ASBR-SBR-Fenton氧化工艺处理均苯四甲酸生产废水

Posted 2023-01-12 反应器

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均苯四甲酸是一种重要的有机化工原料，其生产废水中的污染物以芳香酸为主，具有COD 高、酸性强、颜色深、BOD5 /COD 值低、难以直接生化处理等特点。目前，众多企业主要采取常规方法处理均苯四甲酸生产废水。厌氧序批式反应器(ASBR)是20 世纪90 年代初开发的一种高速厌氧反应器，具有高速、简洁、节能经济、能源可回收利用、操作灵活、适用性强等诸多的优势，广泛应用于处理各类废水。SBR 具有工艺流程简单，处理效果好等优点，在废水处理领域得到广泛的应用。Fenton 试剂是由H2O2和Fe2 + 混合得到的一种强氧化剂，可产生氧化能力很强的·OH 自由基，被广泛应用于难生物降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水处理中。

本工作采用ASBR—SBR—Fenton 氧化工艺对均苯四甲酸生产废水进行处理，取得了令人满意的结果。

1 废水来源及水质

某化工企业以均苯四甲酸为主导产品，该企业的生产废水主要来自洗釜水和洗刷成品桶水两股废水。废水的COD、色度等均较高，pH 为5 ～ 6。其废水水质见表1。

表1 废水水质

2 处理工艺

2. 1 工艺流程

针对废水水质特点，在总结国内外成功处理经验的基础上进行了系统的研究，最终确定ASBR—SBR—Fenton 氧化工艺，工艺流程见图1。

图1 ASBR—SBR—Fenton 氧化工艺流程

2. 2 主要构筑物与工艺说明

(1) 调节池。设计处理水量为20 m3 /d，有效容积为50 m3，停留时间为2. 5 d，主要作用是调节废水水质和水量，均衡进水pH。调节池底部设置穿孔曝气管，起调节水质和预曝气的作用。设置pH 在线监测系统，用于监测废水pH 变化情况，便于确保ASBR 池进水pH 在中性范围内。此外，在此工段引入厂区生活废水，目的在于为后续生化处理工艺提供微生物所需的N、P 等营养元素以及其他必须的微量元素。

(2) ASBR 池。ASBR 是间歇运行的非稳态厌氧生物反应器，目前已用于多种工业废水处理，并取得显著效果。本工作采用改进型ASBR反应池作为厌氧池，设计处理废水量为20 m3 /d，有效容积为40 m3，停留时间为48 h，反应器内部设置悬浮型填料，既可以增加反应器的污泥浓度，提高反应器的处理效果，又可以防止污泥流失，反应过程中产生的沼气收集后可利用。此外，大量工程实践表明: 厌氧反应器在防腐处理方面要求较高，故ASBR 池池体采用钢筋混凝土结构，池底与内壁均做防腐处理。考虑冬季保温问题，运行时采用车间废蒸汽作为热源，进行保温。

(3) SBR 池。均苯四甲酸生产废水经过ASBR厌氧反应器处理之后，通过滗水器进入SBR 反应器，设计废水处理量为20 m3 /d，有效容积为40 m3，有效水深为4. 0 m，COD 容积负荷1. 5 kg /(m3·d) ，DO 控制在2 ～ 3 mg /L，气水体积比为16 ∶ 1，空气扩散装置采用隔膜曝气头，与调节池共用1 台三叶罗茨风机。池内装填活性污泥(采用城市废水处理厂剩余污泥驯化而成) 。同时在该反应器内增设悬浮型填料，增加污泥浓度，提高COD 去除率。停留时间为48 h(含进水1 h， 15 个周期的2 h 曝气－1 h 沉淀，1h 出水，1h 闲置) 。

(4) Fenton 氧化塔。设计处理水量为20 m3 /d，有效容积为0. 625 m3，n(H2O2) ∶ n(Fe2 +)为10 ∶ 1，pH 为3，停留时间为45 min。经SBR 处理后的废水进入Fenton 试剂催化氧化塔，废水中剩余的有机污染物经Fenton 试剂产生的·OH 自由基氧化、分解，最终降解为CO2、H2O 及部分无毒无害的小分子物质，处理后的废水可达标排放。

2. 3 投资及运行成本

该工程共计投资约65. 0 万元，包括系统设计、土建、设备购置安装及调试等费用。冬季运行时，由于水温低，需要升温，运行成本包括热源费、电费、药剂费、设备维修折旧费以及职工工资等，由于热源采用的是企业车间的废蒸汽，以废治废，故冬季与不需要补温的春、夏和秋季的运行成本均约为2. 1 元/t。

3 运行结果与讨论

经过8 个月的调试和稳定运行，各处理单元均处于正常运行状态。稳定运行阶段ASBR 池对COD 的处理效果见图2。由图2 可见，此工段COD去除率为35. 0% ～ 45. 0%。这主要是因为ASBR池中存在大量水解酸化菌和适量的产甲烷菌，使得均苯四甲酸生产废水中难生物降解的大分子有机污染物转化为易生物降解的小分子有机污染物，但由于停留时间原因使得仅有部分有机污染物被代谢成甲烷。

稳定运行阶段SBR 池对COD 的处理效果见图3。由图3 可见，此工段COD 去除率为96. 5%。这主要是因为ASBR 工段提高了废水的可生化性，废水中存在大量易被好氧微生物利用的有机物分子;此外，又通过增设悬浮型填料，形成好氧生物膜，提高了反应器内的污泥浓度，强化了反应器内部的传质作用，增加了废水同好氧微生物的接触几率，提高了反应器的处理效率。。

稳定运行阶段Fenton 氧化塔对COD 的处理效果见图4。由图4 可见，此工段COD 去除率为60. 0% ～ 65. 0%，利用Fenton 试剂产生的强氧化剂·OH 将好氧微生物不能代谢的有机污染物分子进一步代谢降解。

稳定运行阶段整体废水处理系统对COD 的总处理效果见图5。由图5 可见，该系统对COD 总去除率稳定在99. 0% 以上，出水COD 保持在40 mg /L 左右，优于GB8978—1996《中华人民共和国国家标准污水综合排放标准》的Ⅰ级标准(100 mg /L) ，处理效果稳定，基建、运行费用低，既满足了设计要求又降低了企业的资金投入。

4 结论

a) 采用ASBR—SBR—Fenton 氧化工艺处理均苯四甲酸生产废水，系统稳定运行时ASBR 厌氧反应器COD 去除率为35. 0% ～ 45. 0%; SBR 反应器COD 去除率为96. 5% 左右; Fenton 氧化塔COD 去除率约为60. 0% ～ 65. 0%。

b) ASBR—SBR—Fenton 氧化工艺处理均苯四甲酸生产废水是可行的。运行结果表明，COD 总去除率可达到99. 0% 以上，出水COD 在40 mg /L 左右，水质达到了GB8978—1996《中华人民共和国国家标准污水综合排放标准》的Ⅰ级标准。（）