香精香料工業(yè)廢水處理工藝
1、工程概況
某香精香料工業(yè)園日產(chǎn)生產(chǎn)廢水近2500m3/d，園區(qū)各入園企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中由于采用了多種有機(jī)化學(xué)反應(yīng)，使用大量的有毒有害化工原料，使得產(chǎn)生的廢水中含有大量的有機(jī)物質(zhì)，且廢水種類很多。每一種廢水水質(zhì)成分、濃度因原料和工藝而異，既有香料、香料副產(chǎn)品、降解物，還有原輔材料，且含有大量有毒有害物質(zhì)如甲苯、苯甲醛等。水中污染物成分復(fù)雜，色度高，多數(shù)有強(qiáng)烈刺激性氣味，是目前最難處理的廢水之一，原水進(jìn)水水質(zhì)BOD5/CODCr=0.19≤0.3，可生化性較差。為處理該園區(qū)廢水，本方案設(shè)計(jì)物化+高級(jí)氧化+生化處理的工藝思路，從提高生物可降解性著手，以物化與生化互相結(jié)合的方式確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
2、工藝設(shè)計(jì)
2.1 水量水質(zhì)
廢水的處理規(guī)模為2500m3/d(62.5m3/h)，24小時(shí)運(yùn)行。設(shè)計(jì)的進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示，出水執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(SS、氨氮根據(jù)業(yè)主要求分別執(zhí)行50mg/L、10mg/L排放標(biāo)準(zhǔn))。
2.2 工藝流程
根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況和出水水質(zhì)要求，采用“混凝+鐵碳微電解+芬頓高級(jí)氧化+ABR厭氧+接觸氧化”的組合工藝，具體工藝流程見圖1。
2.3 主要處理單元及設(shè)計(jì)參數(shù)
2.3.1 格柵及調(diào)節(jié)池
園區(qū)各排污企業(yè)排放的廢水其水質(zhì)和水量都是隨時(shí)間變化而變化的，為了保證后繼處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常運(yùn)行，需對(duì)廢水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過(guò)這種調(diào)節(jié)可以提高廢水的可處理性，減少對(duì)后續(xù)處理單元產(chǎn)生沖擊負(fù)荷。另外，格柵與調(diào)節(jié)池合建。進(jìn)水渠道土建按照2500m3/d規(guī)模設(shè)置，安裝一臺(tái)回轉(zhuǎn)式格柵，回轉(zhuǎn)式格柵：一臺(tái)，L×B=4m×0.8m，δ=20mm；無(wú)軸螺旋輸送機(jī)：一臺(tái)，U形槽尺寸200mm。
調(diào)節(jié)池工藝參數(shù)：有效停留時(shí)間遠(yuǎn)期8h；調(diào)節(jié)池尺寸：22m×11m×7m，有效水深4m，有效容積1000m3；池底設(shè)PVC穿孔曝氣管系統(tǒng)1套，起到攪拌和預(yù)氧化作用，氣源采用鼓風(fēng)機(jī)曝氣。調(diào)節(jié)池提升泵：氟塑料襯里離心泵2臺(tái)，1用1備，Q=65m3/h，H=10m，P=5.5kW。
2.3.2 混凝氣浮池
由于香料廢水中含有一定的油類以及一些相對(duì)密度接近于1.0的微細(xì)懸浮顆粒，這些污染物難于用沉淀或者上浮的方法從廢水中分離出來(lái)，因而在進(jìn)氣浮單元以前需要采取脫穩(wěn)、破乳措施?；炷齽┡c廢水混合采用靜態(tài)混合器水力混合方式，以簡(jiǎn)化運(yùn)行操作和運(yùn)行費(fèi)用。廢水經(jīng)混凝處理后進(jìn)氣浮機(jī)之前投加PAC、PAM等絮凝劑。
主要設(shè)備參數(shù)：采用渦凹?xì)飧C(jī)，兩臺(tái)，處理能力Q=62.5m3/h；氣浮曝氣機(jī)：1臺(tái)，N=2.2kW；氣浮刮渣機(jī)：1臺(tái)，N=0.37kW；螺旋輸送機(jī)：1臺(tái)，N=0.37kW；氣浮機(jī)尺寸：6.5m×1.8m×1.8m(CAF-60)；渦凹?xì)飧￠g尺寸：10.6m×10.0m×6.9m。
2.3.3 微電解池
曝氣鐵炭微電解通過(guò)鐵和碳在酸性條件下形成無(wú)數(shù)個(gè)微電流反應(yīng)器，廢水中的有機(jī)物在微電流的作用下被還原，并且廢水的可生化性得到改善。曝氣鐵炭濾池的主要工藝參數(shù)如下：濾池形式：普通濾池；濾池個(gè)數(shù)：4池；濾速：1m/h；過(guò)濾面積：125m2；單池濾池凈尺寸：8m×4m×5m；濾池尺寸：17.5m×11.2m×5.0m；有效接觸時(shí)間：2h；鐵炭層高：2m；Fe/C=4~5∶1(質(zhì)量比)；鐵屑規(guī)格：60~80目；活性炭規(guī)格：2mm左右柱狀炭；承托層：350mm；曝氣系統(tǒng)：PVC穿孔曝氣管曝氣強(qiáng)度：8.33m3/min；氣水比：4∶1，控制水中溶解氧3.0~3.5mg/L；出水pH：約5.5。
2.3.4 芬頓高級(jí)氧化單元
H2O2/Fe2+高級(jí)氧化主要起將大分子COD氧化為小分子COD，改善廢水的可生化性，并且承擔(dān)部分COD去除量?？刂圃搯卧{(diào)節(jié)pH至3~4左右，進(jìn)行高級(jí)氧化，然后在調(diào)回pH進(jìn)行沉淀，設(shè)計(jì)參數(shù)如下。
pH調(diào)整池工藝參數(shù)如下：pH調(diào)整池設(shè)1座2池；單池凈尺寸為：2.0m×2.0m×4.1m(有效水深3.6m)；總尺寸：4.6m×2.4m×4.1m；有效停留時(shí)間：14min；板框攪拌機(jī)：2臺(tái)，N＝0.75kW，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速5.2r/min。
Fenton高級(jí)氧化主要工藝參數(shù)如下：水力停留時(shí)間：4h；有效水深：4m；分組情況：兩組，每組凈尺寸：8.0m×8.0m×4.5m；總尺寸：16.1m×8.6m×4.5m。
混凝反應(yīng)沉淀池主要設(shè)計(jì)參數(shù)：混凝反應(yīng)池分為兩組，每組三格，單格尺寸為：2.0m×2.0m×4.5m(超高0.5m)。第一個(gè)板框攪拌機(jī)功率為0.75kW，第二格和第三格板框攪拌機(jī)功率均為0.37kW；混凝反應(yīng)池總尺寸為L×B×H＝16.1m×2.6m×4.5m，停留時(shí)間：40min；主要設(shè)備：板框攪拌機(jī)：0.75kW兩臺(tái)攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速：8.0r/min；板框攪拌機(jī)：0.37kW兩臺(tái)攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速：5.2r/min；板框攪拌機(jī)：0.37kW兩臺(tái)攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速：3.9r/min；初沉池設(shè)計(jì)流量Q=62.5m3/h，豎流沉淀池，采用重力排泥。設(shè)初沉池1座，直徑6m，池高8m，其中泥斗高4m。
2.3.5 折流式厭氧反應(yīng)器(ABR池)
設(shè)計(jì)流量Q=162.5m3/h，取水力停留時(shí)間t=8h，有效水深6m，保護(hù)高0.5m，設(shè)填料層高1.5m。則有效容積V=Qt=62.5m3/h×8h=500m3厭氧反應(yīng)器容積負(fù)荷：0.4kgCODcr/m3?d，具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。厭氧池設(shè)1座6池，分兩組，單池尺寸為：4.0m×3.5m×6.5m；選用6套池底布水系統(tǒng)，一個(gè)系統(tǒng)用8個(gè)管嘴(Φ50mm)。ABR進(jìn)水前設(shè)汽水換熱器：進(jìn)水溫度和出水溫度分別為12℃、35℃；熱媒為155℃，1.0MPa飽和蒸汽。
2.3.6 生物接觸氧化池
由于出水指標(biāo)中有氨氮指標(biāo)，因而生物接觸氧化池主要起碳氧化和硝化的作用。設(shè)計(jì)流量Q=62.5m3/h采用接觸氧化池1座，每組池子設(shè)3條廊道有效水深4m，超高0.5m；每條廊道長(zhǎng)尺寸為30m×4m×4.5m；生物接觸氧化池總尺寸為90m×4m×4.5m×3；設(shè)填料層高H=3m。
有效停留時(shí)間：23h；氣水比：15：1；空氣量：15.6m3/min。
2.3.7 二沉池
二沉池采用輻流式沉淀池，表面負(fù)荷取0.53m3/m2?h，凈空直徑12m，池總高4.5m，半地下，共2座；機(jī)械排泥設(shè)備選用中心傳動(dòng)刮泥機(jī)，兩臺(tái)，N＝0.75kW，刮板外緣線速度1.5~2.5m/min；排泥泵2臺(tái)(1用1備)，Q=25m3/h，H=32m，N=4kW。
2.3.8 清水池
內(nèi)設(shè)置在線COD分析儀等儀表，當(dāng)水質(zhì)達(dá)標(biāo)時(shí)，則直接排放，當(dāng)水質(zhì)惡化不能達(dá)標(biāo)時(shí)，這時(shí)啟動(dòng)活性炭罐進(jìn)水提升泵進(jìn)行深度處理。清水池設(shè)置在活性炭吸附間內(nèi)。
設(shè)計(jì)參數(shù)：清水池停留時(shí)間：1h；清水池有效容積：64m3；清水池尺寸：4.6m×4.6m×4.5m。
主要設(shè)備：COD在線分析儀一臺(tái)；高低液位計(jì)一臺(tái)；清水離心水泵：Q=65m3/h，H=10m，N=5.5kW，2臺(tái)，平時(shí)一用一備，活性炭罐反洗時(shí)，兩臺(tái)同時(shí)開。
2.4 設(shè)計(jì)特點(diǎn)
物化+高級(jí)氧化+生化組合工藝處理香精香料廢水，通過(guò)混凝、氣浮、內(nèi)電解等物化工藝降低后續(xù)處理負(fù)荷，通過(guò)高級(jí)氧化改善可生物降解性，通過(guò)厭氧、好氧等生化工藝實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的最終降解，確保水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能地處理香料廢水。
3、運(yùn)行情況
(1)運(yùn)行效果。
本工程取某城市污水處理廠的活性污泥進(jìn)行馴化，經(jīng)過(guò)6個(gè)月的調(diào)試，系統(tǒng)運(yùn)行情況穩(wěn)定，處理出水效果較好。工程于2014年6月進(jìn)行竣工驗(yàn)收，各項(xiàng)出水指標(biāo)均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
(2)運(yùn)行費(fèi)用分析。
廢水處理工程的運(yùn)行成本為5.44元/m3，其中：
①電費(fèi)。工程每天耗電為5000kW?h，電價(jià)為0.85元/(kW?h)，則電費(fèi)為1.7元/m3；
②藥劑費(fèi)。液態(tài)PAC投加量：250kg/d，藥劑單價(jià)：0.7元/kg；PAM(陰離子)投加量：10kg/d，藥劑單價(jià)：9元/kg；PAM(陽(yáng)離子)投加量：12.5kg/d，藥劑單價(jià)：34元/kg；FeSO4?7H2O投加量：550kg/d，藥劑單價(jià)：0.7元/kg；雙氧水(35%)投加量：1800kg/d，藥劑單價(jià)：1.7元/kg；氫氧化鈉(液態(tài))投加量：250kg/d，藥劑單價(jià)：1元/kg；硫酸(98%)投加量：200kg/d，藥劑單價(jià)：1.1元/kg；次氯酸鈉投加量：250kg/d，藥劑單價(jià)：1.1元/kg；則藥劑費(fèi)合計(jì)為2.03元/m3。
③鐵碳濾料、活性炭濾料更換費(fèi)用合計(jì)約為0.35元/m3。
④污泥處置費(fèi)用。污泥(含水率為80%)產(chǎn)量為4.8m3/d，按380元/m3的處置費(fèi)計(jì)算，污泥處置費(fèi)為1824元/d，折算后的污泥處置費(fèi)用為0.72元/m3。
⑤人工費(fèi)。廢水處理站設(shè)專職管理人員12名，按工資為4000元/月/人計(jì)算，折算后的人工費(fèi)用為0.64元/m3。
4、結(jié)論
(1)采用“混凝+鐵碳微電解+芬頓高級(jí)氧化+ABR厭氧＋接觸氧化”的組合工藝處理香精香料園區(qū)工業(yè)廢水，具有處理效果好，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)。
(2)工程運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝處理香料廢水的CODCr去除效率為95%~98%，BOD5去除效率為97%，氨氮去除效率為95%，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。（來(lái)源：湖南鑫遠(yuǎn)水務(wù)有限公司技術(shù)部）