致使絮凝沉淀效果差。

　　2.5 出水總磷控制

　　CJ343-2010《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》要求工廠污水經(jīng)城市下水道排入城市污水廠的總磷低于8mg/L。由圖4可見，這次生產(chǎn)試驗(yàn)除12月9日出水池總磷略超過8mg/L以外，自11月26日開始試驗(yàn)至12月8日，出水池廢水總磷均低于8mg/L排放。

　　由于除磷成本較高，從試驗(yàn)看，總磷去除率與除磷劑用量并不呈線性正比例，加上廢水總磷波動、流量波動很大，廢水總磷達(dá)標(biāo)排放和降低除磷成本將成為一大突出矛盾。從化學(xué)法除磷原理看，控制排放廢水總磷略低于8mg/L，既做到達(dá)標(biāo)排放，又能夠較大幅度地降低成本。但這需要增加出水總磷在線檢測和除磷劑用量自動控制實(shí)現(xiàn)。

　　2.6 高效化學(xué)法除磷工藝對出水COD、SS、色澤的影響

　　由圖5可見，自11月19日開始試驗(yàn)，中途因中水裝置故障，廢水平均流量達(dá)480t/h，最大流量達(dá)611t/h，試驗(yàn)因除磷劑供應(yīng)不上而中斷數(shù)天，11月26日恢復(fù)試驗(yàn)至12月10日，出水池出水COD由試驗(yàn)前(11月5日至15日)平均107.5mg/L下降至52.5mg/L(11月26日至12月10日)，出水SS由均值89.3mg/L下降50.6mg/L，出水池水由淡褐色轉(zhuǎn)為淡綠色。

　　3、結(jié)語

　　醋酯廢水化學(xué)法高效除磷工藝，運(yùn)行可靠，適宜處理中性和低堿性廢水。工藝選用低堿性除磷劑，能夠適應(yīng)生產(chǎn)因廢水特性變化而出現(xiàn)的酸堿度pH值變化，保持較穩(wěn)定的除磷效果;能夠適應(yīng)廢水流量和廢水總磷變化，實(shí)現(xiàn)總磷達(dá)標(biāo)排放。鋁鐵混合型除磷劑能夠在中性和低堿性條件下除磷，減少了加堿量，該除磷工藝處理每噸廢水所需的藥劑費(fèi)用低。采用普通的化學(xué)法除磷工藝往往加深處理后廢水色度。本次試驗(yàn)使用開發(fā)的除磷劑、助凝劑后，不僅出水色度未加深，而且出水由過出淡褐色轉(zhuǎn)為青綠色，出水色度實(shí)現(xiàn)較大改觀。(來源：南通醋酸纖維有限公司)