高鹽濃度有機廢水處理技術
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[摘要] 廢水中含鹽濃度（SO42-， CL-）高會影響廢水生物處理效果，采用陰離子交換樹脂（R-OH）除去廢水中的SO42-離子和Cl-離子，采用鐵碳微電解法處理高鹽度有機廢水，廢水的可生化性得到改善，采用硝化-反硝化（A/O）脫氮工藝，對廢水進行有效的處理。
[關鍵詞] 廢水處理技術，高鹽濃度有機廢水，離子交換，鐵碳微電解，可生化性，硝化-反硝化(A/O)
High Salinity Organic Wastewater Treatment Technic
Zhou Wen Hua
(Shanghai Kaiyinda Chemical Engineering Design and Consultant Co., Ltd)
Abstract: The high salinity concentration of wastewater influence the effect of wastewater biological treatment. The sulfate ion(SO42) and the chlorine ion(CL-) in the wastewater is removed by the anion-exchange resin(R-0H). Iron-carbon microelectrolysis process is used in the treatment of high salinity organic wastewater. the biodegradability of treated wastewater is improve. Nitrification and denitrification process is used in effective treatment of wastewater.
Key words: wastewater treatment technic; high salinity organic wasterwater; ion-exchange; biodegradability; nitrification and denitrification(A/O)
1. 概述
高鹽濃度廢水是一種較難處理的廢水，較高的鹽濃度會對廢水生物處理系統產生抑制作用，從而會影響基質降解速率，導致有機物去除率下降。在厭氧系統中，當廢水中NaCL質量濃度由10g/L 增至30g/L時，COD比降速率下降了0.035d-1 由此可見，增加鹽質量濃度會對厭氧污泥產生抑制作用。當鹽質量分數大于1%時會導致細胞活性喪失，細胞瓦解，鹽濃度的增加會導致鹽析作用增強，脫氫酶的活性下降，新陳代謝作用減緩以及細胞組分的不斷釋放，從而導致COD比降解速率降低。某一精細化工廠，在生產過程中產生高鹽濃度有機廢水。廢水中主要含有鹽酸、硫酸、醋酸、鈉鹽、銨鹽、水合肼及其聚合物，水弱酸性。廢水量為48m3/d,水質情況為：CODcr 2200 mg/L, Cl- 7500 mg/L, 氨氮360 mg/L, 硫酸鹽1625 mg/L, PH 7.6, 廢水中總鹽含量達到11g/L。采用常規的生化處理方法很難實現廢水達標排放。因此需要強化廢水的預處理過程，除去廢水中的氯離子，改善廢水的可生化性，提高廢水處理效果。
2.廢水處理基本原理
2.1 用離子交換樹脂除去廢水中氯離子: 在廢水進調節池前對廢水進行離子交換處理,采用強堿性(R-OH)離子交換樹脂,除去廢水中的無機陰離子,離子交換系統再生采用2%-4%的NaOH溶液。
2.2 鐵碳微電解法廢水預處理： 含鹽廢水具有較高的導電性，這一特點為電化學法在高鹽度有機廢水處理方面的應用提供了良好的發展空間，利用金屬(Fe)的電化學腐蝕原理對廢水進行處理，從而實現大分子有機污染物的開環，斷鏈，提高廢水的可生化性。在酸性充氧條件下發生電化學反應，反應中產生的了初生態的Fe2+和原子H，它們具有高化學活性， 能改變污水中許多有機物的結構和特性，使有機物發生斷鏈、開環等作用。通過鼓風曝氣，即充氧和防止鐵屑板結。而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐漸水解生成聚合度大的Fe(OH)3 膠體絮凝劑，可以有效地吸附、凝聚水中的污染物，從而增強對污水的凈化效果，有利于后續廢水生物處理系統的正常運行。
2.3 廢水厭氧酸化(A)，硝化-反硝化(A/O)生化處理：有機物在完全厭氧消化過程中依次經歷水解酸化、產氫產乙酸和甲烷化三個階段，研究證實:厭氧消化過程中的水解酸化階段不但能降低COD,，同時還可以提高廢水的可生化性。A/O 生物接觸氧化池是兼氧和好氧生物接觸氧化組合的生物處理技術，污水在生化系統各個不同的功能段，發生不同的生物化學反應，在好氧段發生硝化反應,在缺氧段發生反硝化反應, 研究表明,正常情況下,廢水中氨氮的硝化率很高,達到98%以上,但反硝化率卻很低,當以原污水中的有機碳為碳源時,反硝化率僅為15.1%,出水中硝態氮很高.因此當污水C/N比過低（BOD/TKN<3-5）時，需要從系統外補充碳源,通常以甲醇為補充碳源。A/O生物接觸氧化法工藝的主要特點:(1) A2/O工藝系統為同步脫氮除磷流程,總的水力停留時間少于其他同類工藝,在工程造價和運行費用較常規活性污泥法略有提高的情況下,可同時達到脫氮,除磷和去除BOD(COD),SS等目標.該處理系統氨氮含量可降至15mg/l以下.(2) 對污水中的污染物的去除率一般可達到BOD5>90%,CODcr>85%, NH4-N>90%，T-N>70% ，T-P>60%, SS>90%。(3) 在厭氧(缺氧),好氧交替運行條件下,絲狀菌不能大量繁殖,因而無污泥膨脹之憂.SVI值一般小于100,污泥沉降性能良好.(4)對脫氮為主要目標的A2/O工藝系統,剩余污泥產率較常規活性污泥法低.(5)污水中碳,氮,磷三種物質的含量比,以及它們在反應過程中的項目影響,是A2/O工藝系統運行效果的重要因素.
3.廢水處理工藝過程
3. 設計實例
設計處理廢水量： Q=2m3/h
廢水水質:
處理后水質要求: 達到上海市地方標準DB31/425-2009《污水排入城鎮下水道水質標準》
4. 廢水處理過程
?。?）廢水預處理
工藝廢水首先進入廢水槽，由泵抽送至離子交換器進行處理，根據廢水含鹽濃度高，水量小的特點，為滿足強堿性離子交換器進水含鹽量<500mg/l的要求，采用內循環稀釋方法降低廢水進水的含鹽濃度，稀釋倍數達到25倍。經過處理后廢水排入廢水調節池，再由泵抽送至催化氧化池處理，處理后廢水自流進入斜板沉淀池，沉淀后廢水去A2/O生物處理,沉淀池排泥去污泥處理。離子交換器反洗采用潔凈水，反洗排水直接進入廢水調節池，樹脂再生采用NaOH（2-4%）溶液，再生液排入再生液池，循環使用。
?。?）A2/O生物接觸氧化
來自廢水預處理的廢水，首先進入厭氧酸化池，廢水厭氧處理后與內循環硝化液混合進入缺氧池和好氧池處理，內循環硝化液回流倍數為5倍。經過生物處理后廢水進入斜板沉淀池，最后達標排入城鎮污水排水管。污泥由回流污泥泵抽出回流，剩余污泥去污泥處理。
（3）污泥處理
各類污泥首先進入污泥濃縮池，池內投加適量的助凝劑RAM，經過濃縮后上清液返回廢水調節池，濃縮污泥由螺桿泵抽送至板框壓濾機進行脫水處理。濾清液返回廢水調節池，干污泥外運處理。
?。?）主要工藝設備設計參數
陰離子交換器： 處理量50m3/h , 進水含鹽濃度 <500mg/L。
廢水調節池： 廢水停留時間HRT48hr。
催化反應池：廢水停留時間HRT7.5hr ， 硫酸亞鐵濃度 50mg/h，H2O2 100 mg/h.。
A2/O生物接觸氧化池： 廢水總停留時間HRT 40hr, 硝化液回流倍數 5倍, 磷鹽投加濃度：5mg/L。
5. 技術經濟分析
(1) 藥劑消耗：
硫酸亞鐵投加量為50mg/L，H202投加量為100mg/L,磷鹽投加量為5mg/L， PAM 投加量為1mg/L， 藥劑費：0.5 元/噸水
（2）耗電：運行裝機容量：22.5kw。電費：6.0元/噸水
（3）日常運行費用約為： 7.2 元/噸水
6. 節能
(1) 耗電量大的設備主要是水泵和鼓風機，通過比較在滿足流量和壓力的前提下，合理選擇水泵，使水泵工作點位于效率最高區，以節省電耗。
(2) 在高程布置上，除必要的提升外（集水池，廢水調節池等），盡可能做到重力流，避免水泵的重復提升，相關設施合理布置，節約水頭損失，減少躍水高度。
7. 結束語
(1) 對于高鹽含量有機廢水必須加強廢水的預處理，采用離子交換措施，降低廢水中的鹽含量，有利于后續廢水生化處理的正常運行。如采用反滲透膜法處理高鹽含量有機廢水要注意二個問題：（a）廢水中的有機物會影響膜的使用壽命，（b）膜清洗廢水會產生二次污染。
（2）高鹽含量廢水具有較高的導電性，可以利用金屬的電化學腐蝕原理，分解廢水中難降解的有機物質，改善廢水的可生化性。
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作者簡介：周文華男畢業于中國紡織大學（現東華大學）環境工程專業本科，工程師，長期從事企業環保管理和項目設計等工作，目前在上?；ぱ芯吭涸O計所從事給排水和環保項目設計工作。
注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。
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