化工園區(qū)高COD廢水預(yù)處理研究技術(shù)
1化工廢水特點(diǎn)
日常生產(chǎn)、生活中對(duì)化工產(chǎn)品的需求使我國(guó)化工生產(chǎn)發(fā)展迅速，而化工產(chǎn)業(yè)也導(dǎo)致了我國(guó)局部環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)重，尤其是化工產(chǎn)業(yè)大量的廢水排放，導(dǎo)致化工園區(qū)周邊河流水質(zhì)污染嚴(yán)重，根據(jù)相關(guān)研究，化工廢水主要來(lái)自：1)化工原材料和產(chǎn)品使用過(guò)程中的跑冒滴漏。2)車(chē)間地面沖洗廢水。3)設(shè)備清洗廢水及污染物處理產(chǎn)生的廢水。4)冷卻排放水等。
根據(jù)化工廢水來(lái)源分析，按性質(zhì)可分為有機(jī)、無(wú)機(jī)、有機(jī)無(wú)機(jī)混合三類化工廢水，具有以下共同特征：1)有毒刺激性。如鹵素化合物、具有殺菌作用的分散劑或表面活性劑等。2)廢水組分多，化工生產(chǎn)過(guò)程中將產(chǎn)生一定量的副產(chǎn)物及未完全反應(yīng)的原輔材料及輔助劑等口。3)污染物含量大，降解難度高，其中硝基化合物作為化工廢水中主要的污染物之一，其具有生物難以降解的特點(diǎn)，給廢水的后續(xù)處理帶來(lái)極大難度。4)色彩變化快，色度高。5)水質(zhì)、水量變化大。6)生態(tài)恢復(fù)治理難度大。被化工廢水污染的水域，很難恢復(fù)原來(lái)牛杰系統(tǒng)功能，且成本高。
2現(xiàn)有高濃度COD化工廢水處理技術(shù)
2.1化工廢水處理技術(shù)
化工廢水中成份多樣，不同化工廢水所含的污染物種類不盡相同，化工廢水的處理需要多種工藝結(jié)合才能達(dá)到處理效果，現(xiàn)有處理方案按照原理可以分為以下幾類，物理方法、化學(xué)方法以及生物處理法等，化工廢水經(jīng)過(guò)多環(huán)節(jié)處置后將含有的有毒有害物質(zhì)分離，或轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定無(wú)害的物質(zhì)的處理過(guò)程即為無(wú)害化處理。
根據(jù)廢水處理程度，水處理工藝流程可分為前期預(yù)處理工程、生化處理工程和深度處理工程。
1)前期預(yù)處理工程的主要目的是懸浮物截流、調(diào)節(jié)水量、調(diào)節(jié)PH值等，通常采用物理化學(xué)法處理，其設(shè)施有主要有廢水調(diào)節(jié)池、格柵等。
2)生化處理工程為廢水處理的主體工程，根據(jù)水質(zhì)情況選取的處理工藝亦不同，主要方法包括傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝法、AB法、A/O法、A2/0法、SBR法等。
3)深度處理工程作為初步處理及中度生化處理后的深度處理措施，出水達(dá)到規(guī)定要求后排放，可利用活性炭吸附裝置、膜分離法、高級(jí)氧化法、光化學(xué)催化氧化法、電化學(xué)氧化法、超聲輻射降解法、輻射法等方法處理，以保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
實(shí)際應(yīng)用上，這三個(gè)階段整體統(tǒng)一、相對(duì)獨(dú)立，在某些場(chǎng)合下也會(huì)出現(xiàn)交叉的現(xiàn)象。另一方面，由于生化處理階段的綜合處理成本明顯低于深度處理階段，同時(shí)深度處理階段的處理效果易受水質(zhì)因素干擾，故一般要求生化處理階段盡可能地去除污染物質(zhì)。
2.2高COD化工廢水處理技術(shù)概述
高COD化工廢水的色度較一般工業(yè)廢水相比深很多，具有可生化性差、腐蝕性很強(qiáng)、污染后難處理等特性，能夠產(chǎn)生高COD化工廢水的企業(yè)主要有制藥企業(yè)、精細(xì)化工企業(yè)、煉化企業(yè)、農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)等，這類企業(yè)化工廢水排入水體后，有毒物多，水質(zhì)變化大，導(dǎo)致生態(tài)破壞嚴(yán)重，化工廢水中的有毒有害物質(zhì)能夠通過(guò)多種方式進(jìn)入生物體并在生物體內(nèi)積聚，輕則慢性中毒，重則引起腦損傷等疾病發(fā)生。
根據(jù)研究，處理COD含量高的化工廢水主要有高級(jí)氧化法，生化法、光催化法、吸附法，焚燒法等。本次研究的化工廢水主要是精細(xì)化工、醫(yī)藥中間體、農(nóng)藥原藥及中間體等化工企業(yè)的排水，且由于這些行業(yè)企業(yè)大多是批次、間歇生產(chǎn)，排水亦呈不均勻性，水質(zhì)波動(dòng)較大，色度高且COD高達(dá)20000～30000mg/L。
綜上所述，選擇合適的高COD化工廢水處理工藝不僅能使企業(yè)達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)亦能夠促進(jìn)區(qū)域環(huán)境和經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，通過(guò)前人相關(guān)研究，本文主要論述微電解芬頓系統(tǒng)及中和沉淀系統(tǒng)在高COD化工廢水預(yù)處理中的應(yīng)用并以實(shí)例進(jìn)行探討。
3微電解一芬頓系統(tǒng)處理化工廢水研究
高COD化工類廢水中含有較多難生化降解類污染物質(zhì)，通過(guò)微電解芬頓系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)對(duì)大分子有機(jī)物的降解和破壞，從而達(dá)到降低其毒性及提高可生化性的目的。其作用原理為以下幾個(gè)方面。
3.1微電解反應(yīng)
鐵碳微電解的反應(yīng)機(jī)理是把廢鐵屑(主要成分是鐵和碳)置于酸性廢水中，由于Fe和C之間存在1.2V的電位差，在廢水中形成大量的微電池系統(tǒng)，微電池反應(yīng)產(chǎn)物具有吸附及過(guò)濾作用從而降低減少?gòu)U水中的污染物，即在微電解過(guò)程中陽(yáng)極被氧化產(chǎn)生Fe、Fe3+，F(xiàn)e3+發(fā)生水解沉淀后形成具有吸附形成的絮凝劑，而陰極產(chǎn)生的[H]和[O]繼續(xù)發(fā)生氧化反應(yīng)，降解廢水中大分子有機(jī)物，提高廢水的可生化性。反應(yīng)過(guò)程中陰極生成OH，提高處理后廢水PH值。
3.2芬頓反應(yīng)
在鐵碳微電解反應(yīng)后加Hn02，F(xiàn)e2+與HoO，構(gòu)成Fenton試劑氧化體系，由于H0。被Fe2+催化分解產(chǎn)生OH˙(羥基自由基)，其氧化電極電位越為2.8V，使Fenton試劑具有極強(qiáng)的氧化能力，可將污水中難降解有機(jī)物氧化分解成小分子有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的降解。
3.3中和沉淀
通過(guò)將微電解芬頓系統(tǒng)的酸性出水pH值調(diào)節(jié)為中性，同時(shí)加入混凝劑，實(shí)現(xiàn)廢水中懸浮物等沉淀的去除。處理化工廢水時(shí)，中和沉淀過(guò)程能夠獨(dú)立去除廢水中污染物也能作為中間工程提高廢水處理效果。
4實(shí)例研究
4.1化工廢水來(lái)源簡(jiǎn)介
本文研究的化工園區(qū)位于東部地區(qū)，園區(qū)化工廢水主要來(lái)源于精細(xì)化工、醫(yī)藥中間體、農(nóng)藥原藥及中間體等化工企業(yè)的排水。在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，可能會(huì)因?yàn)閺S內(nèi)污水處理預(yù)處理系統(tǒng)發(fā)生事故導(dǎo)致高COD廢水進(jìn)入園區(qū)污水處理廠影響生化處理效果，為此，園區(qū)污水處理廠通過(guò)微電解芬頓系統(tǒng)處理企業(yè)超標(biāo)排放的高COD化工廢水。
4.2微電解一芬頓氧化系統(tǒng)預(yù)處理結(jié)果分析
通過(guò)鐵碳微電解反應(yīng)及芬頓氧化反應(yīng)，去除廢水中難降解類污染物質(zhì)，提高廢水的可生化性。本次研究的預(yù)處理系統(tǒng)主要構(gòu)筑物為鐵碳微電解反應(yīng)器及配套攪拌裝置、鐵粉加藥裝置、芬頓反應(yīng)池及空氣曝氣攪拌系統(tǒng)、雙氧水加藥裝置等。
1)微電解處理系統(tǒng)。
通過(guò)對(duì)污水站預(yù)處理系統(tǒng)微電解單元連續(xù)七天實(shí)驗(yàn)采樣結(jié)果進(jìn)行分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1。
從表1可以看出，進(jìn)水COD在5100mg/L左右，BOD約為1600mg/L，出水COD約為3800mg/L，BOD為約2000mg/L，BOD/COD比提高到0.54，可生化性能有所提高，為后續(xù)氧化反應(yīng)做好了準(zhǔn)備。
2)芬頓氧化系統(tǒng)。
經(jīng)過(guò)微電解處理后的高COD化工廢水與園區(qū)化工企業(yè)排放的普通化工廢水(COD約為800mg/L左右)以1：5混合，混合后水質(zhì)情況：CODI300mg/L上下波動(dòng)。通過(guò)對(duì)污水站預(yù)處理系統(tǒng)芬頓氧化單元連續(xù)七天實(shí)驗(yàn)采樣結(jié)果進(jìn)行分析，分析結(jié)果見(jiàn)表2。
從表2可以看出，進(jìn)水COD在1300mg/L左右，BOD約為380mg/L，出水COD約為700mg/L，BOD為約330mg/L，B/C比提高到0.47，COD去除率達(dá)45.0%。此時(shí)出水COD約為1300mg/L，為后續(xù)預(yù)處理過(guò)程減輕大量負(fù)荷。
3)中和沉淀系統(tǒng)。
通過(guò)將微電解芬頓系統(tǒng)的酸性出水pH值調(diào)節(jié)為中性，同時(shí)加入凝聚劑，實(shí)現(xiàn)廢水中懸浮物等沉淀的去除。中和沉淀系統(tǒng)主要包括中和反應(yīng)池和攪拌裝置、沉淀池及刮泥機(jī)、液堿加藥裝置、污泥泵、壓濾機(jī)等。
通過(guò)對(duì)污水站預(yù)處理系統(tǒng)中和沉淀單元連續(xù)七天實(shí)驗(yàn)采樣結(jié)果進(jìn)行分析，分析結(jié)果見(jiàn)表3。
從表3可以看出，進(jìn)水COD在630mg/L左右，BOD約為320mg/L，出水COD約為500mg/L，BOD為約300mg/L，B/C比提高到0.63。此時(shí)出水COD約為500mg/L，能夠滿足生化反應(yīng)進(jìn)水要求，為后續(xù)厭氧好氧生化處理提供良好的生化條件。
5結(jié)論
化工園區(qū)不可避免的產(chǎn)生高COD化工廢水，針對(duì)化工廢水高COD、高色度、高毒性的“三高”的特點(diǎn)，通過(guò)研究“微電解芬頓氧化系統(tǒng)+中和沉淀”處理能夠?qū)⑦M(jìn)水COD濃度約5100mg/L廢水最終處理為500mg/L以下，有效降低了高COD廢水對(duì)園區(qū)生化處理系統(tǒng)的沖擊，保證園區(qū)污水處理廠穩(wěn)定運(yùn)行，在促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的同時(shí)，也為同類化工園區(qū)提供運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
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