有机胺与香料生产复合化工废水处理工程实例

摘要：针对盐城市某化工企业生产有机胺和香料2种产品产生的化工废水，采用在2个工段各铺设2套管网对每个工段产生的高低COD废水进行分类收集、处理，利用“铁炭微电解+Fenton催化氧化+中和+絮凝沉淀”工艺处理高COD废水，其出水与低COD废水混合，再通过“水解酸化+A/O+MBR+ 氧化池(应急用)”组合工艺处理。实际运行结果表明，出水COD为465mg/L，SS、、NH₄⁺-N、TP、TN、甲醛、甲苯的质量浓度分别为350、45、1.7、52、0.08、0.1mg/L，各指标均优于《关于〈盐城市沿海化工园区环境影响评价与环境保护规划报告〉的批复》(苏环管[2003]90号)中园区污水处理厂的接管标准，处理费用为9.37元/m³。

我国化工行业飞速发展，对中国经济发展做出了重要贡献，截至2016 年底，化工企业在全国工业企业中比例已达到7%[1]。但随着大量化工产品的生产产生大量的化工废水，如未经处理直接排放到水体中，不仅会造成水体污染，而且严重危害周围环境，危及人们的身体健康。化工废水含有大量难降解的有机物，且水质波动大，对微生物具有毒害作用，单工艺处理效果往往达不到预期效果，因此一般采用“预处理+ 二级生化处理”的联合处理工艺，出水直接排放或接入城镇污水处理厂。

1 工艺流程

盐城市某化工有限公司以生产有机胺和香精香料等精细化学品为主，废水排放量为600t/d。厂内实现分质分流，在2个工段各铺设2套污水管网，对产生的废水分高低COD 进行收集：2种产品生产工艺废水、设备冲洗废水、有机胺生产中产生的45t/d盐质量浓度115g/L 经三效蒸发除盐预处理后收集的废水等为高COD废水，合并收集至调节池1，废水中主要含有挥发酚、酯类、甲苯、乙酸等污染物，产生量为500t/d;车间地面冲洗水、初期雨水以及生活污水等为低COD废水，合并收集至调节池2，产生量为100 t/d。其废水水质如表1。工程出水水质执行“苏环管[2003]90号”文件中园区污水处理厂的接管标准(表1)。

根据废水水质和水量特点，结合实际工程情况和实验结果，采用“铁炭微电解+Fenton 催化氧化+中和+ 絮凝沉淀”进行预处理，并与低COD废水混合，通过“水解酸化+A/O+MBR池+ 氧化池(应急用)”进行处理。如图1所示。

2 装置与设计参数

2.1 三效蒸发除盐系统

化工厂产生的高含盐废水主要污染物为盐类和有机物，且有机物中大部分属大分子类。该废水收集进入三效蒸发除盐系统进行预处理，使水和非挥发性的溶解物(盐类，大分子有机物)相分离，降低废水盐度，提高其可生化性，为后续处理提供有利条件。

设计参数：蒸发处理能力2t/h;占地面积l×b=1.5m×4.0m;设备数量：蒸发器3台，预热器1台，冷凝器1台，冷却器1台;配套设备：成套，含蒸发分离器准1.0m×6.5m、预热器准0.7m×2.6m，混合式冷凝器准0.7m×26m，冷却器准0.5m×2.4 m，热压泵，真空泵，物料泵，平衡槽，离心结晶，电控箱，工作台，及所有管路、阀门等，单套总运行功率22kW。

2.2 调节池1

调节池1，1座，收集2个工段产生的工艺废水、设备冲洗水等高COD废水以及经三效蒸发脱盐废水。为避免水质水量不均匀导致处理效率和处理稳定性降低，设置具有调节功能的调节池，以保证后续处理工序长期稳定运行。调节池内加入硫酸，调节废水pH至2～4，为后续的微电解工艺提供酸性条件，内置曝气搅拌装置，防止SS 沉降发臭。

规格：l×b×h=11m×5.2m×3.3m，有效容积170m³，设计体积流量qV=500 m³/d;停留时间8.2 h;地下钢砼结构，玻璃钢防腐。

2.3 微电解池

微电解池，2套。接受来自调节池废水。在酸性条件下，微电解起到吸附絮凝和氧化还原的作用，可降低废水中的色度、SS、COD，使废水中的芳香化合物断链、开环，便于被进一步氧化，并降低其毒性提高废水的可生化性。现有微电解装置选用成套设备，出水自流进入Fenton 氧化池。微电解池底部设有进水管和曝气管，上部设溢流口。

规格：准3m×6m。有效容积85m³。停留时间4.1h。

碳钢结构，玻璃钢防腐。

2.4 芬顿氧化池

芬顿试剂(H₂O₂和FeSO₄混合制剂)具有较强的氧化性，可充分氧化废水中经微电解处理后断链、开环的部分难降解的有机物，进一步提高废水的可生化性。芬顿氧化池，1 座，采用2 点进双氧水，前段处理已调节废水pH至2～4，不需再调节pH，出水进入絮凝沉淀池。

规格：5.3m×1.6m×2.3m，有效容积19.5m³。钢砼结构，玻璃钢防腐。

2.5 絮凝沉淀池

絮凝沉淀池，1座，接纳来自芬顿氧化处理废水。通过投加NaOH 溶液调节废水pH，为了改善絮体的沉降效果，向加碱后的废水中投加助凝剂PAM，絮凝沉淀后降低废水中的胶体COD和色度。

中和段l×b×h=1.6m×1.6m×2.3m，絮凝段l×b×h=3.7m×1.6m×2.3m，沉淀区l×b×h=7.3m×5.5m×5.3m，设计qV=500m³/d，沉淀区水力表面负荷0.52m³/(m²·h)，有效容积220m³。钢砼结构，池内壁玻璃钢防腐。

2.6 调节池2

调节池2，1座，收集经预处理之后废水与两工段产生的车间地面冲洗水、生活污水、初期雨水等低COD废水的混合废水。为避免水质及水量冲击导致生化处理稳定性降低，设置具有调节功能的调节池，以保证后续处理工序长期稳定运行。

规格：l×b×h=8m×5m×5m，有效容积180m3，设计qV=600m³/d，停留时间7.2h。地下钢砼结构，池内壁玻璃钢防腐。

2.7 水解酸化池

水解酸化池，1座，利用异养型兼性细菌将废水中难降解的大分子有机物转化为易降解的小分子有机物，将不溶性的有机物转化为溶解性的有机物，形成有机酸、醇类和醛类等，提高废水的可生化性，为后续的处理工艺创造有利条件。MBR工艺产生的剩余污泥可在厌氧水解池内消化，削减生化污泥量，降低污泥处理成本。COD容积负荷NV=0.58 kg/(m³·d);控制DO的质量浓度不高于0.3mg/L。

规格：l×b×h=11m×7m×5m，设计qV=600m³/d，有效容积350m³。地上钢砼结构，内壁玻璃钢防腐。

2.8 A/O 池

缺氧段，1座，进一步对水中有机物进行降解，并通过反硝化菌的作用将回流混合液中的亚硝酸盐氮及硝酸盐氮转化成氮气释放NV=0.68kg/ (m³·d);控制DO质量浓度不高于0.5 mg/L。

规格：l×b×h=11m×7 m×5m，设计qV=600m³/d，有效容积350m³。地上钢砼结构，池内壁玻璃钢防腐。

好氧段，1 座，采用接触氧化法，进一步去除水中的COD。生物接触氧化池内设置组合填料，废水与生物膜接触过程中，有机物被微生物吸附、氧化分解和转化形成微生物絮凝体以及填料中生物膜。NV=0.44 kg/(m³·d);控制DO 的质量浓度2.0～3.0mg/L。

规格：l×b×h=15×m 11m×5m;设计qV=600m3/d，有效容积750m³，污泥质量浓度900mg/L。地上钢砼结构。

2.9 MBR 池

MBR 池，1座，通过膜的过滤将微生物完全截留在生物反应器中，实现了对污染物去除效率高、脱氮能力强，出水水质稳定等优点。MBR池选用孔径在0.08～0.3μm 的浸没式膜组件，出水经滤膜过滤后由泵抽出。从填料上脱落的生物膜，经污泥泵打入水解酸化池回用污泥，絮凝沉淀池污泥打入板框压滤机，经加药后压滤。

规格：l×b×h=8.2 m×4 m×5 m;设计qV=600m³/d，

有效容积150m³。地上钢砼结构。

2.10 氧化池

氧化池，1座，用于对MBR池出口的工艺废水进行深度处理，确保出水中NH₄⁺-N 含量达到排放标准，达标后经清水池直接排入园区污水处理厂。MBR池出水收集进入氧化池，通过投加氧化剂(次氯酸钠等)实现深度处理，确定出水达标。水质完全可以达到接管要求后，直接排入清水池。

规格：l×b×h=2.5m×4m×5m，设计qV=600 m³/d，有效容积45m³。钢砼结构，池内壁玻璃钢防腐。

2.11 清水池

清水池，1座，处理出水达标之后，排入清水池，经当地环保部门监测并允许后，由泵打入接管园区污水处理厂。

规格：l×b×h=8.2 m×4m×5m，设计qV=600m³/d，有效容积150m³。地下钢砼结构。

3 运行情况

该废水处理设施于2016年11月开始运行调试，稳定运行 年，期间出水水质稳定，处理效果明显。经当地第3方检测机构对各处理单元的出水进行连续抽样检测，检测数据结果显示，其主要指标均达到“苏环管[2003]90 号”接管标准。各处理单元水质检测数据如表2所示。

该项目工程总投资约为480.6万元，其中构筑物土建投资303万元，主要设备和装置投资113.9万元，其他费用63.7万元。

动力费用：污水处理站实际运行功率为96kW，电费按江苏省一般工业电价为0.8601元/(kW·h)，处理成本为3.3元/m³;药剂费用：含H₂SO₄、NaOH、PAM、PAC、H₂O₂、FeSO4、NaClO等的使用，处理成本为4.59 元/m³;人工费用：含工人工资、维修成本、低值易耗成本，处理成本为1.58 元/m³。总运行费用9.47 元/m³。

4 结论

针对盐城某化工厂2个工段产生的废水水质差异大、水量不稳定等特点，采用了2套管网对高COD和低COD废水进行分类收集，高COD 废水采用铁炭微电解+Fenton 催化氧化+ 中和+ 絮凝沉淀工艺进行预处理，处理后废水与低COD 废水采用水解酸化+A/O+MBR+ 氧化池(应急用)工艺处理，混合处理后最终出水COD 为465 mg/L，SS、NH₄⁺-N、TP、TN、甲醛、甲苯的质量浓度分别为350、45、1.7、52、0.08、0.1mg/L，各项指标均稳定达到“苏环管[2003]90 号”接管标准。

针对复合化工废水难处理的特点，该废水处理工艺具有处理效果好、使用寿命长、系统抗冲击能力强、出水水质稳定、社会效益明显的优点，其运行总费用为9.37元/m³，可为其他化工行业废水处理及提标改造提供参考借鉴。