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化工行业废水臭氧生化处理技术及工程实例

发布时间:2016-08-15

点击量:104 次




化学工业废水的来源及特点

化学工业的产品种类繁多,应用到工农业生产和社会生活的各个领域。化工生产是指通过化学反应将原料转变成产品,以及采用蒸馏、萃取、汽提、浓缩、洗涤等方式将产品分离或提纯的工艺流程。化学原料和化学品生产过程中一般都会排放废水,废水的性质根据生产原料、产品以及所用生产工艺的不同而呈现很大的差别。在我国,化工行业是水污染物排放量较大的行业。化工废水的来源主要包括以下几个环节。

(1)生产过程中排放的废水或废液 原料或中间产品中的有用组分被分离提取以后,废液一般随水排出,生产过程的其他一些环节也会排放废水,这类废水污染物浓度高,不易生物降解,有的还有毒性,对水体危害大。

(2)洗涤废水 生产过程中清洗管道、设备的洗涤水,这类废水一般污染物浓度较低,但水量较大,污染物的排放总量也较大。

(3)地面冲洗水 地面冲洗水主要含有散落在地面的溶剂、原料、中间体和生产成品。这部分废水的水质水量往往与管理水平有很大的关系,当管理水平较差时,地面冲洗水的水量较大,且水质较差,污染物总量会在整个废水系统中占有相当的比例。

(4)冷却水 化工生产常在高温的条件下进行,需要大量冷却水,当采用直接冷却时,冷却水直接和物料接触,排出的冷却水就有较多的污染物;而间接冷却时即使不与物料接触时,由于水中加入清洗剂、阻垢剂、缓冲剂、杀菌剂等,排水也会造成污染,不宜直接排放。

(5)设备和管道的跑、冒、滴、漏 化工生产和输送的各个环节,由于设备和管道不严密,密封不良操作不当,设备腐蚀等原因,往往有泄漏现象。这些跑冒滴漏也直接或经冲洗地面等进入废水。

(6)工厂内的生活污水。

化工废水的特点主要有:

废水排放量大 生产中工艺用水和冷却水用了很多,中小企业设备陈旧,清污难以分流,耗水量大,水循环利用率低。

水质复杂且污染物含量高

化工产品生产的流程长,反应复杂,副产物较多,反应原料常为溶剂类的物质或者复杂结构的化合物,使得废水中的污染物组分相当复杂,增加了废水的处理难度。

废水中含有毒有害污染物

化工废水中污染物多具毒性,例如重金属、氰、酚、氟化物、有机氯、有机磷、蒽醌、萘系、硝基化合物、卤素化合物、具有杀菌作用的分散剂或表面活性剂等,排入水体后会带来严重的环境问题。

多数化工废水BOD/COD比值低,可生化性差。废水中常见的难降解有机污染物包括卤素化合物、硝基化合物、偶氮化合物、书铵盐及季铵盐化合物以及某些杂环化合物等。

废水中盐分含量高 如染料、农药制品生产中的盐析废水和酸析、碱析废水经中和处理后形成的含盐废水,废水中过高浓度的盐分对微生物有明显的抑制作用。

一些化工行业废水色度非常高

染料、颜料等废水的色度一般均在几千甚至数万倍,有色废水可以阻截光线在水中的通行,从而影响水生生物的生长,以及抑制由日光催化分解有机物质的自然净化能力。主要化工行业废水种类及主要污染物见下表:


化工行业---化学氯丁橡胶废水传统工艺处理工程实例

1、工程概况

我国氯丁橡胶的生产一般采用电石乙炔法,在生产过程中产生大量高浓度有机废水,毒性较大,含有乙炔、乙醛、氯丁二烯、苯、氯苯、铜等有害物质,是一种污染严重、处理难度较大的工业废水。

山西——氯丁橡胶企业每天排放大约16000m³的工业废水和生活污水,是该地区污染大户之一。本工程主要处理氯丁橡胶生产废水,为改扩建项目,由清洁生产工程、废水处理工程、再生回用工程三部分内容组成。其中废水处理工程在原废水处理设施南侧预留地进行改扩建;再生回用工程在原有涉水的基础上进行改扩建。工程于2007年投产运行,废水处理与回用工程设计规模为1.6×104/d,处理后出水要求达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的一级标准。

2、传统处理工艺

生产工艺及水质

该企业采用电石乙炔法生产氯丁橡胶,在生产过程中产生的废水由有机废水、无机废水、电石渣上清液及厂外生活污水等组成,水质波动较大,水中主要污染物除常规的COD、BOD、悬浮物外,还包括有毒有害特征污染物如氯丁二烯、二氯丁烯等难生物降解有机物,以及Cu、Hg等重金属物质。本工程废水处理设计规模16000m³/d。设计进水水量水质情况见下表:

传统处理工艺

本工程改造之前的处理设施主要存在以下问题:1调节池水位恒定,只能起到均质作用,无水量调节能力;2水解工艺中,原设施将水解工艺用于含氢类为主的、溶解性的、容易生化降解的有机废水,工艺缺乏针对性,效果有限;3接触氧化工艺为典型的生物膜法,由于溶剂负荷较高,停留时间不足,不适于处理难以生化降解的有机物,因此,原设施选用接触氧化工艺作为生化处理的主体工艺是不适合的。另外,通过技术经济比较发现,在本工程中采用接触氧化法于采用活性污泥法相比,其投资、能耗、运转费均高出约30%。

根据原设施多年运行情况和两次改扩建的经验教训,以及从技术、经济等各方面惊喜综合考虑,改扩建时采用了三段活性污泥系统替代原有的水解酸化+接触氧化系统作为废水处理的主导工艺。实际运行结果证明,经三段活性污泥处理后废水COD可降至100mg/L左右,pH值控制在6-9的范围内,可以做到外排废水无异味,能够进行回用,对实现水资源可持续利用起到了重要的作用。

3、传统处理工艺流程

由于本工程为改扩建项目,设计中要求最大限度地利用原有设备、设施,尽量减少工程费用,降低运行成本。对原有设备、设施进行参数校核,根据需要进行改造,以满足新的工艺要求。

废水处理工程总平面布置是在原设施基础上经过重新设计形成的。

有机废水、无机废水、水泥厂废水均由各自的提升泵提升到调节池,再由进水泵提升到前混凝沉淀池,出水靠重力流至一段活性污泥池、二段活性污泥池、三段活性污泥池、终沉池、集水池。再经过滤加压泵打入过滤罐,过滤出水利用余压进入生物炭池,出水自流进入1#、2#回用水池。1#、2#回用水池中的水分别经回用水泵送到各回用水点,多余的处理水溢流外排。

4、工程运行情况

改造工程自2007年底运行以来,出水稳定,处理效果得到明显改善,时间运行出水COD低至50mg/L左右,去除率可达到95.5%,出水达到要求的排放标准。


1、臭氧同步污泥减量技术:在废水处理工程中,剩余污泥处理和处置问题的日益突出使得污泥减量技术成为研究的热点。在目前国内外研究的污泥减量技术中,利用臭氧同步对隐性生长的污泥减量,取得很好的效益。该技术由于其破解效率高、不产生毒副作用,只产生少量的污泥等特点,不仅降低了设备采购成本、减少了工程占地面积,运营成本也降低10---20%,所以,很快便被应用于水处理实践。

臭氧具有强的杀伤力,它能够渗入细胞壁从而破坏细菌有机体链状结构导致细菌的死亡,细胞溶解释放有机物质到水中, 而这些自产底物可重新被用于生物代谢,这样部分有机碳的重复使用将会导致污泥产量的减少。利用臭氧对剩余污泥进行破解,可以使污泥胞内外物质溶出进入液相,改变污泥特性。

2、高级氧化法(Advanced Oxidation processible, 简称AOP)技术:目前,废水处理最常用的生物法处理的缺点在于:对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难,处理速度慢,耗时较长,因此处理效率较低。臭氧高级氧化法可将其其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性,同时还对环境类激素等微量有害化学物质的处理方面有很大的优势。因此,废水生物法处理的效率大为提高。

水处理过程中以羟基自由基为主要氧化剂的氧化过程称为AOPs过程,用于水处理则称为AOP法。臭氧化学处理速度快,效率高。二者有机结合,可以极大提高污水的处理效率。不仅处理效果提高,而且单位时间的污水处理量大为增加,使污水处理工程小型化成为可能。

3、臭氧闭环矢量控制投加技术:臭氧设备的选项以及臭氧投加量的精准控制是该技术的关键。普通的臭氧投加采用曝气器或射流器等,需要设计较大的投加量,但利用效率却很低,臭氧大量溢出,不仅污染环境,而且造成极大浪费。

臭氧闭环矢量控制技术根据污水流量及需求量精准投加臭氧量,使臭氧产量与需求量达到精确匹配,既达到设计处理要求,又无臭氧溢出。这个过程,都在计算机的精准控制下进行。所以,该技术不仅能精确控制处理效果,而且使臭氧用量大幅减少。从而大幅降低了设备的采购成本和使用成本。

4、OAO生化处理工艺占地面积:生物法污水处理工艺,由于其处理效果好,成本低的特点已经成为有机废水处理的主体。但是,其仍存在一些不容忽视的缺点:耐冲击负荷能力差、易发生污泥膨胀、构筑物占地面积大、基建投资多、运行条件要求高以及日常管理复杂等。

近几十年来。国内外学者对以上这些问题进行了不懈地探索和研究,开发了多种新工艺,使得生物法污水处理工艺朝着低投资、高效、节能的方面发展。OAO生化处理工艺,正是采用臭氧AOP技术,结合生物法污水处理工艺优点,很好的解决了传统生物法污水处理工艺占地面积大、运行条件高、管理复杂等缺点,极大的提高了污水处理工程的效率。在保证相同处理效果的前提下,工程平面占地大幅缩小30---50%,高程降低30---50%。因此,工程造价大幅降低,且运转更高效,节能。

5、OAO生化处理工艺的运行管理:传统生物法污水处理工艺因为其工艺特点,处理效果极易受污水组成成分、污水温度、PH值、水力负荷、有机负荷等条件影响,所以运行管理对人员要求较高,并且实验设备、检测设备投入也较高。较高的日常运行管理成本会造成“买得起,用不起”的难题。

OAO生化处理工艺相对简捷,一次性投入低,后期运行维护费用低。采用OAO生化处理工艺小型化污水处理工程,仅需极少人员操作的工作量。

OAO生化处理工艺的核心设备臭氧发生器及控制设备,臭氧的生产原料为空气,单位时间用电成本低,后续投入极少。中合元核心技术的臭氧发生器,单位质量 (kg/h)的臭氧生产成本仅需10元/h。

6、OAO生化处理工艺水质目标持续可达性:水质处理目标的可达性是污水处理工程的核心目的。同时,建设者还应考虑以下因素:

科学性和合理性------寻求尽可能简洁、高效、经济、配置合理的技术途径达到既定处理目标,充分借鉴国内外先进的相关工程经验。

可靠性------工艺应成熟可靠,能满足长期稳定运行,系统风险性较小,故障率在可控范围内。

先进性------在保证可靠的前提下,应尽量开来采用新技术、新工艺、新设备来提高效率,降低消耗。

经济性------在预算内,应重点考虑节省投资,用地面积小,节省能耗运行费用低。

可扩展性------应适当考虑未来发展对处理设施的要求,应首先考虑扩充容量成本较低,便于扩容的工艺。

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