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        氣浮/鐵碳/Fenton+水解+A/O+接觸氧化組合工藝處理農(nóng)藥廢水

        2024-03-06 03:31:10田啟平徐麗亞姚華奇
        工業(yè)水處理 2024年2期
        關(guān)鍵詞:工藝

        田啟平,許 猛,賴 亮,徐麗亞,張 峰,姚華奇

        (浙江省機(jī)電設(shè)計研究院有限公司,浙江杭州 310000)

        我國是世界上最大的農(nóng)藥生產(chǎn)國和出口國,農(nóng)藥產(chǎn)量占世界的1/3以上〔1〕。農(nóng)藥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量廢水,該廢水成分復(fù)雜,鹽分、有機(jī)物、氮、磷濃度高,含有大量油脂、有機(jī)溶劑類物質(zhì)〔2〕。同時,農(nóng)藥廢水可生化性差,其中的殺菌劑對微生物具有抑制作用,降低了微生物的生物降解能力。因此,采用傳統(tǒng)的廢水處理方法對農(nóng)藥廢水進(jìn)行處理,往往難以達(dá)到理想的處理效果〔3-4〕,并且運(yùn)行費(fèi)用高,不利于社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展〔5〕。筆者擬采用氣浮/鐵碳/Fenton+水解+A/O+接觸氧化組合工藝處理農(nóng)藥廢水,以期更經(jīng)濟(jì)、高效地實(shí)現(xiàn)出水達(dá)標(biāo)排放,為類似農(nóng)藥廢水項(xiàng)目設(shè)計、建設(shè)及運(yùn)行提供參考。

        1 工程概述

        1.1 項(xiàng)目概況

        1.2 進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

        本工程設(shè)計水量500 m3/d,其中,工藝廢水240 m3/d,其他廢水260 m3/d。工藝廢水設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)pH 3~11,COD≤8 000 mg/L,NH4+-N≤60 mg/L,甲苯≤70 mg/L;其 他 廢 水 設(shè) 計 進(jìn) 水 水 質(zhì)pH 6~9,COD≤1 200 mg/L,NH4+-N≤30 mg/L。

        處理后的農(nóng)藥廢水納管排入嘉興某污水處理廠,排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 31962—2015)B級標(biāo)準(zhǔn),主要出水水質(zhì)要求:pH 6.0~9.0,COD≤500 mg/L,NH4+-N≤35 mg/L,甲苯≤0.5 mg/L。

        1.3 工藝流程

        本工程工藝廢水經(jīng)車間預(yù)處理后進(jìn)入廢水處理站,結(jié)合來水的水質(zhì)水量特點(diǎn),采用氣浮/鐵碳/Fenton+水解+A/O+接觸氧化組合工藝對其進(jìn)行處理,工藝流程見圖1。

        圖1 廢水處理工藝流程Fig.1 Wastewater treatment process

        2 主要構(gòu)筑物及設(shè)備選型

        工藝廢水調(diào)節(jié)池1座,設(shè)計流量10 m3/h,尺寸為11.0 m×8.0 m×4.0 m,有效容積為260 m3,HRT為26 h,配置工藝廢水提升泵2臺,流量為12 m3/h,1用1備。

        淺層氣浮池1座,尺寸D15.0 m×8.0 m,表面負(fù)荷6 m3(/m2·h),溶氣水回流比40%,配置溶氣水泵2臺,流量為4 m3/h,1用1備。

        鐵碳微電解反應(yīng)池1座,尺寸為3.0 m×3.0 m×4.0 m,有效容積為27 m3,HRT為2.7 h,池內(nèi)填充鐵碳填料,此處投加HCl調(diào)節(jié)pH至3~5。

        Fenton反應(yīng)池1座,尺寸為2.0 m×6.0 m×3.5 m,有 效 容 積 為30 m3,HRT為3.0 h,此 處 投 加FeSO4、H2O2、PAM,在酸性條件下發(fā)生Fenton氧化反應(yīng)。

        初沉池1座,地上豎流式,尺寸為4.0 m×5.3 m×4.0 m,表面負(fù)荷為0.5 m3(/m2·h),配置初沉污泥泵2臺,流量為10 m3/h,1用1備。

        調(diào)配池1座,設(shè)計流量21 m3/h,尺寸為15.0 m×8.5 m×4.0 m,有效容積380 m3,HRT為18 h,配置調(diào)配池提升泵2臺,流量為21 m3/h,1用1備。

        兼氧水解池1座,尺寸為11.0 m×21.8 m×6.0 m,有效容積為1 199 m3,HRT為57.5 h,池內(nèi)設(shè)置彈性立體填料。

        A池2座,按兩系列設(shè)計,單座尺寸為3.0 m×11.0 m× 5.5 m,總有效容積為297 m3,HRT為14 h,配置3.0 kW進(jìn)口潛水曝氣機(jī)2臺。

        O池2座,按兩系列設(shè)計,單座尺寸為11.0 m×13.0 m×5.5 m,總有效容積為1 287 m3,HRT為62 h,配置空氣懸浮風(fēng)機(jī)3臺,風(fēng)量為11 m3/min,功率為22 kW,2用1備,與后續(xù)接觸氧化池共用,內(nèi)回流比按400%設(shè)計,配置內(nèi)回流泵4臺,流量為42 m3/h,2用2備。

        二沉池1座,中心傳動,尺寸為D7.0 m×4.1 m,表面負(fù)荷為0.5 m3(/m2·h),配置外回流污泥泵2臺,流量為21 m3/h,1用1備。

        接觸氧化池2座,尺寸為11.0 m×10.0 m×5.5 m,有效容積990 m3,HRT為24 h,設(shè)置彈性立體填料550 m3,采用穿孔管曝氣,風(fēng)機(jī)與O池風(fēng)機(jī)共用。

        排放水池1座,尺寸為5.0 m×2 m×2.5 m,有效容積20 m3,HRT為1 h,重力排放。

        3 工藝特點(diǎn)

        1)本工程選擇氣浮+鐵碳+Fenton作為物化預(yù)處理單元。氣浮去除廢水中的油脂、有機(jī)溶劑,降低COD,回收有機(jī)溶劑〔6〕。鐵碳微電解、Fenton具有強(qiáng)氧化性,能破壞大分子有機(jī)物的結(jié)構(gòu),去除部分有毒有害物質(zhì),同時提高廢水可生化性〔7〕。殺菌劑廢水經(jīng)鐵碳微電解、Fenton處理后活性被破壞,對保護(hù)后續(xù)生物處理的微生物起到關(guān)鍵性作用。

        2)鐵碳/Fenton組合工藝中的Fe2+、Fe3+及其水合物具有強(qiáng)烈的吸附絮凝活性〔8-9〕,對色度、SS及膠體均有較好的去除效果〔10〕。鐵碳微電解和Fenton反應(yīng)均為酸性環(huán)境,F(xiàn)enton反應(yīng)無需再加酸調(diào)節(jié)pH,減少加酸量。鐵碳微電解產(chǎn)生的Fe2+可繼續(xù)作為后續(xù)Fenton反應(yīng)的催化劑,可減少Fenton反應(yīng)中硫酸亞鐵的加藥量,降低運(yùn)行費(fèi)用〔11〕。

        3)利用剩余污泥的絮凝性能,通過將A/O系統(tǒng)剩余污泥回流到初沉池前的絮凝反應(yīng)池,可降低混凝反應(yīng)加藥量,同時也能改善剩余污泥的脫水性能〔12〕。

        4)生化系統(tǒng)采用水解+A/O+接觸氧化,水解酸化提高廢水B/C比,A/O與接觸氧化串聯(lián)運(yùn)行,前者富集高負(fù)荷微生物菌群,后者富集低負(fù)荷微生物菌群,提高生化處理效率,實(shí)現(xiàn)出水達(dá)標(biāo)排放〔13〕。

        4 運(yùn)行效果

        該項(xiàng)目運(yùn)行至今,工程處理效果穩(wěn)定,2022年監(jiān)測數(shù)據(jù)年均值見表1。

        表1 工程穩(wěn)態(tài)運(yùn)行效果Table 1 Engineering steady-state operation effect

        由表1可以看出,在平均進(jìn)水COD 7 866 mg/L、NH3-N 56 mg/L、甲苯53 mg/L的條件下,COD平均去除率94.5%,NH3-N平均去除率81%,甲苯平均去除率99.2%,系統(tǒng)出水達(dá)到納管標(biāo)準(zhǔn)。生化系統(tǒng)培菌期間,無剩余污泥回流到初沉池前,當(dāng)PAC投加質(zhì)量濃度為126 mg/L,PAM投加質(zhì)量濃度為2.7 mg/L時,初沉池出水COD能維持在3 600 mg/L以下。生化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后,剩余污泥回流到初沉池,PAC投加質(zhì)量濃度降至93 mg/L,PAM投加質(zhì)量濃度降至1.8 mg/L,初沉池出水COD能維持在與培菌前相當(dāng)水平,PAC投加量降幅達(dá)26%,PAM投加量降幅達(dá)33%。利用剩余污泥的生物絮凝性能,能有效降低混凝反應(yīng)的加藥量,從而降低運(yùn)行費(fèi)用,同時也能改善剩余污泥的脫水性能。

        5 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

        1)工程投資。工程總投資858萬元,其中土建投資為450萬元,設(shè)備及安裝投資為408萬元,噸水投資為1.716萬元。

        2)運(yùn)行費(fèi)用。項(xiàng)目裝機(jī)功率270 kW,常用功率180 kW,噸水運(yùn)行費(fèi)用為17.40元,其中噸水電耗4.68元,噸水藥耗11.12元,噸水人工費(fèi)1.60元。

        3)占地面積。該工程占地面積2 160 m2,噸水占地4.32 m2。

        6 結(jié)論

        1)本工程采用氣浮/鐵碳/Fenton+水解+A/O+接觸氧化組合工藝處理農(nóng)藥廢水,COD、NH3-N、甲苯污染物平均去除率分別為94.5%、81%、99.2%,排水水質(zhì)達(dá)到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 31962—2015)B級標(biāo)準(zhǔn),且經(jīng)濟(jì)合理,可為類似農(nóng)藥廢水處理設(shè)計建設(shè)時提供參考。

        2)鐵碳微電解和Fenton氧化組合作為預(yù)處理,減少Fenton反應(yīng)所需的加藥酸量,鐵碳微電解產(chǎn)生的Fe2+可繼續(xù)作為后續(xù)Fenton反應(yīng)的催化劑,可降低Fenton反應(yīng)中硫酸亞鐵的加藥量,從而降低運(yùn)行費(fèi)用。

        3)剩余污泥具有促進(jìn)生物絮凝的性能,將A/O系統(tǒng)剩余污泥回流到Fenton反應(yīng)后的絮凝反應(yīng)池,降低絮凝劑的加藥量,在降低運(yùn)行費(fèi)用的同時改善了剩余污泥的脫水性能。

        4)生化系統(tǒng)采用水解+A/O+接觸氧化,水解酸化提高廢水B/C比,A/O與接觸氧化串聯(lián)運(yùn)行,前者富集高負(fù)荷微生物菌群,后者富集低負(fù)荷微生物菌群,提高生化處理效率,實(shí)現(xiàn)出水達(dá)標(biāo)排放。

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