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水處理設備深度解讀-化工廠廢水處理工藝

  江蘇某化工企業是一家出產苯及其衍生物的企業，其排放污水首要包含：粗苯精制工藝廢水、軸承密封排污水、甲醇裂解廢水、清洗貯槽污水、初期雨水、地上沖刷水、日子污水等，其間含苯、甲苯、二甲苯排污水約占污水總排放量的95%，該類廢水生物毒性大、生物可降解才能差，因而處理難度較大。學習同類廢水處理的工程技術經驗〔1, 2〕，選用以新式微電解處理工藝技術為中心的全物化處理工藝道路，到達破壞苯環結構、進步污水可生物降解才能和去除部分COD 及SS 的意圖，在此預處理基礎上，再與其他廢水合并后經生化處理，然后到達廢水排放規范。整套工藝悉數為新建設備，處理規模10 t/h。

1 廢水來歷及工藝流程
 
1.1 廢水來歷及處理方針
 
廢水由工業出產中的6 種廢水混合而成，其間粗苯精制工藝廢水1.33 m3/h，首要含有有機物、苯、甲苯、二甲苯和硫化物等污染物；軸承密封廢水7.3m3/h，首要含有懸浮物、苯、甲苯；甲醇裂解排廢水0.06 m3/h，首要含有有機物、懸浮物和甲醇；以及沖刷水、初期雨水和日子污水共1.31 m3/h。

進水水質：COD 7 500 mg/L，甲苯95 mg/L，二甲苯35 mg/L，硫化物200 mg/L，SS 500 mg/L，氨氮35mg/L，石油類40 mg/L，蒸發酚7.76 mg/L。產水水質：COD≤500 mg/L，甲苯≤0.5 mg/L，二甲苯≤1.0 mg/L，硫化物≤1.0 mg/L，SS≤400 mg/L，氨氮≤25 mg/L，石油類≤20 mg/L，蒸發酚≤2.0 mg/L。

上述污水通過處理后到達《污水歸納排放規范》（GB 8978—1996）中規則的三級排放規范要求。

1.2 廢水處理工藝流程
 
針對該企業的廢水特色，選用分段分治的辦法，對含有苯及其衍生物的污水首要選用物化的辦法處理，然后再與可生化性較好的其他廢水混合，進入生化反響池一起進行處理。

廢水處理工藝流程如圖 1 所示。

圖 1 廢水處理工藝流程

由圖 1 可見，粗苯加氫廢水和甲醇裂解廢水首要通過鐵炭微電解處理后進入兩級沉積池，軸承密封廢水選用氣浮為中心的處理工藝處理后并入兩級沉積池，兩級沉積池出水與沖刷水、初期雨水和日子污水混合后進入生化反響池，處理后出水到達國家三級排放規范。

1.3 首要構筑物及設備尺度
 
（1）集水池1#：規劃尺度L×D×H=2.3 m×2.3 m×4.0 m，有用容積V=15 m3，水力停留時刻10 h。

（2）鐵炭微電解反響器：1 臺，規劃尺度D1.6 m×4.0 m，水力停留時刻2 h。

（3）集水池2#：規劃尺度L×D×H=5.3 m×5.0 m×4.0 m，有用容積V=80 m3，水力停留時刻8 h。

（4）氣浮池：1 臺，規劃尺度D1.7 m×2.6 m，電機功率1.5 kW。

（5）兩級沉積池和二沉池（合建）：規劃尺度L×D×H=12.2 m×7.4 m×5.5 m，有用容積V=370 m3。

（6）集水池3#：規劃尺度L×D×H=8.0 m×8.0 m×4.0 m，有用容積V=190 m3，水力停留時刻19 h。

（7） 生物處理池： 規劃尺度L×D×H=13.2 m×10.0 m×4.5 m，有用容積V=445 m3。

2 體系運轉中呈現的問題
 
整套體系運轉了一段時刻后，發現一些問題：粗苯加氫廢水和甲醇裂解廢水通過鐵炭微電解反響器后，出水B/C 從0.21 進步到0.31，可生化性得到進步，可是COD 去除率只要20%，與文獻〔3〕上介紹的在最佳工藝條件下COD 的去除率可達60％左右比較，相差較大，一起出水有返色現象。

針對該企業的廢水特色，對鐵炭微電解反響器的運轉參數進行了調整，一起對加藥量進行了調整，進步了微電解反響器去除有機物的功率，確保了體系的安穩運轉。

3 原因剖析
 
3.1 鐵屑結塊和外表鈍化問題
 
鐵床運轉一段時刻后，填料外表會構成一層鈍化膜，一起廢水中的部分懸浮物也會沉積在填料外表，這樣就隔斷了填料與廢水的有用觸摸，導致鐵床處理作用下降，鐵床填料板結后，不只導致鐵床內部廢水處理功率下降，一起會使填料替換的難度大大添加。

3.2 出水返色問題
 
當鐵屑和炭浸沒在廢水中時，通過加酸調理，受鐵和炭之間的電極電位差的影響，廢水中會構成無數個細小的原電池，其間電位低的鐵成為陽極〔3〕，電位高的炭成為陰極，在酸性條件下發作電化學反響，其反響進程如下：

陽極（Fe）： Fe→Fe2++2e-

陰極（C） ：2H++2e-→2〔H〕→H2

從反響方程式能夠看出，Fe2+和原子〔H〕都具有較高化學活性，能改動廢水中許多有機物的結構和特性，使有機物發作斷鏈、開環等作用。一起因為曝氣充氧的作用，不光能夠減緩鐵屑板結，還會發作下面的反響：

出水進行pH 調理時，因為pH 調理至8~8.5，會導致部分Fe2+末徹底去除，一起部分Fe2+又被氧化成Fe3+，它們的水解產品Fe（OH）2和Fe（OH）3是構成返色現象的首要原因。

3.3 微電解反響器在運轉中有硫化氫氣體泄露
 
該企業因出產苯及其衍生物，因而廢水中硫化物含量較高，鐵炭微電解反響器在運轉進程中因為進行加酸調理，在運轉進程中，部分硫化物與酸結合，發作硫化氫氣體，在管道接口或是焊縫處發作泄露。

4 采納的辦法
 
針對上述幾方面的問題，采納了下列辦法：

（1）對反響器內部結構進行調整，將現場的固定床工藝改造為流化床工藝：將鐵屑和炭粒等填充料，填裝在一個特定筒體中，污水由提升泵送入設備，污水與鐵炭混合填料在底部射流泵真空抽吸的作用下在內、外筒體內構成一個循環流，在筒內填料與污水均勻混合，回流水從底部由射流泵回流，在設備底部構成必定的負壓區，使水中的鐵屑和炭粒徹底懸浮，并與污水充沛混合，部分溢流出水進入下個處理設備，很多的水用于回流，進步污水的去除功率。改進工藝后進出水水質如表 1 所示。

表 1 改進工藝后進出水水質mg/L

改進前后微電解反響器COD 去除作用如圖 2所示。

 
圖 2 改進前后微電解反響器COD 去除作用

由圖 2 可見，微電解反響器改進后，產水COD去除率比未改進時作用有顯著進步，產水COD 去除率由22.71%進步到51.03%，去除作用顯著進步，改進工藝后出水水質得到顯著改進，COD 由7 500 mg/L降到3 670 mg/L，甲苯、二甲苯和蒸發酚等水質監測目標的去除率均有所進步，減輕了后續處理工藝的擔負。

（2）進步出水pH：當中和沉降pH 為8~8.5 時，這種“返色”現象除表現在廢水色彩逐步加深外，廢水還會逐步變污濁，靜置較長時刻后，會呈現少數較深色彩的沉積物。經剖析，此沉積物為Fe（OH）3沉積。這種現象是因為：Fe2+、Fe3+的水解產品Fe（OH）2和Fe（OH）3的溶度積常數相差1 021 倍以上。當水中的Fe2+氧化成Fe3+時，其發作水解而生成Fe（OH）3沉積，然后導致返色現象的發作。因而，處理鐵床出水“返色”問題，應考慮在后續處理工藝中的中和沉降時調理pH 至9 以上，使Fe2+徹底沉積或加入恰當的氧化劑（如O2、H2O2和O3等）使Fe2+敏捷被氧化成Fe3+，Fe3+最終以Fe（OH）3的方式分出，防止出水“返色”現象。

（3）鐵炭微電解反響器添加一套尾氣吸收設備：硫化氫氣體是一種對人體毒害較大的氣體，一起在空氣中簡單焚燒及爆炸，為了確保現場安全運轉，在反響器頂部添加一根頂部排氣管道，管道出口添加一套尾氣吸收設備，將反響中發作的硫化氫氣體吸收，削減安全隱患的發作。

5 運轉作用
 
因為采納了上述有針對性的辦法，通過一段時刻運轉后，微電解反響器體系康復了正常，產水水質也到達了安穩狀況，在近200 h 接連運轉期間，微電解反響器出水COD 根本安穩在3 670 mg/L 左右，整套工藝出水水質優于國家三級排放水質要求，污水處理成本只要3.9 元/t（含人工），對企業排污和水環境的保護有重要的含義。由此套工藝還能夠看出，實踐運轉中在確保進水水質安穩的基礎上，應做好難降解廢水的預處理作業，并在實踐中逐步摸索出最佳工藝及操作條件，然后確保廢水處理工藝的安穩運轉。

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