摘要：采用隔油-酸析-水解酸化-UASB 反應(yīng)器-活性污泥-PACT 組合工藝處理高濃度增塑劑生產(chǎn)廢水。工程運(yùn)行結(jié)果表明，廢水CODCr的質(zhì)量濃度從12 000 mg/L 降至200 mg/L，去除率可達(dá)到98.3%。該廢水處理工藝運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)能穩(wěn)定達(dá)到GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

關(guān)鍵詞：增塑劑生產(chǎn)廢水；對(duì)苯二甲酸；正辛醇；酸析；UASB 反應(yīng)器；PACT

宜興市某塑料助劑有限公司以對(duì)苯二甲酸、正辛醇等為原料，生產(chǎn)DOTP、TOT、TOPM 環(huán)保增塑劑，年產(chǎn)增塑劑5 萬t。待處理的廢水主要是生產(chǎn)車間排放水。出水進(jìn)工業(yè)園區(qū)污水處理廠管網(wǎng)，排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行GB 8978—1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 廢水水質(zhì)、水量

設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理能力為化工廢水120 m3/d 和生活污水20 m3/d，共計(jì)140 m3/d。增塑劑廢水具有pH 值高、有機(jī)物濃度高、水質(zhì)復(fù)雜、難降解等特點(diǎn)［1-2］，廢水中含有大量的對(duì)苯二甲酸和辛醇，對(duì)苯二甲酸濃度過高對(duì)生化系統(tǒng)有較強(qiáng)的抑制、毒害作用。

2 工藝流程及特點(diǎn)

2．1 工藝流程

該廢水水質(zhì)特性為油狀懸浮、漂浮有機(jī)物濃度高，CODCr的濃度高，針對(duì)該廢水處理目標(biāo)，要求有較高的CODCr去除率。根據(jù)項(xiàng)目前期的調(diào)研、實(shí)驗(yàn)室分析試驗(yàn)以及小試結(jié)果，結(jié)合工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，廢水處理工藝流程見圖1。

2．2 工藝特點(diǎn)

通過試驗(yàn)及小試可知，經(jīng)過酸析反應(yīng)器后，廢水中的對(duì)苯二甲酸即與廢水分離沉降，通過三相沉降罐將廢水、浮渣、密度大于水的對(duì)苯二甲酸等析出物有效分離，使待處理廢水中的有機(jī)物濃度大大降低，且降低廢水中有害物質(zhì)對(duì)生化系統(tǒng)的抑制和毒害。酸析過程中控制有效酸析沉降環(huán)境pH 值為4．5 ～ 5．0，CODCr最大去除率能達(dá)到60％。在酸析過程中需注意酸度的控制，pH 值太低不利于對(duì)苯二甲酸的析出，同時(shí)由于中和池增加了廢水的總鹽分，給生化系統(tǒng)處理帶來難度。

圖1 廢水處理工藝流程

經(jīng)預(yù)處理后的廢水進(jìn)入生化處理系統(tǒng)，在水解酸化段引入生活污水，在增加綜合廢水可生化性的同時(shí)為廢水的生化處理提供了有效的氮、磷元素，提高了生化系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

厭氧段采用UASB 工藝，在厭氧條件下由多種微生物共同作用，使有機(jī)物分解并生成CH4和CO2。它可分為3 個(gè)階段：水解、發(fā)酵階段；產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸階段；甲烷化階段。厭氧反應(yīng)在自身發(fā)揮作用的同時(shí)，還可為后續(xù)好氧處理創(chuàng)造良好的物質(zhì)條件。

在UASB 反應(yīng)器的上部設(shè)置三相分離器，下部為污泥懸浮區(qū)和污泥床區(qū)，底部為布水區(qū)。該反應(yīng)器還能實(shí)現(xiàn)污泥顆粒化，顆粒污泥自身良好的沉降性能，三相分離器對(duì)污泥具有良好的截留作用，混合液在沉淀區(qū)進(jìn)行分離，污泥可自行回流到污泥床區(qū)，這使污泥床區(qū)能保持很高的污泥濃度。因此UASB 工藝對(duì)高濃度有機(jī)廢水的處理更具有容積負(fù)荷高、CODCr去除效果明顯、抗沖擊能力強(qiáng)、污泥濃度高、產(chǎn)甲烷活性高的優(yōu)勢。

好氧段活性污泥池出水進(jìn)入PACT 反應(yīng)池，對(duì)好氧處理后段進(jìn)行更進(jìn)一步的有效生化降解。PACT 法是將粉末活性炭（PAC）加入活性污泥中的一種廢水處理新工藝。該工藝目前已被廣泛用于處理印染、化工、焦化、煉油、制藥等工業(yè)廢水［3－5］，其特點(diǎn)是PAC 顆粒包裹在活性污泥絮體中，將活性炭吸附生物再生和生物降解有機(jī)結(jié)合，強(qiáng)化了活性污泥絮體的凈化功能，提高了系統(tǒng)的處理能力。通過PACT 池的生化反應(yīng)，在提高有機(jī)物去除率的同時(shí)改善二沉池的出水絮凝效果，以確保出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

剩余污泥濃縮后，經(jīng)板框壓濾機(jī)壓濾成泥餅外運(yùn)處理。該處理工藝具有耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，處理效果穩(wěn)定、操作管理簡單等特點(diǎn)。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）隔油調(diào)節(jié)池。1 座，地下式，鋼砼防腐結(jié)構(gòu)，有效容積為200.0 m3，HRT 為34 h。前端設(shè)施隔油，將廢水中輕質(zhì)有機(jī)物分離。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置潛水?dāng)嚢铏C(jī)1 臺(tái)，通過機(jī)械攪拌均勻水質(zhì)。

（2）酸析反應(yīng)器。1 座，地上式，鋼制防腐結(jié)構(gòu)，規(guī)格Φ 1 800 mm × 6 000 mm，有效容積為10．0 m3，HRT 為1．7 h。酸析過程中pH 值需控制在4．5 ~ 5．0。

（3）中和池。1 座，地上式，鋼砼防腐結(jié)構(gòu)，有效容積為49．5 m3。中和池設(shè)置NaOH（20％）加藥系統(tǒng)，中和池出水pH 值控制在7．2 ~ 7．8。

（4）水解酸化池。1 座，鋼砼結(jié)構(gòu)，為減少占地與土建費(fèi)用，與調(diào)節(jié)池共壁合建，有效容積為130.0 m3，HRT 為22．3 h。

（5） UASB 反應(yīng)器。2 座，半地上式，鋼砼結(jié)構(gòu)，并聯(lián)建設(shè)，有效容積為300.0 m3，HRT 為51．4h，在有效去除有機(jī)物的同時(shí)為好氧系統(tǒng)創(chuàng)造有利條件，CODCr的去除率達(dá)到80％以上，出水CODCr的質(zhì)量濃度小于1 500 mg/L。CODCr容積負(fù)荷為1.8 kg/（m3·d）。

（6）兼氧池。1 座，半地上式，鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為80．0 m3，HRT 為13．7 h，調(diào)整UASB 池出水的氧化還原電位，為后續(xù)好氧反應(yīng)創(chuàng)造有利條件，池底設(shè)置微孔曝氣系統(tǒng)，DO 的質(zhì)量濃度控制在0．4 mg/L。

（7）活性污泥池。1 座，半地上式，鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為80．0 m3，HRT 為13．7 h，兼氧池出水在活性污泥池內(nèi)進(jìn)行有效的好氧降解。DO 的質(zhì)量濃度控制在4．0 ～ 5．0 mg/L。

（8） PACT 池。1 座，半地上式，鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為80．0 m3，HRT 為13．7 h，與兼氧池、活性污泥池推流串聯(lián)，在池內(nèi)加入PAC 以實(shí)現(xiàn)好氧降解。

（9）二沉池。1 座，半地上式，鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為74．0 m3，表面負(fù)荷為0．6 m3/（m2·h）。對(duì)PACT 的出水進(jìn)行泥水分離，廢水進(jìn)入排放池接管，污泥部分回流，剩余污泥排入污泥池濃縮壓濾干化。

（10）污泥池。1 座，半地上式，鋼砼結(jié)構(gòu)，有效容積為40．0 m3，設(shè)計(jì)參數(shù)按污泥產(chǎn)量以及脫水機(jī)操作需求，用于污泥暫時(shí)存貯，具有污泥濃縮消化減容的作用。

4 系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行

4．1 酸析沉降預(yù)處理

在運(yùn)行過程中必須控制反應(yīng)pH 值在4．5 ～ 5．0，pH 值調(diào)節(jié)均勻，避免出現(xiàn)局部紊流及死角的現(xiàn)象，三相分離裝置能有效地分離浮渣、廢水和重組分有機(jī)物。

4．2 UASB 厭氧系統(tǒng)

UASB 厭氧系統(tǒng)的調(diào)試分為接種階段、反應(yīng)器啟動(dòng)階段、負(fù)荷提高階段和穩(wěn)定運(yùn)行階段。

接種階段務(wù)必保持污泥的質(zhì)量濃度在3 ～ 6 g ／L。反應(yīng)器的接種階段是讓污泥開始適應(yīng)水質(zhì)的階段，因此，該階段CODCr容積負(fù)荷不宜過高，保持在0．8 ～ 1．5 kg［CODCr］/（m3·d）即可，保持這樣的負(fù)荷，當(dāng)UASB 的CODCr去除率達(dá)到70％～ 80％，或是VFA 的質(zhì)量濃度小于200 ～ 300 mg/L 時(shí)，標(biāo)志著接種階段結(jié)束。

反應(yīng)器的啟動(dòng)階段是污泥開始適應(yīng)廢水的階段，因?yàn)樵诖穗A段，污泥相對(duì)比較脆弱，所以要注意維持各個(gè)條件的穩(wěn)定，尤其要注意防止廢水發(fā)生酸化。每一次提高負(fù)荷都要嚴(yán)格按照CODCr的去除率達(dá)到70％～ 80％，或是VFA 的質(zhì)量濃度小于200 ～ 300 mg/L 的條件才可進(jìn)行。此階段持續(xù)時(shí)間1 個(gè)月左右，采用間歇進(jìn)水的方式。

當(dāng)啟動(dòng)階段結(jié)束后，調(diào)試進(jìn)入負(fù)荷提高階段。負(fù)荷提高的梯度為每次1 kg［CODCr］/（m3·d）左右，每一次提高負(fù)荷，都必須是達(dá)到CODCr的去除率為70％～ 80％，或是VFA 的質(zhì)量濃度小于200 ～ 300mg/L 的條件才可進(jìn)行，否則，廢水可能發(fā)生酸化。采用連續(xù)進(jìn)水方式，控制UASB 在適當(dāng)?shù)呢?fù)荷下運(yùn)行。此階段應(yīng)循序漸進(jìn)，持續(xù)時(shí)間約2 個(gè)月。

當(dāng)負(fù)荷提高階段結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段，也標(biāo)志著整個(gè)調(diào)試過程的成功結(jié)束。此時(shí)，各個(gè)厭氧反應(yīng)器中的污泥質(zhì)量濃度達(dá)到30 kg／m3 以上，CODCr的去除率大于60％。厭氧系統(tǒng)的出水再經(jīng)過好氧處理，可達(dá)標(biāo)排放。調(diào)試結(jié)束時(shí)處理水量已接近設(shè)計(jì)水量的85％，達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷要求。

4．3 好氧系統(tǒng)z

好氧調(diào)試與厭氧調(diào)試同步進(jìn)行，接種污泥是工業(yè)園區(qū)污水處理廠的剩余生化污泥。用清水和UASB 出水混合后進(jìn)入兼氧和好氧池，同樣遵循厭氧調(diào)試的幾個(gè)階段步驟，好氧調(diào)試的各階段持續(xù)時(shí)間較之厭氧調(diào)試要短得多，正常情況下，30 ～ 45 d即能實(shí)現(xiàn)兼氧、好氧系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

在好氧調(diào)試過程中必須注意負(fù)荷的波動(dòng)，有時(shí)會(huì)突然間產(chǎn)生大量的泡沫，此時(shí)應(yīng)平穩(wěn)控制進(jìn)水負(fù)荷，同時(shí)還應(yīng)注意池內(nèi)的反應(yīng)溫度，如在夏季，則需采取措施降低水溫。好氧調(diào)試期污泥的定期排出也是相當(dāng)重要的。

5 運(yùn)行效果

各處理單元的處理效果見表2。

表2 各處理單元最佳參數(shù)對(duì)污染物的去除效果

6 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

本工程總投資228．45 萬元，其中土建98．60 萬元，設(shè)備129．85 萬元。廢水處理運(yùn)行成本為7．99元／m3，其中電費(fèi)1．69 元／m3，藥劑費(fèi)5．48 元／m3，人工費(fèi)0．82 元／m3。

7 結(jié)語

（1）工程實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，采用酸析沉降－水解－UASB－兼氧－活性污泥－PACT 工藝處理增塑劑廢水是有效的，處理出水水質(zhì)能穩(wěn)定達(dá)到GB8978—1996 三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（2）在酸析沉降過程中應(yīng)著重注意pH 值的控制調(diào)節(jié)。

（3）由于該類廢水原水中基本無氮源和磷源，所以在生化系統(tǒng)運(yùn)行期間應(yīng)該根據(jù)營養(yǎng)配比添加氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)。

（4）好氧系統(tǒng)在運(yùn)行中如出現(xiàn)起泡現(xiàn)象，利用清水噴淋法能快速有效地解決問題。

參考文獻(xiàn)：

［1］吳晟，范偉平，茅燕勇，等．白腐菌和紅平紅球菌共固定化處理增塑劑廢水［J］．化工環(huán)保，2005，25（6）： 432－435．

［2］馮斐，許振良，游文婷，等． Fenton 氧化－水解酸化－活性污泥工藝處理增塑劑廢水工程實(shí)例［J］．給水排水，2009，35（10）：58－60．

［3］周曉霞，孫亞兵，李署，等． PACT 工藝處理PAM 生產(chǎn)廢水的實(shí)驗(yàn)研究［J］．環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2010，4（4）： 817－821．

［4］藍(lán)梅，顧國維． PACT 工藝研究進(jìn)展及應(yīng)用中應(yīng)注意的問題［J］．工業(yè)水處理，2000，20（1）： 10－12．

［5］張玉杰，萬江江. PACT 工藝在合成制藥廢水處理中的應(yīng)用［J］．工業(yè)用水與廢水，2011，42（4）： 86-88．

作者簡介：袁莉萍（1982-），女，江蘇常州人，工程師，碩士，主要從事水處理技術(shù)的研究、環(huán)境影響評(píng)價(jià)及咨詢。

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