曹兆娟，尚鴻艷(利民化學(xué)有限責(zé)任公司，江蘇 新沂 221400)

0 引言

精細(xì)化工產(chǎn)品種類多，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，多屬間歇性生產(chǎn)，產(chǎn)生三廢量較大[1]，且組分復(fù)雜。精細(xì)化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水含高有機(jī)物、高鹽、高氨氮，此類廢水具有污染物濃度高、水質(zhì)波動(dòng)變化大、含氮高、難生物降解等特點(diǎn)[2-3]，且含有多種對(duì)微生物有抑制作用的有害物質(zhì)。因此，必須對(duì)此類廢水進(jìn)行適當(dāng)處理，避免污染生態(tài)環(huán)境[4]。

劉華峰等[5]采用“芬頓氧化+生化工藝”處理精細(xì)化工廢水，處理效果顯著，出水水質(zhì)達(dá)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)；賈榮榮[6]采用“羥醛縮合、混凝沉淀、芬頓氧化、水解酸化、厭氧生化、兼氧生化、好氧生化、MBR 膜”等技術(shù)處理戊二醛生產(chǎn)廢水，出水達(dá)綜合排放三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；王亮等[7]采用“UASB-兩級(jí)A/O”工藝處理某精細(xì)化工廢水，出水CODcr、氨氮去除率均高于90%，出水達(dá)園區(qū)納管標(biāo)準(zhǔn)。

本工藝設(shè)計(jì)采用“多效蒸發(fā)”+“催化微電解+催化氧化+預(yù)曝氣+厭氧+UCBR”+二級(jí)生化組合處理工藝對(duì)精細(xì)化工廢水進(jìn)行資源化綜合處理，產(chǎn)生的固廢經(jīng)后續(xù)精制后資源化利用，具有良好的經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益。

1 工程概況及工藝流程

廢水取自某精細(xì)化工企業(yè)。該企業(yè)產(chǎn)品包括氯甲酸對(duì)硝基芐酯、氯甲酸對(duì)硝基苯酯、反式-4-甲基環(huán)己基異氰酸酯、苯乙基異氰酸酯；異丙基異氰酸酯、1,5-戊二醇、芐基異氰酸酯、環(huán)戊基異氰酸酯、氯甲酸苯酯、氯甲酸三氯乙酯、氯甲酸正戊酯、吡唑、氯甲酸環(huán)戊酯、氯甲酸芐酯、4-甲基環(huán)己酮、氯甲酸環(huán)己酯、2-氯乙基異氰酸酯、氯甲酸-3-氯-1-丙酯、氯甲酸-2-氯乙酯、氯甲酸丙烯酯等。產(chǎn)生的廢水按照分質(zhì)處理的原則，分為高濃度含鹽廢水及其他中低濃度廢水，其中高濃度含鹽廢水水量30 m3/d，COD 約50 000 mg/L，氨氮約2 400 mg/L，硫酸鈉約15%；中低濃度廢水水量20 m3/d，COD 約10 000 mg/L，氨氮約500 mg/L，硫酸鈉約0.5%。首先，將高鹽廢水中硫酸鈉鹽通過蒸發(fā)結(jié)晶方式熱回收，將分離出的鹽通過后續(xù)精制工藝進(jìn)一步回收利用。蒸出水與其他中濃度廢水混合進(jìn)入生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池，通過泵提升進(jìn)入催化微電解床對(duì)廢水中有機(jī)物進(jìn)行催化微電解預(yù)處理，出水進(jìn)行混凝沉淀處理，然后進(jìn)入高效催化氧化床繼續(xù)破解有機(jī)物，出水進(jìn)行二次混凝沉淀處理，出水進(jìn)入預(yù)曝氣器將廢水中無(wú)機(jī)氨氮脫除，出水進(jìn)入U(xiǎn)ASB+UCBR生物處理池進(jìn)行生化處理，生化處理后廢水進(jìn)入沉淀池，出水達(dá)到園區(qū)納管標(biāo)準(zhǔn)后排放。具體工藝流程如圖1所示。

圖1 廢水處理工藝流程圖

2 單元設(shè)計(jì)及運(yùn)行效果

2.1 單元設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1.1 蒸發(fā)脫鹽裝置

蒸發(fā)是高含鹽廢水脫鹽的最高效技術(shù)，但含高有機(jī)物廢水在蒸發(fā)后期由于晶體鹽的過飽和析出，容易造成換熱面甚至是罐體和管道結(jié)垢堵塞。這就要求選擇合適的處理工藝、合理的蒸發(fā)系統(tǒng)類型。換熱面上物料的流動(dòng)形式、流動(dòng)方向、速度都很關(guān)鍵，這些條件往往決定了設(shè)備的清洗周期。

本工藝設(shè)計(jì)處理高鹽水量2 m3/h，采用成熟的三效蒸發(fā)工藝，結(jié)晶段采用強(qiáng)制循環(huán)工藝，減少堵塞和結(jié)垢周期。包含一、二、三效強(qiáng)制循環(huán)加熱器各2臺(tái)(換熱面積40 m2)；一、二、三效分離器各1臺(tái)(總?cè)莘e5 m3)；一、二、三級(jí)預(yù)熱器各1套(換熱面積5 m2)；30 m2冷凝器1臺(tái)；1 m3稠厚器1臺(tái)；及其他配套除霧器、母液罐等。整體選用2 205材質(zhì)，避免物料腐蝕對(duì)設(shè)備造成損壞。

2.1.2 生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池

精細(xì)化工廢水水質(zhì)波動(dòng)性的特性，決定了設(shè)計(jì)中必須充分考慮廢水水質(zhì)的均質(zhì)混勻，以最大限度避免廢水水質(zhì)波動(dòng)對(duì)后續(xù)每一工段的沖擊性。

設(shè)計(jì)有效容積400 m3一座(分成四組，每組兩個(gè))，停留時(shí)間約7天，采用地下式鋼砼玻璃鋼防腐。曝氣強(qiáng)度1.5 m3/(100 m3廢水·min)，配套一級(jí)提升泵6臺(tái)(3用3備)，流量3 m3/h，揚(yáng)程15 m；液位控制器2套；空氣曝氣裝置4套。

2.1.3 催化微電解床

催化微電解適用于處理高鹽、高有機(jī)物、難生化降解的廢水，工藝成熟，操作簡(jiǎn)便。

設(shè)計(jì)φ2.5×5.5 m，成套設(shè)備1套，地上式鋼制襯膠防腐。配套φ3～5催化微電質(zhì)混合物20 t；進(jìn)口在線pH檢測(cè)儀2套；自動(dòng)加酸裝置1套；5 m3酸儲(chǔ)罐1只。

2.1.4 高效催化氧化床

催化氧化采用柱狀活性炭負(fù)載貴重金屬氧化物，在曝氣條件下催化氧化有機(jī)物進(jìn)一步對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理。

設(shè)計(jì)φ2.5×6.5 m，成套設(shè)備1套，地上式鋼制襯膠防腐；配套φ3～5復(fù)合催化濾料15 t；進(jìn)口在線pH檢測(cè)儀2套；自動(dòng)氧化劑投加裝置1套；10 m3氧化劑儲(chǔ)罐1只；1.79 m3/min曝氣風(fēng)機(jī)2臺(tái)。

2.1.5 加藥斜管沉淀池1和2

斜管沉淀是利用層流原理，縮短沉淀距離和沉淀時(shí)間，增加沉淀面積，大大提升沉淀效果，是環(huán)保工程中比較常見的沉淀設(shè)施。

設(shè)計(jì)規(guī)格2.8×2.4×3.2 m，2套，加藥混凝時(shí)間1 h，地上式鋼制玻璃鋼防腐。配套φ50×1 000 mm聚丙烯六角型蜂窩狀斜管10 m2；自動(dòng)加藥裝置3套。

2.1.6 中間水池1和2

廢水經(jīng)加藥斜管沉淀后，上清液進(jìn)入中間水池1或2，起到沉淀出水后的緩沖和均質(zhì)混勻作用，確保進(jìn)入后續(xù)處理工藝的水質(zhì)穩(wěn)定性。

設(shè)計(jì)規(guī)格4×4×2.5 m，2座，地上式鋼砼玻璃鋼/環(huán)氧防腐。配套化工耐腐臥式離心泵4臺(tái)，流量3 m3/h，揚(yáng)程15 m；液位控制器4套。

2.1.7 UASB厭氧池

UASB技術(shù)源自荷蘭，為上流式厭氧污泥床，包括水解、酸化、產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷等反應(yīng)過程。通過不同的微生物參與有機(jī)物的轉(zhuǎn)化過程而將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為最終無(wú)毒無(wú)害物，是環(huán)保生化處理常見厭氧處理工藝。

設(shè)計(jì)規(guī)格φ3.5×9.3 m，1座，地上式鋼制防腐保溫，反應(yīng)高度 9.3 m，容積負(fù)荷～3 kg COD/(m3·d)，有效容積約70 m3。配套δ=6 mm，Q 235防腐三相分離器1套；DN 50/80/50，Q 235防腐回流及布水裝置1套；溫控儀，蒸汽閥及控制1套；立式厭氧循環(huán)泵2臺(tái)，流量8 m3/h，揚(yáng)程15 m；3.5×0.25×0.25 m出水三角堰1套；DN 50排泥裝置1套。

2.1.8 UCBR反應(yīng)池

設(shè)計(jì)規(guī)格φ1.5×8.4 m，1座，地上式鋼制防腐保溫，反應(yīng)高度 8.2 m，容積負(fù)荷～5 kg COD/(m3·d)，污泥濃度～12 kg/m3。配套UCBR反應(yīng)池專用設(shè)備1套；立式厭氧循環(huán)泵2臺(tái)，流量12 m3/h，揚(yáng)程35 m；立式污泥泵2臺(tái)，流量3 m3/h，揚(yáng)程15 m。

2.1.9 沉淀池

設(shè)計(jì)規(guī)格φ1.4×3 m，1座，地上式鋼制防腐，停留時(shí)間約2 h，污泥回流比50%～100%。

2.1.10 預(yù)曝氣器

設(shè)計(jì)規(guī)格8.0×4.0×4.0 m，3套，地上式鋼制防腐，停留時(shí)間約5 h，配套若干小孔曝氣管，若干加熱管。

2.2 運(yùn)行效果

設(shè)施安裝完成經(jīng)過數(shù)月調(diào)試后，各單元處理效果如表1所示。結(jié)果表明，高鹽廢水經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶回收鹽后的蒸出水與各中濃度廢水混合后，進(jìn)入“催化微電解+高效催化氧化+預(yù)曝氣器”預(yù)處理，進(jìn)行有毒有害物質(zhì)的破解，有效提高廢水的可生化性。系統(tǒng)出水COD 162.3 mg/L，氨氮7.7 mg/L，遠(yuǎn)低于納管廢水COD≤500 mg/L，氨氮≤30 mg/L的要求。

表1 廢水處理各單元去除效果

3 結(jié)語(yǔ)

精細(xì)化工廢水中含有毒有害原料、中間體或產(chǎn)品，采用單一處理方式勢(shì)必?zé)o法滿足排放要求。因此，本設(shè)計(jì)從廢水組分著手，細(xì)化分析并各個(gè)擊破，將高鹽廢水中鹽蒸發(fā)結(jié)晶分離出來(lái)后，進(jìn)一步精制回收，蒸出水與各中濃度廢水經(jīng)“催化微電解+高效催化氧化+預(yù)曝氣器”預(yù)處理破解有機(jī)物并提升可生化性，然后進(jìn)入“UASB+UCBR”生化處理，出水滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求。此工藝為精細(xì)化工廢水組合處理工藝提供借鑒思路。