化工废水深度处理工程设计研究     DATE: 2019-08-12 11:24

化工废水深度处理

  摘要:化工废水的处理问题直接关系到我国水资源循环再利用事业的发展,一直以来受到了全社会的关注,但是化工废水循环利用工艺的种类较多,每种工艺对化工废水的处理效果不同,那么,如何在众多工艺中选择较为经济合理的处理方式显得尤为重要。主要针对化工废水深入处理循环利用工程设计进行了研究,对工程设计中的工艺选比环节进行重点研究,在SBR工艺、A2/O工艺、MUCT工艺三类不同的处理工艺中进行选择,最终确定最适合化工废水深度处理循环利用的工艺技术,推动我国水资源循环再利用事业的发展。

  常规的一级及二级处理后的污水一般都直接排入河海中,不能很好的利用,造成了一定的资源浪费,同时部分废水未能达标排放,造成了严重的环境污染问题,倘若这些污水能再经过深度处理,除去水中残留的有机污染物,氮、磷等营养物质及盐类,不仅能够达到更好的排放效果,同时还可“变废为宝”,因此设计废水的循环利用工程是十分有必要的。本设计中需要处理的主要为化工废水及生活污水的混合污水,由于进水中难生物降解的有机物含量较高,同时含有较高含量的氮、磷等无机物质,可生化性较差,根据出水要求及设计手册的要求进行设计后,拟采用物化—生化—深度处理的工艺流程,具体步骤为气浮—水解—生化—二沉池—过滤—臭氧。在确定好整体工艺流程的基础上,根据进水水质情况,按照相对应的出水水质要求,着重对各环节工艺方案进行工艺比选。

  1工艺方案选择原则

  1.1工艺合理性。整个工艺方案首先要能够达到较高的污染物处理率,有较好的除油及脱氮除磷能力,出水水质达标且稳定性好。1.2经济节能。整体厂房及设备占用面积较小,总体投资及运行费用较低。1.3易于管理。主体工艺流程及运营管理较简单,设备可靠且维修简单,灵活性好,有较好的自动化控制水平。1.4绿色环保。要考虑厂房周围的环境,避免产生的臭气扩散以及噪声影响周围生活区,同时妥善处理产生的污泥等问题。

  2前处理工艺选择

  2.1格栅。由于进水中必然含有一定的悬浮物及漂浮物,因此在整体系统之前需要设置格栅,从而可以有效地阻截较大的漂浮物及悬浮物。

  2.2调节池。主要对进水的水量及水质进行调节,以确保后续反应的稳定进行。

  2.3气浮池。由于进水为化工废水,存在油类污染物,考虑到气浮池在去除无机悬浮物质的同时,也可以去除油类物质,提高后续生化处理的效果,因此本设计拟采用加压溶气气浮法。

  2.4水解酸化池。提高BOD5/COD比,从而促进之后的生化反应。

  3生化处理工艺可行性分析及选比

  3.1生物化学处理的概念。

  生物化学处理是利用生物化学的原理降解有机污染物的一种处理方式,广泛应用于污水处理、固体废弃物处理等方面。我国20世纪30年代逐步开始进行污水处理,其中生物化学处理不仅能够有效地处理水质,且最为经济,是我国目前最主要污水处理工艺。

  3.2污水生物处理可行性分析。

  3.2.1污水生化处理可行性分析。

  本项目污水二级处理拟采用生化处理,BOD5(五日生化需氧量)与CODcr(重铬酸钾盐指数)的比值BOD5/CODcr,是经常用于判断污水可生化性的重要水质指标,一般来说BOD5/CODcr的值越大,则污水可生化性越好。本工程设计的进水BOD为200mg/L,COD为1000mg/L,BOD/COD=0.2,属于较难生化,即进水中含有大量难以生物降解的有机污染物,因此需要进行隔油及水解酸化处理后,方可进行生物处理。

  3.2.2污水脱氮可行性分析根据生物脱氮的原理可知,污水中需要有足够量的有机物,才能保证生物脱氮的顺利进行,否则需要外加碳源。当C/N>2.86时,生物脱氮就能够较好的进行,而一般在实际工程中,将C/N=3.5作为可有效生物脱氮的标准。本工程设计的C/N=4,故可以进行有效脱氮。

  3.2.3污水脱磷可行性分析。

  污水需要一定量的BOD5才能有效的进行生物除磷,因为进水中的BOD5可以为微生物提供营养物质,从而达到较好的除磷效果。一般来说当BOD5/TP≥20时才能较好地进行生物除磷,本工程进水BOD5=200mg/L,TP=5mg/L,BOD5/TP=40,可以进行生物除磷。

  3.3生化处理工艺的选比。

  3.3.1SBR工艺

  SBR(sequencingbatchreactor)即序批式活性污泥法,工艺流程主要为“进水—反应—出水”,采用了时间分割代替空间分割的操作方式,虽然水流在整个运行过程中属于完全混合状态,但有机污染物却是随着时间慢慢被净化的。事实上从时间上来说,SBR甚至比连续流的活性污泥法出现的更早,早在20世纪初就已经被开发使用,但由于当时管理条件的局限性,再加上自控和在线监测系统的落后,使其无法大规模使用,逐渐被连续流系统所取代。随着计算机技术的发展,污水处理厂逐渐实施自动化控制,使得人们再次开始关注SBR处理工艺,并且不断地深入探究并改进该工艺。目前SBR技术已经成为广泛使用的生化处理工艺之一。从工艺技术上分析,SBR法主要具有以下优缺点:(1)工艺系统及流程简单,曝气池兼具二沉池功能,因此在反应器之后不需要二沉池,可节约投资及能耗;(2)耐冲击负荷,对于进水水质要求较低,一般情况下不需要设置调节池;(3)该工艺对自动化要求高,运行依赖于高自动化控制;(4)池体容积大,占地面积较大;设施对出水水质影响大。

  3.3.2A2/O工艺脱氮除磷技术

  长期以来作为城市污水、废水的主要处理工艺技术之一,是现代城市污水废水处理的重要环节。美国在1970年根据脱氮除磷理论开发出A2/O工艺,同时也研究出了A2/O工艺的应用方向和效果。A2/O即厌氧-缺氧-好氧,近几年在污水废水的处理中,结合A2/O工艺的特点,对脱氮除磷的技术进行不断地升级、改造,以此也研发出了各类基于A2/O工艺的脱氮除磷工艺,且已经应用于现代的实际生产中。A2/O工艺的优缺点主要有以下几点:(1)脱氮除磷可以同时进行;在反硝化时,不仅可以去除硝酸盐氮,同时还可以实现有机物的去除;(2)反硝化过程中,由于会消耗H+,因此可以为硝化过程中氨氮转化为硝酸盐氮提供碱度;(3)在内循环的过程中,由于剩余污泥有一部分并没有经过厌氧状态,而是直接从缺氧区进入好氧区,并没有经历完整的厌氧释磷、好氧吸磷过程,因此不利于除磷[5]。

  3.3.3MUCT工艺(改良UCT工艺)

  UCT工艺是基于A2/O工艺衍生出的一种新型脱氮除磷工艺,由于早期的A2/O工艺在处理废水的过程中,其污泥在回流至厌氧区域后,会随之产生大量的硝酸盐,硝酸盐的存在会对除磷效果产生巨大的影响,这也导致了脱氮除磷效果进一步下降。由此,开普敦大学研究学者在分析了A2/O工艺的弊端后,研发出了MUCT工艺,相比于UCT而言,MUCT将缺氧区分为两段,优化了内回流部分,在内回流控制方面,MUCT比UCT简单的多。MUCT的优缺点:(1)流入厌氧区中的硝酸盐含量大量减少,提高了除磷性能;可以提高有机物浓度较低的污水的处理效率;(2)操作较为复杂;内回流较为复杂,需要添加另外的内回流系统。以上为主要考虑的三种生化处理方法,根据进水的水质,及所需达到的处理水质,选择出适合的工艺方法:SBR虽然在工艺流程上较为简单,但十分依赖高自动化控制,同时占地面积较大,土建投资及设备投资较大,维修费用较高,且脱氮除磷的效率一般,无法达到出水效果,因此不适用于本工程。A2/O工艺处理下,回流到厌氧区的污泥中含有一定的硝酸盐,会影响除磷效率,而UCT则更好地克服了这一点,污泥回流到第一缺氧区,而硝酸盐混合液则从好氧区回流到第二厌氧区,两者被分隔开,不会发生混合,能有效提高脱氮除磷的效果,MUCT克服了UCT的缺点,因此本工程拟使用MUCT法作为主体生化处理工艺。

  4结束语

  随着我国对于水污染研究的不断加深,水污染的问题也逐步暴露出来。主要对化工废水深度处理循环利用工程的工艺选比进行了研究分析,相信随着科学技术的日益发展,在今后会出现更加便利、有效的化工废水循环利用处理办法,以此来推动我国水资源保护和再利用事业的发展。