高级氧化组合工艺处理某精细化工废水工程实例_江城.pdf

工业用水与废水INDUSTRIAL WATER WASTEWATERVol53No6Dec.，2022江城，章保，项元红，汪炎，梅红（东华工程科技股份有限公司，合肥230024）基金项目：安徽省科技重大专项（202103a07020016）1工程概况某精细化工厂在生产过程中产生少量高浓度生产废水，特点是有机物浓度高、水质复杂、可生化性差、水质波动较大。生产废水中COD浓度较高，而且含有部分未完全反应的醇类原料和难生物降解的副产物，以及一定浓度的四氢呋喃。设计采用流化床芬顿预处理臭氧催化氧化深度处理的高级氧化组合工艺，结合厌氧和两级好氧的生化处理工艺，处理后出水达到环评要求后排至园区污水处理厂。本工程对该精细化工废水各污染物进行针对性处理，实现废水达标排放，以期为类似工业废水的处理提供参考。2设计水量及水质2.1设计水量该工程生产装置设计产生的连续流废水量为192 m3d，考虑到部分工艺装置间断排放的生产废水、生活污水、罐区及装置区的初期雨水和消防事故排水等，废水处理设计规模为480 m3d。2.2设计水质污水处理站进水包括高、低浓度生产废水、过滤器清洗废水、生活污水、初期雨水和消防事故排水，出水达到环评要求后排至园区污水处理厂，具摘要：某精细化工废水COD浓度高、水质复杂、可生化性差、水质波动较大，设计采用芬顿预处理臭氧催化氧化深度处理的高级氧化组合工艺，联合厌氧和两级好氧的生化工艺对其进行处理。该组合工艺处理效率高，抗冲击负荷能力强，工程运行情况表明，COD质量浓度从20 000 mgL左右下降到30 60 mgL，出水水质达到环评要求。关键词：精细化工废水；臭氧催化氧化；流化床芬顿；高级氧化组合工艺中图分类号：X703.1；X505文献标志码：B文章编号：10092455（2022）06006804A project example of fine chemical industrial wastewater treatment byadvanced oxidation combined processJIANG Cheng，ZHANG Bao，XIANG Yuanhong，WANG Yan，MEI Hong（East China Engineering Science and Technology Co.,Ltd.,Hefei 230024,China）Abstract：An advanced oxidation process of Fenton pretreatment+ozone catalytic oxidation combined withanaerobic and two-stage aerobic biochemical process is designed for the treatment of fine chemical industrialwastewater characterized by high COD concentration,complex water quality,poor biocegradability and large qual-ity fluctuation.The said combined process has high treatment efficiency and a strong resistance to shock loading,the operation results of the project showed that,the mass concentration of COD decreased from about 20 000 mg/L to 30-60 mg/L,the effluent water quality met the discharge standard required by the environmental impactassessment.Keywords：fine chemical industrial wastewater;ozone catalytic oxidation;fluidized bed Fenton;advancedoxidation combined process高级氧化组合工艺处理某精细化工废水工程实例工程实例68体指标如表1所示。因除少量生活污水外，工艺生产过程中无氮、磷引入，故不考虑氮、磷的去除。3废水处理工艺3.1设计思路（1）针对废水可生化性差的特点，本工程设计采用流化床芬顿和臭氧催化氧化的高级氧化组合工艺，发挥多种高级氧化工艺的协同效应，产生更多的反应活性组分，与单一的高级氧化工艺相比，更能提升有机污染物的降解效率1。流化床芬顿相比传统芬顿法能减少污泥量和药剂消耗量2。单独臭氧降解有机物具有选择性，导致废水有机物矿化率较低3，臭氧催化氧化可有效降低反应活化能，有机物矿化率显著提高4-5。（2）针对废水COD浓度高的特点，采用高效厌氧生物处理工艺降解高浓度有机物。有研究表明，在单基质条件下，四氢呋喃会对厌氧微生物产生轻微的抑制作用，当四氢呋喃质量浓度达到200mgL时，厌氧微生物受到明显抑制，产气量急剧减少6。因此，将厌氧处理工艺设置在高级氧化预处理之后、好氧生化段之前来降解废水中高浓度有机物。为了提高厌氧处理的效率、减轻来水水质波动冲击，在厌氧反应器之前设置水解酸化池。（3）考虑到为二期工程预留土地等因素，工程设计采用集约化布置，二级生化反应池采用MBR膜池。利用沉浸于好氧生物池内的膜分离设备取代常规的活性污泥法中的二沉池7，在生化反应池中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷来减少剩余污泥量。3.2工艺流程废水处理工艺流程如图1所示。高浓度生产废水经曝气调节池匀质调节后进入流化床芬顿反应器，之后与低浓度生产废水和经过气浮沉淀的过滤器清洗废水等在综合调节池混合，调节pH值至中性。随后全部废水进入水解酸化池，经泵提升进入高效厌氧反应器以去除大部分有机物，出水自流进入一级好氧池，一级好氧池采用完全混合型，池中设旋流曝气器，进一步去除COD后自流进入二沉池，进行泥水分离，二沉池沉淀污泥部分回流至一级好氧池前端。二沉池出水进入絮凝沉淀池，投加PAC和PAM，降低悬浮物浓度，避免出现臭氧催化氧化反应器内的填料板结、堵塞现象。废水在臭氧催化氧化反应器内进一步去除难降解有机物，提高其可生化性，出水自流进入MBR生化池进行处理，MBR生化池系统内活性污泥浓度可提升至8 000 10 000 mgL，甚至更高，出水COD质量浓度控制在60 mgL以下，为确保出水稳定达标，MBR生化出水可切换至活性炭过滤器，出水经监测合格后排出，不合格出水回流至污水处理站前端或进入事故废水罐。项目进水出水pH值2 46 9温度30 10 60（COD）（mgL1）12 000 60（氨氮）（mgL1）8 8（总氮）（mgL1）40 40（悬浮物）（mgL1）100 30（总磷）（mgL1）1 1（四氢呋喃）（mgL1）250表1设计进出水水质Tab.1Design influent and effluent water quality过滤器清洗废水高浓度生产废水低浓度生产废水1#调节池气浮池2#调节池3#调节池事故废水罐流化床芬顿反应器综合调节池水解酸化池高效厌氧反应器一级好氧池二沉池絮凝沉淀池臭氧催化氧化反应器二级MBR生化池MBR产水池出水池达标外排污泥池活性炭过滤器污泥脱水间生活污水、初期雨水等回流污泥剩余污泥图1废水处理工艺流程Fig.1Process flow of wastewater treatment江城，章保，项元红，等：高级氧化组合工艺处理某精细化工废水工程实例69工业用水与废水INDUSTRIAL WATER WASTEWATERVol53No6Dec.，20224工程设计特点（1）充分考虑水质波动情况，提高操作运行灵活性。该废水成分复杂，且工艺装置运行情况的变化可能导致实际水质较设计水质存在差异，设置多处切换阀以提高操作运行灵活性，如低浓度生产废水含有四氢呋喃，当发生事故、有机物浓度较高时可通过切换进水阀门至流化床芬顿反应器进行预处理；MBR产水池出水提升泵出口设置切换阀，根据出水水质确定是否进入活性炭过滤器处理；MBR生化池中污泥浓度较高，在MBR污泥回流泵出口设置切换阀，可补充一级、二级生化池内的污泥浓度。（2）合理布置，节约占地。该精细化工废水水量小，处理工艺流程较长，将不同功能的水池组合，共池壁布置；水处理厂房按两层设计，根据设备类型、流程先后和运行操作特点分别布置在各层的不同功能间内，达到了减少水泵提升次数、节约占地、节省土建成本、维护方便和建筑美观的目的。（3）充分设置调节空间，利于运行维护。该废水成分复杂，考虑到水质波动，针对不同来源的工艺废水分别设置不同调节池，来水可通过阀门分别切换至事故废水罐，事故废水罐停留时间可达25h，有利于调节水量、均匀水质，保障后续生化处理系统正常运行8。5主要构筑物及设计参数（1）调节池。3座，均为钢筋混凝土结构，其中1调节池尺寸为50 m 36 m 62 m，有效水深55 m，采用空气搅拌，池内设穿孔曝气管，提升泵2台，流量为5 m3h，扬程为18 m，功率为15 kW；2调节池尺寸为50 m 48 m 62 m，有效水深55 m，采用空气搅拌，池内设穿孔曝气管，提升泵2台，流量为8 m3h，扬程为18 m，功率为15 kW；3调节池尺寸为50 m 53 m 62 m，有效水深55 m，采用空气搅拌，池内设穿孔曝气管，提升泵2台，流量为8 m3h，扬程为18 m，功率为15 kW。（2）综合调节池。1座，钢筋混凝土结构，尺寸为88 m 76 m 62 m，有效水深55 m。采用空气搅拌，池内设穿孔曝气管，提升泵2台，流量为28 m3h，扬程为18 m，功率为4 kW。（3）流化床芬顿反应器。1座，本体玻璃钢材质，单套处理量为10 m3h，设备尺寸为3.0 m 5.0 m，内部设置催化剂填料，填料体积约为20m3。设反冲洗泵2台，流量为200 m3h，扬程为25 m，功率为22 kW；反冲洗风机2台，风量为7m3min，风压为50 kPa，功率为11 kW。（4）水解酸化池。1座，钢筋混凝土结构，尺寸为76 m 72 m 62 m，有效水深55 m。池内设点对点布水器，排泥泵2台，流量为20 m3h，扬程为15 m，功率为15 kW。（5）高效厌氧反应器。1座，碳钢防腐，设计水量为20 m3h，尺寸为105 m 240 m，COD容积负荷 3 kgCOD（m3h），温度为35 40，污泥浓度为5 10 gL，上升流速为1 3 mh。设厌氧提升泵2台，流量为28 m3h，扬程为30 m，功率为55 kW；循环泵2台，流量为100 200 m3h，扬程为10 m；污泥回流泵2台，流量为10 m3h，扬程为15 m，功率为3 kW；汽水分离器1台，沼气脱硫罐1台，沼气水封罐1台，沼气燃烧器1台（进气量为80 m3h），蒸汽喷射器1台（蒸汽喷射量为15 kgh）。（6）一级好氧池。1座，钢筋混凝土结构，设计水量为20m3h，尺寸为223m76 m 62 m，有效水深53 m，污泥浓度为3 gL，COD污泥负荷为02 05 kgCOD（kgMLSS d），温度为20 30。设污泥回流泵2台，流量为28 m3h，扬程为15 m，功率为4 kW；旋流曝气器54台；曝气风机2台，单台风量为18 m3min，风压637 kPa，功率为37 kW。（7）臭氧催化氧化反应器。2套，本体316L材质，单套处理量为20 m3h，设备尺寸为28 m 45 m。内部设置催化剂填料，填料体积约为20 m3。与流化床芬顿反应器共用反冲洗泵和反冲洗风机。（8）二级MBR生化池。1座，钢筋混凝土结构，设计水量为20 m3h，尺寸为130 m 61 m 62 m，有效水深55 m，污泥浓度为3 gL，COD污泥负荷为