張永勝,薛紹倫,婁天軍

（1.新鄉(xiāng)海濱藥業(yè)有限公司,河南新鄉(xiāng) 453000；2.原陽縣第一中學(xué),河南新鄉(xiāng) 453500；3.河南科技學(xué)院,河南新鄉(xiāng) 453003）

水是人類社會得以存在和發(fā)展的重要資源.隨著人們對水的需求越來越多,污水處理后回用成為解決水資源短缺問題的有效途徑.新鄉(xiāng)海濱藥業(yè)有限公司是生產(chǎn)碳青霉烯抗生素美羅培南系列原料藥的生產(chǎn)企業(yè),每天廢水排放總量約100 t,其中工藝廢水20 t,含鹽廢水（含鹽量8%左右）30 t,生活廢水50 t.廢水中主要含有：乙酸乙酯、乙腈、二氯甲烷、甲醇、乙醇、甲苯、吡啶、二甲基甲酰胺、氯化鈉、大分子雜環(huán)反應(yīng)副產(chǎn)物等,COD（ChemicalOxygen Demand,化學(xué)耗氧量）高達(dá)70 000mg/L,若不妥善處理,將對環(huán)境造成嚴(yán)重污染.

1 污水處理實(shí)踐

1.1 原污水處理工藝

新鄉(xiāng)海濱藥業(yè)有限公司非常重視污水處理問題,在建廠的同時(shí)就建設(shè)了污水處理車間.其原污水處理工藝如圖1所示：

圖1 原污水處理工藝

然而,該方案在運(yùn)行過程中即使按老標(biāo)準(zhǔn)也不能達(dá)標(biāo)排放,經(jīng)分析認(rèn)為原因主要是廢水中含鹽量高,達(dá)到20 000mg/L以上,在這樣的環(huán)境下細(xì)菌難以生存,再加上我們生產(chǎn)的是抗生素原料藥,其廢水中含有的大分子雜環(huán)副產(chǎn)物本身具有殺菌作用,這樣就使該系統(tǒng)不能正常運(yùn)行.

1.2 高濃度有機(jī)廢水處理優(yōu)化措施

1.2.1 增加脫鹽系統(tǒng) 目前常用的脫鹽方法主要有反滲透膜濃縮技術(shù)[1]、電解法[2]以及多效蒸發(fā)系統(tǒng)[3].鑒于反滲透技術(shù)和電解法對鹽份含量有較高的要求,且成本高昂,而多效蒸發(fā)裝置雖然耗費(fèi)相當(dāng)?shù)恼羝?但可以通過各種方法（如增加效級等）提高蒸汽利用率,采用兩次蒸發(fā)分步結(jié)晶工藝可將廢水中的不同鹽類全部回收利用,加上我們公司本身可以提供蒸汽,多效蒸發(fā)系統(tǒng)技術(shù)也相對成熟,因此最終選擇三效蒸發(fā)系統(tǒng)來進(jìn)行脫鹽.

1.2.2 增加兼氧和CASS裝置,采用兼氧－好氧組合處理方式 采用兼氧－好氧組合處理工藝,就是利用兼氧菌將廢水中的大分子、雜環(huán)類有機(jī)物分解為低分子有機(jī)物,同時(shí)利用兼氧菌的水解作用破壞有色基團(tuán),提高廢水的可生化性,然后在好氧池中利用好氧菌的同化和異化作用將兼氧菌所分解的產(chǎn)物進(jìn)行降解,從而達(dá)到脫色、去除有機(jī)物的目的[4-5].因?yàn)樵谌毖鯒l件下,由于兼性脫氮菌將NO2-N和NO3-N還原成N2,在生物反硝化過程中,通過控制溫度、pH值、溶解氧、有機(jī)碳源以及增加污泥停留時(shí)間、降低負(fù)荷等措施,不僅可以降低系統(tǒng)中的氨氮含量,還可使有機(jī)物氧化分解.

一般來講,各化工廠的污水處理站都設(shè)有調(diào)節(jié)池,工程實(shí)施中可利用調(diào)節(jié)池,內(nèi)加分格和軟性填料作兼氧調(diào)節(jié)池用,可實(shí)現(xiàn)一池多用,大大節(jié)省基建投資,并且CODCr總?cè)コ侍岣?0%左右,能耗可節(jié)省40%左右,占地面積比普通的活性污泥法節(jié)省20%～30%,故初期投資少,與物理化學(xué)法相比,該工藝耗電少、運(yùn)行成本低,適合于長期使用.

1.2.3 增加臭氧氧化裝置 臭氧是一種強(qiáng)氧化劑,與有機(jī)物反應(yīng)時(shí)速度快并且可就地生產(chǎn),原料易得,使用方便,不產(chǎn)生二次污染[6].

1.3 經(jīng)改進(jìn)的污水處理工藝

改進(jìn)的污水處理工藝如圖2所示：

圖2 改進(jìn)的污水處理工藝

2 運(yùn)行效果

2.1 增加脫鹽系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

廢水分類進(jìn)系統(tǒng),含鹽廢水經(jīng)過脫鹽系統(tǒng)的一效蒸發(fā)后,首先廢水中含的有機(jī)溶劑被分離出,經(jīng)精溜后將各種溶劑分離,然后進(jìn)入生產(chǎn)循環(huán)使用.其余部分經(jīng)過三效蒸發(fā)后,不僅將鹽蒸出,大分子雜環(huán)副產(chǎn)物也隨之蒸出,這樣就為后面的處理減輕了負(fù)擔(dān),從脫鹽系統(tǒng)出來的有機(jī)冷凝水、不含鹽的工藝廢水（洗釜、沖洗地面廢水）以及生活廢水進(jìn)入生化系統(tǒng),使后面的生化系統(tǒng)簡單化運(yùn)行.

實(shí)際運(yùn)行效果是：一效溶劑水經(jīng)精餾脫溶后出水COD小于10 000mg/L,三效出水含鹽量降至500mg/L以下,COD降至6 000mg/L以下.在調(diào)節(jié)池中和生活廢水混合后,COD小于2 000mg/L.

2.2 采用兼氧裝置的優(yōu)點(diǎn)

2.2.1 CODCr去除率高 缺氧條件下,由于兼氧微生物的作用,化工廢水中的芳香族化合物和苯系化合物以及長鏈分子都在不同程度上得到了降解.例如,硝基苯在兼氧微生物的作用下轉(zhuǎn)變了形態(tài),成為了易于好氧微生物降解的苯胺；在染料化工工業(yè)中,偶氮染料中的發(fā)色基團(tuán)經(jīng)過水解過程后,偶氮鍵斷裂,形成苯胺結(jié)構(gòu)的碎片分子,BOD5/CODCr的比值明顯提高；在焦化工業(yè)中,焦化廢水中多環(huán)芳烴以及雜環(huán)類有機(jī)物經(jīng)過厭氧酸化處理后均發(fā)生了不同程度的轉(zhuǎn)化,對于好氧微生物的初期抑制作用消失,好氧降解性能明顯提高.一般情況下,高濃度難降解化工廢水通過兼氧調(diào)節(jié)池后,CODCr的去除率達(dá)40%～60%,甚至70%左右,在通過好氧二級處理后,CODCr的去除率達(dá)95%以上,BOD5的去除率達(dá)97%以上.

2.2.2 脫氮作用 高濃度的化工廢水經(jīng)兼氧-好氧兩級生化處理后氨氮的去除率提高.由于含氮高分子有機(jī)物被兼氧微生物水解酸化后會生成氨氮,所以廢水通過兼氧調(diào)節(jié)池后氨氮的濃度升高,而在好氧條件下用一般的活性污泥法處理后氨氮的去除率很低,應(yīng)使用具有強(qiáng)烈硝化反硝化作用的生物處理方法,硝化是污水中的有機(jī)氮在生物處理過程中被異氧型微生物氧化解,轉(zhuǎn)化為氨氮,然后由自氧型硝化細(xì)菌將其轉(zhuǎn)化為N和N的過程；反硝化是反硝化細(xì)菌經(jīng)厭氧呼吸將N和N還原轉(zhuǎn)化為N2的過程,從而達(dá)到脫氮的目的[4],經(jīng)過這些方法處理后氨氮的去除率可達(dá)70%.

2.2.3 剩余污泥量少 由于兼氧池中裝有纖維填料,填料上附著由兼氧菌組成的兼氧活性污泥,下層是兼氧污泥層,因此污泥的停留時(shí)間遠(yuǎn)大于污泥的水力停留時(shí)間,污泥有足夠長的時(shí)間重新分解,大部分變成溶解性COD隨出水進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng),剩余部分變成氣體逸出,所以兼氧菌除對廢水產(chǎn)生水解酸化作用外,同時(shí)還對污泥產(chǎn)生消化作用,可以說該系統(tǒng)基本上對污泥的產(chǎn)生及消化達(dá)到了平衡.在理論上該工藝可實(shí)現(xiàn)剩余污泥的零排放,而在實(shí)際工程中出現(xiàn)的污泥增殖問題可解釋為污水中除了有機(jī)成分外,還有一定量的無機(jī)成分.

2.2.4 運(yùn)行穩(wěn)定、管理簡單、費(fèi)用低 兼氧調(diào)節(jié)池中的兼性菌種存在量大并且容易培養(yǎng),適應(yīng)能力強(qiáng).相比于厭氧反應(yīng)器來講無沼氣產(chǎn)生,對反應(yīng)器的設(shè)計(jì)要求不高.兼氧調(diào)節(jié)池可設(shè)計(jì)為敞開式,好氧工藝如采用氧化溝或生物接觸氧化法,運(yùn)行管理操作簡單,初次啟動過程快.

通過兼氧－CASS工藝,在進(jìn)水濃度為：COD 2 000～2 500mg/L,NaCl為1 000～1 500mg/L的情況下,出水水質(zhì)：COD＜150mg/L,去除率達(dá)90%以上.

2.3 臭氧氧化的作用

以往應(yīng)用臭氧處理工業(yè)廢水多用于預(yù)處理階段,利用臭氧的氧化能力來減少COD的負(fù)荷,提高可生化性,以期達(dá)到生化系統(tǒng)的進(jìn)水要求.在本例中,在通過預(yù)處理和生化系統(tǒng)后,水質(zhì)已達(dá)到較高標(biāo)準(zhǔn),為了進(jìn)一步降低COD和提高水質(zhì),采用臭氧處理方法進(jìn)行深度處理,取得了不錯(cuò)的效果.實(shí)際運(yùn)行情況是：臭氧處理可使COD進(jìn)一步降低10%左右,色級大大提高,可以達(dá)到接近自來水色級的標(biāo)準(zhǔn).

3 結(jié)論

經(jīng)過上述改造后,現(xiàn)總?cè)コ蔬_(dá)到95.4%,出水COD日均值為70mg/L,懸浮物日均值為21mg/L,氨氮日均值為10mg/L,均低于國家新的排放標(biāo)準(zhǔn).

[1]鄭賢助,戴艷,謝敏.高濃度含鹽化工廢水蒸發(fā)脫鹽回收處理的實(shí)驗(yàn)研究[J].污染防治技術(shù),2009,22（4）：5-7.

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[4]熊德琪,汪梅華,白希堯.應(yīng)用臭氧氧化技術(shù)深度處理油船含油壓載水的實(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2005,6（2）：59-61.

[5]賈瑞平,陳燁璞.臭氧聯(lián)合氧化技術(shù)在污水處理方面的新進(jìn)展[J].工業(yè)水處理,2007,27（5）：4-8.

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