压力生化-组合生化-脱色处理橡胶促进剂废水.pdf

水 污 染 治 理 压力生化 - 组合生化 - 脱色处理橡胶促进剂废水 于鲁冀 1 代 巍2 1. 郑州大学, 郑州 450001;2. 郑州大学环境技术咨询工程公司, 郑州 450002 摘要 橡胶促进剂废水具有色度高、成分复杂、有机物浓度高、可生化性差等特点。 采用压力生化 - 组合生化 - 脱色处 理橡胶促进剂废水, 当进水水质主要污染物 ρ C O D 2 000 m g /L 、ρ 硫化物20 m g /L 、ρ 苯胺15 m g /L 时, 出水 可达 G B8978-1996污水综合排放标准表 4二级标准限值的要求。 工程实践表明 该处理工艺具有处理效果好, 运行 稳定等特点。 关键词 压力生化; 组合生化; 橡胶促进剂废水 T R E A T ME N TO FR U B B E RA C C E L E R A T O RWA S T E WA T E RB YP R E S S U R EB I O C H E MI C A L - C O MB I N E DB I O C H E MI C A L - D I S C O L O R E DP R O C E S S Y uL u j i 1 D a i We i2 1. Z h e n g z h o uU n i v e r s i t y , Z h e n g z h o u450001, C h i n a ; 2. E n v i r o n m e n t a l T e c h n i q u eC o n s u l t a t i o n＆E n g i n e e r i n gC o mp a n yo f Z h e n g z h o uU n i v e r s i t y , Z h e n g z h o u450002, C h i n a Ab s t r a c t T h er u b b e ra c c e l e r a t o rw a s t e w a t e r f e a t u r e sh i g hc h r o m a , c o m p l e xc o m p o s i t i o n ,h i g hc o n c e n t r a t i o n so fo r g a n i s m , a n dp o o r b i o d e g r a d a b i l i t ye t c .T r e a t i n gt h er u b b e r a c c e l e r a t o r w a s t e w a t e r b yp r e s s u r eb i o c h e m i c a l - c o m b i n e db i o c h e m i c a l - d i s - c o l o r e dp r o c e s s , a s i n f l u e n t C O D 2 000 m g /L , s u l f i d e20mg /L , a n i l i n e15mg /L , t h ee f f l u e n t c a nm e e t t h er e q u i r e - m e n t so f t h e s e c o n d a r y s t a n d a r dl i m i t s i nt a b l e4o f “I n t e g r a t e dWa s t e w a t e r D i s c h a r g eS t a n d a r d ” G B8978-1996 .T h ep r a c - t i c es h o w st h et r e a t m e n t p r o c e s sh a sab e t t e r t r e a t m e n t e f f e c t , w h o s eo p e r a t i o ni ss t a b l e . Ke y wo r d s p r e s s u r eb i o c h e m i c a l ;c o mb i n e db i o c h e m i c a l ;r u b b e r a c c e l e r a t o r w a s t e w a t e r 0 引言 橡胶促进剂废水尤其是 M、D M废水中含有大量 的有机物 M及其衍生物, M是难生物降解有机物, 当 M的质量浓度为 7～ 280 m g /L 时, 其生物降解速率极 慢 ,并抑制废水硝化过程的进行, 如果废水的 M质量 浓度在 100 m g /L 以上 ,处理过程就会产生二硫化合 物 ; 同时 T M T D废水中含有大量难降解有机物和盐 分 ,和 M 、D M废水混合后, 其废水有机物浓度 、硫和 苯胺浓度都很高 、 色度大、 生物可生化性差 ,属于难降 解 、 污染重的工业废水 ,采用较为单一的物理化学方 法或传统的生物处理工艺进行处理, C O D 、硫化物和 苯胺等污染物很难做到达标排放 ,目前橡胶促进剂废 水的研究大多处于试验研究阶段 ,已稳定运行的工程 实例并不多见 [ 1] 。本文介绍了河南省某橡胶促进剂 生产企业采用压力生化 - 组合生化 - 脱色工艺处理 橡胶促进剂废水的工程实例。 1 废水水量 、 水质及排放标准 该工程综合废水主要来自 M 、D M和 T D T M生产 过程中离心分离 、 水洗 、 脱水等工段, 产生的总水量为 600 m 3 /d , 出水水质执行 G B 8978 - 1996污水综合排 放标准 表 4二级标准 。设计进出水水质见表 1。 表 1 设计进出水水质 项目p H ρ C O D / m g L - 1 ρ 硫化物 / m g L - 1 ρ 苯胺 / m g L - 1 色度 / 倍 进水9～ 111 50020152 000 出水6～ 91501. 02. 08 000 注 表中数据引自环保设施竣工验收报告。 2 处理工艺 2. 1 工艺流程 针对橡胶促进剂废水可生化性差的特点, 必须实 施一些预处理工艺,其主要目的是去除废水中对生化 处理有较大抑制作用的物质 , 从而提高废水的可生 1 环 境 工 程 2010年 2月第 28卷第 1期 化性。 从国内外橡胶促进剂废水处理工艺来看, 有效的 预处理方法有 F e n t o n 试剂催化氧化 [ 2] 、光催化氧化 以及压力生化工艺 。对于 F e n t o n 试剂催化氧化和光 催化氧化, 国内外已有很多报导 ,但 F e n t o n 试剂催化 氧化处理方法吨水成本费用较高 ; 而光催化氧化工艺 用于处理橡胶促进剂废水, 相关资料及实验室试验有 所涉及 ,但尚无运行成功的实例 [ 3-4] ; 压力生化处理橡 胶促进剂废水有广泛的研究和试验, 但也无成熟的工 程实例 。通过相关的调研和小试 ,该橡胶促进剂企业 采用了压力生化工艺进行废水的预处理, 取得了良好 的预期效果 。 压力生化工艺是在密闭的生化单元, 采用加压曝 气提高氧的传递速率和转移效率从而达到提高生化 处理的效果 ,该工艺段 C O D 的去除率可达 60 [ 5- 6] , 同时需要对生化菌种进行驯化。在工程实例中采用 压力生化可显著提高废水内部的溶解氧, 经过驯化的 活性污泥对 M及其衍生物的降解可达到 90。废水 经压力生化处理后,可生化性显著增强。再经组合生 化 好氧 厌氧 好氧 工艺处理, 最终出水 C O D 、硫 化物、苯胺和色度的去除率分别达到 90、96. 6、 96. 4 和 96。废水处理工艺流程见图 1。 图 1 废水处理工艺流程 2. 2 主要构筑物及设计参数 2. 2. 1 调节池 橡胶促进剂废水属于间歇排放, 且水质水量变化 波动大 ,因此需要设置调节池调节水量和均衡水质。 调节池共 3个,单个设计尺寸 12 m 8 m 4 m ,总容 积为1 100 m 3, 水力停留时间 H R T 为 10 ～ 20 h , 池 内安装曝气系统 1套 ,利于废水水质快速均衡 。 2. 2. 2 压力生化 经调节后,废水由提升泵提升至压力生化罐, 设 计尺寸为 10 m 12 m , 容积为 500 m 3, 罐内压力为 0. 04 10 6 P a , H R T 为 24 h , 氧 转移效率 控制在 35 ～ 48, M L S S值控制 在 3 800 ～ 5 200 m g /L ; C O D 去除率在 50 以上。 2. 2. 3 组合生化系统 组合生化系统主要包括一级好氧、一沉池、厌氧 水解、 二级好氧和二沉池。各单元工程设计及污染物 处理效率参数见表 2。 表 2 组合生化各单元工程设计 及污染物处理效率参数 处理 单元 设计 池容 /m 3 停留 时间 /h C O D 去除率 / S 2- 去除率 / 一级好氧9003635～ 4520 一沉池803 厌氧水解900366～ 10 二级好氧6002460～ 7030 二沉池602 注 表中数据来自环保设施竣工验收报告。 2. 2. 4 混凝沉淀池 经组合生化系统处理后的废水自流入沉淀池 ,池 内投加混凝剂 P A C 和助凝剂 P A M , 混和采用机械搅 拌 ,转速为 80 r /m i n , 功率为 0. 5 k W。沉淀后 20的 活性污泥通过污泥泵送入二级好氧池循环利用 。 剩余污泥依靠自身重力排入污泥池, 废水通过溢 流板进入脱色罐 。该沉淀池设计尺寸为 8 m 4 m 4 m , H R T 为 4 h 。 2. 2. 5 脱色池 经组合生化系统处理后的废水采用提升泵提升 至脱色池中 ,脱色池设计池容为 250 m 3, H R T 为 2 h 。 采用脱色剂次氯酸钠和活性碳对废水进行处理 ,次氯 酸钠添加比为 0. 1 ～ 0. 2, 活性碳 1次添加容积 为 50 m 3 ,每 60 d 更换 1次 。 2. 2. 6 污泥池 污泥池设计容积为 50 m 3 , 污泥由污泥泵送入带 式压滤机进行脱水, 处理能力为 20 t /h , P A M的投加 量为干泥的 0. 1 ～ 0. 2, 泥饼在厂内暂存后外送 进行综合利用。 3 处理效果及经济指标 该工程于 2007年 3月开始调试, 同年 9月试运 行 , 2008年 11月通过环保验收, 处理效果总体达设 计要求。 主要监测结果见表 3。处理后 , 出水中 C O D 、 硫化物 、苯胺和色度的去除率分别达 90. 1、 96. 61、96. 41和 97. 0。 下转第 7页 2 环 境 工 程 2010年 2月第 28卷第 1期 由表 2可以看出 ,改进后的厌氧处理技术出水水 质大为改善 , C O D去除率上升到 99, 出水 C O D 降 到 500 m g /L 左右 , ρ B O D /ρ C O D ≈0. 6, 属于低 浓度废水,但仍有一定的可生化性 , 有利于好氧工段 继续生化处理。 4 结论 1 可调式高浓度废水厌氧处理技术, 实现厌氧 工段有机负荷的可调 , 将厌氧工段出水 ρ C O D 由 2 000 m g /L 下降到 500 m g /L , C O D 去除率高达 99, 极大地减小了好氧工段的处理负荷, 使好氧工段的处 理效果更加稳定 。采用三级厌氧生化处理后, 好氧工 序的动力消耗大大降低,每年可节省电力消耗 1. 3 10 7 k W h ,扣除增加 Ⅲ级厌氧后每年增加电力消耗 2. 11 10 6 k W h , 企 业 每 年 共 省 电1. 1 10 7 k W h ,按照 0. 57元 / k W h 计算 , 节约电费 606万元。 2 全糟发酵 /D D G 技术实现生产工艺可调。全 糟发酵可使厌氧系统的 C O D 有机负荷从原来的 5 ～ 6 k g / m 3 d 提高到 10 ～ 12 k g / m 3 d 。沼气产 率由原来的 16 ～ 18 m 3 /m 3 上升到 25 m 3 /m 3, 提高 39 ～ 56。按每年 9个月采用全糟发酵技术、3个 月采用 D D G 技术计算 ,企业全年共产生沼气 2 250 万 m 3 ,每立方米沼气可发电 1. 65 k W h , 每年可为企业 发电 3. 7 10 7 k W h ; 同时每年可生产 D D G 饲料 4 万 t , 按 900元 /t 计算 , 新增产值 3 600万元。扣除 D D G 生产成本 1 120 万元 ,多增效益 2 480 万元 。 3 废水集中处理方式改为分段进入、分级处理 方式,实现废水进入方式可调。 Ⅰ级厌氧的处理水量 减少 5 600 m 3 /d , Ⅱ 、 Ⅲ 级厌 氧的处 理水 量减 少 2 600 m 3 /d , 大大减轻了厌氧系统的处理难度 , 厌氧 系统运行费用平均每年减少 230万元 。 Ⅲ级 I C 反应 器基建投资 1 570万元 , 每年运行成本 120万元。按 工艺改进后厌氧系统 、 好氧系统分别每年减少运行费 用 230万 、606万元计算, 2. 2年即可收回成本 。 参考文献 [ 1] 刘琴, 张敬东, 李捍东, 等.U A S B处理高浓度糖蜜酒精废液的 研究进展[ J ] . 酿酒科技, 2005, 2 11 95- 98. [ 2] 胡彩静, 代淑梅, 李秋园.中温 E G S B 厌氧处理玉米酒精废水 的工艺研究[ J ] . 食品与发酵工业, 2007, 33 7 88- 90. [ 3] 邹华, 魏学军, 阮文权, 等. 内循环 I C 厌氧反应器处理糖蜜酒 精废水的研究[ J ] . 环境工程学报, 2007, 1 5 41- 44. [ 4] 王炜, 陈坚, 尹艳军, 等. 两级 U A S B - C A A S 技术处理酒精废液 [ J ] . 酿酒科技, 2006, 3 10 101- 107. 作者通信处 崔兆杰 250100 济南市山大南路 27号 山东大学环 境科学与工程学院 303室 E - ma i l c u i z j s d u . e d u . c n 2009-01-08 收稿 上接第 2页 该工程总投资 950万元 ,电耗 3. 0元 /m 3 ,药剂费 3. 6元 /m 3 ,人工费 0. 3元 /m 3 ,处理橡胶促进剂废水 的基本费用为 6. 9元 /m 3 。采用该工艺可有效减缓废 水毒性 ,减少 C O D 排放量为 211 t /a 。 表 3 废水处理效果mg /L 项目ρ C O D ρ 硫化物ρ 苯胺色度 /倍 进水1 18214. 811. 72 000 出水1170. 5010. 41960 排放标准1501. 02. 080 注 色度为补充监测结果。 4 结论 采用压力生化 - 组合生化 - 脱色为主体的工艺 流程处理橡胶促进剂废水, 出水水质达 G B 8978 - 1996中二级标准 。运行结果表明 该系统对橡胶促 进剂 M、D M和 T M T D 工艺废水有很好的适应性, 运 行较为稳定且处理效果良好。 参考文献 [ 1] 杨继东,徐建京. 橡胶促进剂 M生产废水处理研究[ J ] . 工业水 处理, 2008, 28 2 21- 23. [ 2] 陈广春,袁爱华, 唐玉斌, 等 . F e n t o n 试剂氧化预处理橡胶促进 剂生产废水[ J ] . 苏州大学学报 自然科学版 , 2005, 21 4 71-74. [ 3] 胡春, 王怡中, 汤鸿霄. 多相光催化氧化的理论与实践进展 [ J ] . 环境科学进展, 1995, 3 1 55- 64. [ 4] 陈佩仪, 李彦旭, 孙楹煌, 等. 光电催化水处理技术研究进展 [ J ] . 工业水处理, 2005, 25 12 13- 17. [ 5] 杜孟成, 李剑波. 橡胶助剂废水治理技术研究现状及发展趋势 [ J ] . 橡胶科技市场, 2007, 19 3 26- 29. [ 6] 张胜,徐立荣, 竺建荣, 等. 微电解 - 生化组合工艺处理氯丁橡 胶生产废水[ J ] . 环境工程, 2008, 26 3 18- 19. 作者通信处 于鲁冀 450002 河南郑州大学郑州市文化路 97号 郑州大学环境评价室 E - ma i l y u l u j i 126. c o m 2009-08-13 收稿 7 环 境 工 程 2010年 2月第 28卷第 1期