DSD酸废水处理

Posted 2023-01-13 水处理

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DSD酸(4，4一二氨基二苯乙烯一2，2一二磺酸)是重要的染料中间体，主要用来制造荧光增白剂、直接冻黄G、直接黄R、耐晒橙F3G和防蛀虫剂等。在DSD酸生产过程中大约有90%的无机原料和10%的有机原料转移到废水中，COD为6000～8000mg/L，盐度为6%～8%，色度为50000倍;废水主要成分为带硝基、氨基和磺酸基的芳香族有机化合物，BOD与COD比值仅为0.03，属于极难生物降解的废水。DSD酸生产废水的水质、水量较稳定，但是色度和硫酸盐浓度极高，N和P等营养物质缺乏，废水中含有毒有害物质，在国内尚无成功的处理实例。

1工程概况

1.1废水水质、水量及排放标准

偃师东园化工有限公司的生产废水主要有两股，一股为高盐水，水量为100m3/d，pH值为4，含盐量为10%～11%;一股为低盐水，水量为100m3/d，pH值为1.5～2.5，含盐量为2%～3%。待处理废水为高盐水和低盐水按体积比为1：1混合的综合废水，具体水质指标如表1所示。废水经处理后需达到《污水综合排放标准》(GB8978～1996)的一级标准。

1.2工艺流程

工艺流程如图1所示。

厂内综合废水经调节池收集后通过泵提升至微电解反应池，反应出水经过沉淀后，上清液进入缓冲池，经调节符合厌氧进水条件后通过泵提升到UASB池，通过厌氧反应去除绝大部分色度和一定的COD；UASB池出水自流进人GBAF池，在此去除COD；好氧反应出水经高级氧化反应进一步处理后达标排放。废水处理过程中产生的污泥经板框压滤机脱水后外运填埋。

2主要构筑物及设计参数

废水处理系统主要包括微电解预处理、厌氧、好氧生化处理以及高级氧化深度处理四个部分。

2.1微电解池及调节池

调节池的主要作用是均质均量，总容积为6000m，池内设污水泵2台(1用1备)，Q=50ITI/h，H=140kPa。N=4kW。微电解池主要对废水进行预处理，以去除大部分SO一、色度、盐度和COD。微电解池共2座，并联运行，设计HRT为8h，单座尺寸为7.2IT/x5.01'71×5.0in，其中每格前端预留宽度为1.2in的配水区，保护高度取0.5ITI，底部配水区高度为1.2131，上面保护水深为1.0131，铁炭床装填高度为2.3m，设计气水比为20：1。
微电解池后端设絮凝沉降池对微电解出水进行沉淀，加入饱和石灰水使废水pH值达到l0，同时加入聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)进行混凝沉淀。混凝反应区设计HRT为30min，池体尺寸为1.55mX2.05IllX2.10in，共2座，保护高度取0.3m，有效水深为1.8ITI，内置搅拌机2台，单台功率为0.75kW，桨叶距池底高度为0.35Ill。采用中心传动辐流式沉淀池，设计表面负荷为1.0m/(m•h)，共2座，池体尺寸为.0In×3.9m，内设悬挂式中心传动刮泥机2台，功率为0.37kW。沉淀池产生的污泥排放至污泥浓缩池。

2.2缓冲池

缓冲池1座，尺寸为10mX8.5InX5.0m，在缓冲池后端设置配水池和集水池各I座。配水池尺寸为8.0Ill×1.5mX5.0in，内设搅拌机1台，将废水稀释3倍，盐度控制在2％以下，添加玉米浆补充碳源(酸性玉米浆亦可将废水pH值调至7.0左右)，同时补充氮盐、磷盐和一定的微量元素；集水池尺寸为2.0in×1.5IllX5.0Ill，内置蒸汽加热器1套，利用厂区废蒸汽将废水水温控制在28—32℃，池内设污水泵2台(1用1备)，Q：50m/h，=
180kPa，N=5.5kW。

2.3UASB池

采用UASB厌氧反应池去除废水中的色度和COD，将大分子物质降解为小分子物质，以利于后续的好氧反应。
UASB池有效水深为8.0m，有效容积为750In。，设计HRT为15h，设计上布水和下布水系统两套，内置专用三相分离器，接种玉米淀粉厂的厌氧颗粒污泥驯化。UASB池出水自流进入GBAF池。

2.4GBAF池

GBAF池的主要作用是通过好氧微生物降解废水中的污染物。GBAF池的有效水深为4.5m，有效容积为1728m，容积负荷为1.0～1.5kgCOD/(m•d)，停留时间为32h，有效接触时间为16h，半地下式钢混结构，分4组6级运行，单个GBAF池的尺寸为4m×4inX5in，G—BAF池前四级装填软性填料640m。，后两级装填高效悬浮专用载体，载体高度为3.013q，载体量为384m，投加高效专用微生物384kg。

GBAF池底安装膜片式曝气器，溶解氧控制在2～4mg/L。底部设置排泥管、排空管，污泥排入污泥浓缩池浓缩。浓缩污泥一部分经板框压滤机脱水后外运填埋，一部分污泥回流至GBAF池前端与废水充分混合，作为预氧化菌种。设罗茨鼓风机2台(1用1备)，Q=22.82in/rain，P=58.8kPa，N=37kW。

2.5微电解一高级氧化池

微电解池1座，尺寸为5m×6.2m×5.0113，HRT为2.2h，池内装填体积比1：1的废弃铁屑和活性炭颗粒，采用自动通气反冲，气水比为10：1。氧化反应池1座，尺寸为5ITI×6.2ITI×5.0m，HRT为2.2h，采用鼓风曝气，气水比为10：1。沉淀池的主要作用是通过投加混凝剂去除微电解出水中的SS，同时可降解部分COD和色度。沉淀池前设置搅拌区，补充添加混凝剂和助凝剂。混凝反应区设计HRT为40min，尺寸为2.701TIX3.20nl×2.65m，1座，保护高度取0.3m，有效水深为2.35m，内置搅拌机2台，单台功率为3.0kW，桨叶距池底高度为0.35m。采用中心传动辐流式沉淀池，1座，设计表面负荷为1.0m/(m•h)，尺寸为8.0I'I1×4.01"11，内设悬挂式中心传动刮泥机1台，功率为0.37kW。沉淀池产生的污泥排至污泥浓缩池。

2.6污泥浓缩池

污泥浓缩池尺寸为03.5ITIX5.5m，半地下式钢混结构，2座。上清液自流至调节池。

3调试及运行情况

废水经单机设备试车和系统设备联动试车运行稳定后进行工艺调试，从2007年8月开始，历时约11个月，然后进入连续满负荷稳定运行状态，至2008年12月已经连续稳定运行5个月。综合废水经过调节池收集、充分混匀后进入微电解池。由于原水pH值为3，恰为微电解反应的最佳pH，在曝气量充足的情况下可以达到最佳处理效果。内电解出水pH值为7，加入饱和石灰水调节pH值到10，主要有如下优点：①Fe和Fe¨在碱性条件下形成絮凝剂，对色度和COD加以去除；②石灰水中的ca与废水中的s0一形成硫酸钙沉淀，极大地降低了原水中SO一浓度，有利于厌氧处理效果和处理量的提高；③调节池废水pH值达到10，可以保证废水经过3倍稀释后达到厌氧进水的最佳pH值范围(6.4～6.8)，可以省去厌氧进水pH调节程序；④氢氧化钙本身也是一种无机絮凝剂，能够有效地去除色度和COD。由于原水色度和硫酸盐浓度极高，因而还需加入PAC和PAM进行混凝沉淀，以降低后续生化处理单元的负荷，降低运行成本。为保证后段厌氧工艺的稳定运行，在前端一定要加强废水水质调节，主要包括pH调节、营养盐调节和含盐量调节三大部分。缓冲池中废水盐度高达3％，硫酸盐浓度高达10000mg/L，厌氧菌种无法耐受此种水质环境，故需对原水进行稀释，使盐度调节在1％左右，硫酸盐为3000mg/L左右。调试过程中添加酸性玉米浆和自来水将pH值调至6.4～6.8；原水中的COD主要为难降解有机物，稀释后进水COD浓度更低，难以满足厌氧生物反应需要，故采用附近淀粉厂的浓缩玉米浆作为外碳源，无需另外添加氮盐和磷盐；为提高厌氧菌种对色度的处理效果，调试的前180d按比例补充微量元素，后期稳定运行阶段逐渐降低微量元素投加量；原水含盐量较高，启动初期将进水含盐量控制在0.5％左右，稳定运行后调节到1.5％左右，控制进水最大含盐量不超过2％。

为了缩短污泥驯化时间，调试运行采取UASB和GBAF分别单独驯化的方式。UASB的驯化采用直接接种颗粒污泥和一次性投加高负荷COD的方式，即先用可生化性较好的高浓度玉米浆作为碳源配水培养驯化颗粒污泥。然后逐渐减少有机碳源含量并增加染料废水比例，稳定运行后在保证厌氧处理效果的前提下，降低玉米浆的添加量，将厌氧进水COD控制在1000rag/L左右。GBAF工艺单元的调试主要分为接种驯化、增负荷运行和连续稳定运行3个阶段。接种污泥为高效微生物和复合酶制剂，属于工程菌。由于GBAF直接承接厌氧出水，其进水水质由厌氧出水决定，因此采用连续进水挂膜方式进行启动和驯化，约10d后基本完成微生物的驯化和挂膜，后期随着厌氧进水水质的不断调节，逐步达到正常稳定运行状态。

尽管UASB出水中S浓度较高，由于GBAF好氧工艺中应用功能性载体固定高效微生物，可耐受废水中较高浓度硫化物毒性，从而进一步去除废水中的COD，而常规好氧微生物即使在较低硫化物浓度下也无法生存；另外，在好氧处理过程中，若曝气不足则硫化物无法完全吹脱，会干扰COD的测定；若曝气过度，则因厌氧出水中的显色物质被重新氧化，导致出水色度严重超标。因此，调整适当的曝气量成为好氧池获得最佳处理效果的关键因素之一。

考虑到DSD酸废水的复杂性，单一的生物处理方法并不能将其完全处理到达标排放，因此将微电解一Fenton氧化技术引入其中，进一步脱色和降解COD。通过调节微电解池的pH。不但可以充分利用微电解本身对出水的降解和脱色作用，而且微电解反应产生适量的Fe，省去了Fe的投加，降低了运行成本。

Fenton试剂以H202和Fe“为主体，H02在Fe的催化作用下产生大量•OH，可将有机物氧化和矿化，从而有效降解废水中的COD和色度。Fen.ton池出水通过投加石灰调节pH，投加PAM絮凝沉淀后，色度和COD去除率分别可达到90％和80％以上。由于微电解池采用鼓风搅拌的形式，且废水pH值控制在3.0左右，有效地解决了铁屑板结和钝化的问题；调试过程中要注意根据水质、水量调节H：O：的投量，合适的投加量不但可以确保处理效果，还可以节约运行费用。

4运行效果

该工程于2007年8月初开始调试，2008年6月底达到稳定运行，实际运行效果见表2。

5经济分析

电价按0.50(kW•h)计，电费为2.427元/m；药剂费为9.220元/m(盐酸：300元/d，玉米浆：60d，微量元素：60d，30％的双氧水：1200d，生石灰：60d，PAC和PAM：120元/d，铁屑：44d)；蒸汽费为2.005fv_/m；定员6人，工资按800(月•人)计算，人工费为0.80m；检修维护费、管理和其他费由公司统一负责，不计费用；稀释用水为自备井水，不计费用。直接运行费用为14.452元/m。

该废水处理系统正常运行后，每年减少COD排放量为360t(水量按满负荷200m/d、运行时间按360d/a计)，有效减少了对环境的污染。。

6结果与讨论

①采用微电解/UASB/GBAF/微电解一高级氧化为主体的工艺，可以有效地处理DSD酸废水，出水COD和色度平均浓度分别为69mL和30倍，可稳定达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级标准。

②微电解反应池可有效降低废水中的COD、色度、含盐量及SO：一浓度，有利于后续生物处理效果的稳定；考虑到废水组分复杂、含盐量较高，因此增设配水池和集水池各一座，主要用于pH、含盐量、进水COD和温度调节，保证了厌氧处理的进水条件，配水中添加玉米浆作为有机碳源，运行费用低；直接一次性投加足量的厌氧颗粒污泥，启动速度快，效果好；GBAF前4级装填软性填料，用于对厌氧出水进行初步好氧处理，保证后续GBAF池在较低进水COD浓度下运行，避免了堵塞；利用微电解一高级氧化工艺对生物处理出水进行深度处理，综合利用微电解本身对出水的降解和脱色作用以及微电解反应产生适量的Fe，在降低运行成本的同时确保出水达标排放。

③厌氧池的运行需要保持适当的温度、pH及营养盐条件，实际调试运行过程中操作和控制比较复杂；GBAF工艺对厌氧出水中的COD去除率低，而且出现返色现象，这是工程中最大的失误；工程实际需氧量与理论计算值差别较大，风机设计风量过大，导致运行费用增加；微电解一高级氧化深度处理工艺的铁屑消耗过快，需要定期补充，而且出水采用添加石灰乳调节pH，污泥产量大。

④该工程实例为DSD酸废水处理提供了一个初步可行的思路，但从系统整体运行来看，存在投资大、运行费用高且处理水量不稳定等问题，废水处理工艺有较大优化和调整的空间。