甲胺磷废水处理方法

Posted 2023-01-13 有机物

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甲胺磷是一种被广泛使用的广谱型的有机磷杀虫剂，毒性大、稳定性强，对微生物的活性有很强的毒性或抑制作用；甲胺磷生产废水也具有有害成分多、浓度高、B/C 值远小于0.3，可生化性差等特点。目前处理甲胺磷生产废水所常用的接触氧化或活性污泥等生化降解工艺，都普遍存在微生物酶活性低、有机污染物去除率低等问题；已有文献说明光催化、超声波诱导和超临界水等方法可以有效地降解甲胺磷废水，但这些物化方法都缺乏在甲胺磷农药废水治理中进行工程应用的成功实例。

某公司所排放的甲胺磷废水主要由甲胺磷等各种农药制剂生产过程中产生的废水，如甲基氯化物、二甲胺、吡虫啉等成分混合而成，pH 约为9～10，COD 范围在20～30 g/L，盐度大于15%， B/C比小于0.1，可生化性差，其中，高浓度甲胺磷有机废水总量约178.3 m3/d，低浓度甲胺磷生产废水总量约2 000 m3/d。

针对甲胺磷废水有机物浓度高、可生化性低和生物抑制性强的特点，设计采用电解-HUSB-MBBR组合工艺进行处理，其中，采用具有顶部进水布水、下部电解氧化空间结构的电解絮凝反应器预处理甲胺磷废水，起到部分分解有机物、降低有机物浓度并提高废水可生化性的目标，采用铁电极作为极板材料，在电解过程中，作为阳极的铁板将被溶化为铁盐进入水体，对废水中的悬浮杂质和颗粒可产生部分絮凝作用；采用HUSB 反应器对电解出水进行生化处理，继续大幅度地削减废水中有机物的浓度，因为HUSB 无三相分离器，构筑物少，可以采用常温或低温运行，主要进行水解酸化过程，反应时间短，具有降解效率高、运行费用低的优势，但HUSB 出水一般仍需采用好氧工艺来进一步降解其中的有机物和氮磷；因此，采用性能稳定的固定化微生物运行反应器MBBR 来继续处理HUSB 的出水。

因此，基于甲胺磷混合废水的水质、水量及电解絮凝、HUSB 和MBBR 反应器各自不同的应用优势，本工艺采用电解+UASB+MBBR 组合工艺流程对甲胺磷废水进行有效处理。出水达到污水综合排放标准（二级排放标准）。

1 实验部分

1.1 实验水质

中试所使用的甲胺磷废水水质见表1。设计的出水指标中主要要求：COD 小于200 mg/L。

1.2 实验工艺流程

所采用的组合工艺流程图如图1 所示。

2 台电解絮凝反应器的外形尺寸分别为φ2.3 m×2.5 m，有效容积4.2 m3，极板面积20 m2，板间距15mm，阳极与阴极材料均采用φ32 铁棒，电极间距为50 mm，单台设计流量为10 t/h，电解反应时间0.5 h；使用高频脉冲直流电源，逆变脉冲频率为20 kHz。

其中HUSB 的外观尺寸为16 m×14 m×13.5 m，有效容积为2 240 m3，停留时间24 h，600 t 厌氧污泥主要来自河北某集团阿维菌素污水处理车间。

MBBR 的外观尺寸为31 m×16.4 m×5 m，有效容积为2 200 m3，停留时间1 d，采用聚丙烯的悬浮填料，填料外观尺寸为φ20 mm×20 mm，比表面积为800～1 000 m3/kg，比重为0.95 kg/m3，加入含水率20%的干化污泥25 t，连续微孔曝气反应。主要的工艺过程如下：将高浓度甲胺磷有机废水泵入电解反应器进行处理，同时投加质量分数5%石灰和0.2%PAM 溶液进行絮凝反应，电解絮凝后的出水与各车间低浓度甲胺磷有机工艺废水混合，混合后的废水泵入水解厌氧污泥反应器（HUSB）进行厌氧消化，其出水自流进入MBBR 反应器进行好氧生化处理，出水水质基本可达到污水综合排放标准（GB 8978－1996）二级标准。

1.3 分析指标及方法

本工艺中主要测试指标为COD、NH4+-N、PO43--P，均采用国标法[9]，所用分析仪器为岛津UV-1700 紫外- 可见分光光度计。

2.1 电解过程

电解实验约188 d，主要处理混合之前的高浓度工艺废水，处理水量约在100～200 t/d，结果表明，电解过程对高浓度甲胺磷废水中的有机物有一定程度的去除作用，COD 平均去除率可达11.7%，但由于进水COD 处于9 400～43 168 mg/L 之间，COD 过高，因此，出水COD 仍然处于7 935～40 488 mg/L的高浓度水平，进入调节池2，与低浓度工艺废水进行均质调节，由于低浓度工艺废水的水量较大，约是高浓度废水的10 倍，因此，可以大大降低进入HUSB 的有机物浓度水平。

电解过程对废水可生化性的提高作用，还表现在废水中氨氮和无机磷浓度的增加，如图2 和图3所示，电解过程对有机氮的分解效果可使出水氨氮浓度水平平均增长率达34.7%。对有机磷的分解效果则可使出水磷酸盐磷浓度水平平均增长率达26.7%，可见电解过程起到了部分分解有机物，降低了有机物浓度水平，同时电解后的混合液，氨氮和无机磷的浓度水平都有了一定幅度的提高，将使电解出水中C:N:P 的比例更适于生物降解，也即增加了废水的可生化性。

2.2 HUSB-MBBR 组合工艺的运行

HUSB 的快速启动时间约38 d，其进水来自电解反应后的出水与低浓度甲胺磷工艺废水的混合废水，COD 水平在905～2 270 mg/L 之间，反应器的COD 体积负荷由最初的1 kg/(m3·d)慢慢升至最终的2.5 kg/ (m3·d) 左右，HUSB 在5 个月的运行中，COD 去除率可稳定在31.9%，出水COD 浓度水平在495 ～1 702 mg/L 之间，HUSB 的出水即作MBBR 的进水，MBBR 启动过程的处理水量和污泥负荷都随着厌氧反应的进行而同步逐渐增大。运行调试期间，MBBR 的对有机物的去除率平均在80.4%，出水COD 在133～491 mg/L 之间，经过进一步的絮凝实验，出水COD 基本可以保持在100mg/L 以下。

从图4 和图5 中可以看出，HUSB 对氨氮和磷具有一定的去除效果，平均去除率分别为18.9%和18.6%。而MBBR 对氨氮和磷去除效果，则平均分别为77.5%和72.1%。。

3 结论

电解+HUSB+MBBR 组合工艺的运行效果表明，电解过程可有效分解甲胺磷废水中的难降解有机物，对COD 的去除率可达11.7%，同时分解有机氮和有机磷，对废水中氨氮和磷的浓度提高水平可分别达34.7%和26.7%，从一定程度上提高了甲胺磷废水的可生化性，利于充分发挥后续生化工艺的降解效率。

HUSB 在较大幅度削减混合废水的有机负荷方面作用显著，对COD 的去除率可达31.9%，同时对废水中的氮磷都有一定的去除作用；MBBR 池由于采用比表面积较大、比重接近于水的悬浮填料，在曝气流化状态下，填料表面所附着的好氧、厌氧和兼氧菌群，对较低浓度水平的有机物、氨氮和磷均有很好的去除作用，去除率可分别达80.4%、77.5% 和72.1%。

电解+HUSB+MBBR 组合工艺能充分发挥电解提高废水可生化性，以及厌氧和好氧联合处理废水的技术优势，对甲胺磷混合有机废水，能实现有机物的高效降解，并达到一定程度的脱氮除磷效果。