王文彬 王群樂(lè) 黃俊逸

(德興市環(huán)保局泗州環(huán)保站，江西 德興 334200)

對(duì)于化工廠突發(fā)性事故廢水，具有水量固定，水質(zhì)復(fù)雜，可生化性差的特點(diǎn)。如果直接流入自然環(huán)境中，對(duì)環(huán)境的危害性會(huì)比較大，因此，處理好該部分廢水，對(duì)周邊環(huán)境的保護(hù)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有重要意義。

1 概況

1.1 工程概況

江西某年產(chǎn)3.5萬(wàn)噸(50%)雙氧水的化工廠，因突發(fā)性事故，產(chǎn)生了大約1500m3的高濃度事故廢水。事故廢水中含有2-乙基蒽醌、重芳烴、磷酸三辛酯等難分解的有機(jī)物，具有COD高，磷濃度高，可生化性差的特點(diǎn)。處理該廢水一般采用生物法或者化學(xué)方法。但結(jié)合該廢水水量固定，采用生物法耗時(shí)長(zhǎng)，且水量不能持續(xù)的情況。因此本文主要設(shè)計(jì)采用化學(xué)方法處理高濃度事故廢水，使其達(dá)到園區(qū)污水處理的納管限值。即COD≤500mg/L、總磷≤8mg/L、pH6-9。

1.2 雙氧水的生產(chǎn)工藝

項(xiàng)目過(guò)氧化氫生產(chǎn)線采取的工藝方法為蒽醌法，其工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 雙氧水生產(chǎn)工藝流程圖

1.3 事故廢水性質(zhì)

由圖1可知，該事故廢水主要處理的污染物分為4類：

(1)原輔材料中產(chǎn)生的難溶于水的漂浮有機(jī)物 2-乙基蒽醌、重芳烴、磷酸三辛酯、2-甲基環(huán)己基醋酸酯和石油類；

(2)溶解在水中的少量有機(jī)物2-乙基蒽醌、重芳烴、磷酸三辛酯、2-甲基環(huán)己基醋酸酯和石油類等(以COD計(jì))；

(3)生產(chǎn)過(guò)程中加入的磷酸鹽(以磷計(jì))；

(4)pH值。

其具體的事故廢水水質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 事故廢水水質(zhì)

1.4 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

該項(xiàng)目處理廢水共1500m3，排放標(biāo)準(zhǔn)按照江西省環(huán)境保護(hù)廳《關(guān)于明確我省工業(yè)園區(qū)集中污水處理廠出水排放標(biāo)準(zhǔn)和進(jìn)水接管標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)問(wèn)題的通知》設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)如表2所示。

表2 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

1.5 廢水處理方案

由于該廢水是事故廢水，其水質(zhì)水量是固定的，因此依托現(xiàn)有的污水處理設(shè)施，采用化學(xué)方法進(jìn)行有效快速的處理，防止其對(duì)周圍環(huán)境的危害。其具體采用分類處理的辦法。用氣浮法將廢水中難溶于水的漂浮有機(jī)物去除；采用強(qiáng)氧化加混凝去除水中溶解的少量有機(jī)物產(chǎn)生的COD；采用加藥沉淀脫水法將廢水中的高濃度磷去除；對(duì)于廢水中過(guò)低的pH采用中和法處理。

2 廢水處理工藝流程及說(shuō)明

2.1 沉磷實(shí)驗(yàn)

該事故廢水具有總磷濃度高的特點(diǎn)，其磷的主要存在形式為磷酸鹽，由熊鴻斌[1][2]的實(shí)驗(yàn)可以看到鈣法除磷的可行性及高效性，因此本實(shí)驗(yàn)通過(guò)加熟石灰對(duì)該廢水進(jìn)行除磷。先通過(guò)化學(xué)除磷的小試，來(lái)確定加藥的劑量以及所應(yīng)控制的條件。在pH在3～4的反應(yīng)條件下，通過(guò)加入熟石灰進(jìn)行多次除磷，其效果見(jiàn)表3。

表3 化學(xué)沉磷小試

根據(jù)董婧蒙[3]的實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)pH值達(dá)到11的時(shí)候，熟石灰對(duì)磷的去除率就高達(dá)90%以上，且隨著溶液堿性的增強(qiáng)，鈣離子的增多，磷的去除率還會(huì)進(jìn)一步提高。本實(shí)驗(yàn)廢水水質(zhì)為酸性，因此加入的熟石灰需要先調(diào)節(jié)pH，且因鈣離子的含量有限，對(duì)磷的去除效果也很有限，通過(guò)不斷的增加熟石灰的添加量，使得在pH維持在11以上的情況下，有足量的鈣離子和磷酸鹽去反應(yīng)生成羥基磷酸鈣來(lái)提高去除率。通過(guò)小試得知，當(dāng)熟石灰的添加量為2000mg/L時(shí)，磷的去除率就能達(dá)到99.7%。而耿孝恒[4]化學(xué)除磷的文章里描述，在鈣法除磷中，氫氧化鈣的最佳投加方式是先投加75%，取上清液在投加25%。因此本工藝采用兩段除磷，提高磷的去除率，使其出水已基本達(dá)到園區(qū)污水處理廠的納管標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 廢水處理工藝流程

工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 事故廢水處理工藝圖

2.3 處理工藝說(shuō)明

對(duì)該事故廢水的處理主要分為五步進(jìn)行：

①第一步：清池。將調(diào)節(jié)池和事故池的廢水打入消防廢水事故池，清空調(diào)節(jié)池和事故池，堵塞調(diào)節(jié)池和事故池之間的泄漏；

②第二步：浮油。將消防廢水事故池的廢水泵入氣浮池進(jìn)行浮油，油渣(以工作液為主)回收，企業(yè)可重新凈化作工作液。氣浮后的廢水流入調(diào)節(jié)池。

③第三步：沉磷。通過(guò)加入過(guò)量的熟石灰調(diào)節(jié)pH，并保證足夠的鈣離子進(jìn)行除磷，攪拌(采用污水泵攪拌)沉淀，將調(diào)節(jié)池廢水泵入污泥脫水機(jī)，濾渣收集，濾液流入事故池；由小試得知，通過(guò)加入2000mg/L的熟石灰，磷的去除率就可以達(dá)到99.7%，但因?qū)嶋H事故廢水的不確定性，且根據(jù)耿孝恒的實(shí)驗(yàn)，決定進(jìn)行事故池二次沉磷，保證出水磷含量達(dá)標(biāo)。

④第四步：強(qiáng)氧化。將事故池廢水泵入氧化池，加入酸、雙氧水和亞鐵，調(diào)節(jié)氧化池中的pH，在攪拌池中進(jìn)行強(qiáng)氧化，去除事故廢水中的COD。

⑤第五步：混凝沉淀。在混凝沉淀池中加PAC、PAM，進(jìn)行攪拌，排泥泵入脫水機(jī)，脫水污泥委外處理，壓濾液進(jìn)消防廢水事故池。出水合格外排入園區(qū)污水處理廠。

3 構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

3.1 調(diào)節(jié)池

數(shù)量：1座(已有)，尺寸：6×3×5.5m。容積：99m3，有效水深：4.5m，有效容積：81m3。

主要配套器材設(shè)備：提升泵5臺(tái)(Q=15m3/h，H=10m，電機(jī)功率1.1kw)。

3.2 事故池

數(shù)量：1座(已有)，尺寸：8×7×5.5m。

容積：308m3，有效水深：4.5m，有效容積：252m3。

主要配套器材設(shè)備：與調(diào)節(jié)池輪用。

3.3 消防廢水事故池

數(shù)量：1座(已有)，尺寸：26×12×5.5m。

容積：1716m3，有效水深：4.8m，有效容積：1500m3。

主要配套器材設(shè)備：與調(diào)節(jié)池輪用。

3.4 氣浮池

數(shù)量：1座(已有，維修后可用)，尺寸：5.5×2×2m，溶氣罐尺寸：Φ400×3000。

3.5 氧化池

數(shù)量：1座(已有，維修后可用)，尺寸：15×7×6m。容積：630m3，有效水深：4.8m，有效容積：504m3。

主要配套器材設(shè)備：攪拌機(jī)1臺(tái)(電機(jī)功率1.5kw，維修后可用)，加酸裝置，加雙氧水裝置1套(新購(gòu))，加硫酸亞鐵裝置1套(新購(gòu))。

3.6 混凝沉淀池

數(shù)量：1座(已有)，尺寸：5.5×4×2m。有效水深1.5m，有效容積33 m3。

主要配套器材設(shè)備：攪拌裝置，1套，新增，N=1.1kw。加PAC裝置1套(新購(gòu))，加PAM裝置1套(新購(gòu))。

3.7 浮渣池

無(wú)，用企業(yè)已有塑料桶代替。

主要配套器材設(shè)備：污泥泵2臺(tái)(新購(gòu)，Q=10m3/h，H=60m以上)，脫水機(jī)1臺(tái)(已有)。

3.8 污泥堆場(chǎng)

利用閑置廠房。

4 運(yùn)行處理效果

4.1 總磷去除效果

選取一個(gè)月不同時(shí)段的五組數(shù)據(jù)記錄調(diào)節(jié)池進(jìn)水和事故池出水來(lái)反映總磷的處理效果，見(jiàn)表4。

表4 總磷處理效率

4.2 COD去除效果

本項(xiàng)目強(qiáng)氧化采用芬頓反應(yīng)原理，在酸性條件下，過(guò)氧化氫經(jīng)亞鐵催化產(chǎn)生游離基，其具有很強(qiáng)的氧化能力，可將廢水中有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，根據(jù)任培兵[5]的研究，當(dāng)雙氧水和硫酸亞鐵的摩爾比在5：1時(shí)，廢水的COD去除率最好。本項(xiàng)目依據(jù)此原理，在雙氧水和硫酸亞鐵的比例一定時(shí)，多加一些雙氧水，使有機(jī)物氧化更徹底。選取一個(gè)月不同時(shí)段的五組數(shù)據(jù)來(lái)反映氧化處理單元的效率。

表5 氧化處理單元處理效率

4.3 項(xiàng)目總的運(yùn)行效果

表6 項(xiàng)目運(yùn)行期間進(jìn)出水水質(zhì)

選取數(shù)據(jù)同總磷和COD一樣，為一個(gè)月不同時(shí)段的五次數(shù)據(jù)。

5 工程投資及運(yùn)行分析

項(xiàng)目每天用PAC25kg，計(jì)50元；PAM2.5kg，計(jì)76.67元；27%雙氧水116.67kg，計(jì)233.33元；硫酸亞鐵26.67kg，計(jì)16.67元；燒堿13.3kg，計(jì)40元；98%的硫酸33.33kg，計(jì)26.67元；熟石灰200kg，計(jì)100元。不計(jì)人工費(fèi)、污泥處置費(fèi)及設(shè)備折舊費(fèi)，藥劑費(fèi)每天共543.34元，項(xiàng)目運(yùn)行30天，共計(jì)16300元，合每噸廢水處理費(fèi)用為10.87元。

6 結(jié)論

調(diào)節(jié)廢水pH=12～14時(shí)，用熟石灰進(jìn)行兩段化學(xué)除磷，效果非常顯著，總磷的去除率可以達(dá)到99%以上，能夠?qū)U水總磷處理達(dá)到園區(qū)污水處理廠的納管標(biāo)準(zhǔn)。

強(qiáng)氧化中的芬頓反應(yīng)在處理難降解廢水時(shí)，一般作為預(yù)處理，提高可生化性，本項(xiàng)目在過(guò)氧化氫和硫酸亞鐵比例一定的情況下，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行提高過(guò)氧化氫的量，使其氧化更徹底，但其降解COD的能力有限，去除率在50%～60%之間，后續(xù)加上混凝池進(jìn)一步去除COD，出水完全可以達(dá)到園區(qū)污水處理的納管標(biāo)準(zhǔn)。

結(jié)合該雙氧水廠事故廢水的處理可知，利用現(xiàn)有的簡(jiǎn)便處理設(shè)施，通過(guò)化學(xué)方法降解COD，總磷，可以方便快捷的解決高濃度事故廢水帶來(lái)的環(huán)境影響，為其他園區(qū)同行業(yè)遇到此類事故后提供了實(shí)際參考案例。

[1]熊鴻斌.鈣法化學(xué)混凝處理高濃度含磷廢水處理技術(shù)研究[J].水處理技術(shù)，2004，30(5)：307-309.

[2]熊鴻斌.鈣法處理高濃度含磷廢水[J].中國(guó)給水排水，2003，19(5)：91-92.

[3]董婧蒙.傳統(tǒng)鈣法除磷的機(jī)理及改良[D].重慶：重慶大學(xué)，2009.

[4]耿孝恒.高濃度含磷廢水的處理研究[J].黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011(12)：113-115.

[5]任培兵.芬頓法處理雙氧水生產(chǎn)廢水的研究與應(yīng)用[J].江蘇冶金，2008，36：414-416.