化工废水处理技术

化工废水处理技术

化工废水处理技术n盈峰环境技术部二O一七年五月目录一．化工行业分类及化工废水特1.1.化工行业分类...........................................................................11.2化工行业水质特点.....................................................................1二．化工废水难降解有机污染物,种类2.1废水中的难降解有机污染物质.............................................2..2.2废水中有毒、生物抑制物质...................................................2三．化工废水治理思路n3.1化工废水治理现状....................................................................33.2化工废水治理思路3.2.1生产源头降低排污.....................................................33.2.2组合工艺治理.....................................................................3一．化工废水预处理方法4.1电化学氧化法................................................................................44.2催化氧化技术...............................................................................5二．化工废水生物强化技术5.1高浓度活性污泥法......................................................................6..5.2生物增效技术..............................................................................6.5.3粉末活性炭法................................................................................7n一．化工废水深度处理方法6.1芬顿氧化法...................................................................................86.2过滤法.............................................................................................86.3混凝沉淀法...................................................................................8..七.化工园区废水治理工程实例7.1苏北某化学工业园污水处理工程.............................................9n一、化工行业分类及化工废水特点1.1化工行业分类按门类分为三类:无机化学工业，石油化学工业及精细化工行业。1.2化工废水特点化工废水定义很广，农药废水，氮肥废水，化工制药废水，化纤废水，煤化工废水、石油炼化废水，采油废水均属于化工废水。化工废水污染物来源于生产过程中化工原料的不完全反应，反应过程中的副产物以及进入废水中的产品。化工生产的多样性决定其废水水质特点：①．氮、磷类营养物质较多。如化肥，钢铁，医药，玻璃制造等生产过程中均排放大量高氨氮废水。农药行业排放高磷废水。②．有机污染物浓度高。③．高盐度。染料工业，化工农药，石油炼化等行业排放高含盐废水。④．毒性及生物抑制性。石油化工，化肥等行业废水排放中含硫化物，酚类化合物，多环芳烃，多氯联苯，氰化物，重金属。⑤.PH值不稳定。自2008年开始越来越多的化工企业进驻化工园区，由零散生产走向集中。废水处理模式也改为---先由企业预处理至接管排放标准，再由管网收集后送至化工园区污水处理厂，最终由污水处理厂处理至达标排放。各类化工废水集中后，水质将变得更复杂。二、化工废水中难降解物质，有毒、生物抑制性物质10n2.1难降解有机污染物1989年4月环境保护总局发布适合我国国情的“水中优先控制污染物”名单，俗称“黑名单”，黑名单包括了14大类68种化学污染物，其中有机物58种。化工废水中性质复杂有机物“身现”其中。①.多环芳烃类化合物难生物降解物质，常见于石油化工废水中。②.杂环类化合物化工废水中常见污染物，难于生物降解，出现于石油化工及焦化废水，染料废水，橡胶废水，农药废水及化工制药废水。③.有机合成高分子物质常见于合成农药，合成染料，合成洗涤剂生产废水中。④.有机氯化物常见于农药化工废水。2.2具有生物抑制性，有毒物质①.氯代芳香族化合物代表物有二噁英，多氯联苯，多见于染料废水，农药废水及染料中间体加工废水。不仅难于生物降解，且具有毒性及“三致”作用（致癌，致畸，致基因突变），是一种污面很广的难降解污染物。②.芳香族硝基化合物见于杀虫剂、炸药、染料及其他化工产品的生产。10n③.芳香胺类化合物代表物有苯胺，广泛应用于印染、塑料、油漆、农药和医药等工业，属于有毒及“三致”物质④.有机氰类化合物，出现于石油化工，人造纤维废水中。⑤.酚类化合物常见氯代酚，硝基酚。有一类别的无机物，高浓度时对微生物有生物抑制作用，如氨氮（<200mg/L）含盐量（<1%），硫化物（S2-<30mg/L）,硫酸盐（<1000mg/L）,氯离子（<4000mg/L），石油类（<50mg/L）二、化工废水治理思路3.1化工废水治理现状整体来说，目前化工废水处理技术落后于蓬勃发展的化工业生产。主要在于化工废水的复杂性，加上人们对特殊污染物质的治理手段研究不够，生化法一类常规处理手段的效果有限，造成很多化工企业难以做到达标排放。3.2化工废水治理思路3.2.1生产源头降低排污包括两方面：①生产企业实行清洁生产，提倡使用低毒无毒生产原料，提高原料利用率，实行废物利用，从生产过程中降低污染物排放。10n②.企业内部预处理。园区企业需要对废水进行预处理，水质达到接管标准，才能排入园区下水管网。预处理水污染控制的重要环节，厂内预处理因水量小，水质相对单一，技术难度和处理投资成本相对较低。预处理应采取：“清污分流，分质处理，重点观注”的原则。除了关注简单指标如COD,悬浮物，PH值，通过相应处理调整。对于化工生产废水中有毒，有生物抑制性的特征污染物，应在厂内预处理段单独收集，重点处理。3.2.2组合工艺处理工业废水处理工程，采用组合处理工艺仍是通行做法。预处理+生物处理+深度处理仍是常见模式。好的处理工艺应具备这样的特点①生化处理因运行成本低，产生二次污染少，应始终作为处理工艺中的主角；②尽量提高生化段效率，降低预处理及深度处理段负荷，以节省运行成本。预处理是对生化处理的保护，目的仍是保证生化段运行。通过预处理段对水质调整，难降解物质减少或者消除，可生化性提高。深度处理是生化处理的补充，通过混凝沉淀，过滤，高级氧化等工艺进一步降低残留的COD，悬浮物。四．化工废水预处理技术生产企业里预处理的目标是水质达到接管标准；工作方向是消减污染物质浓度，消除废水中有毒，有害物质。集中式污水厂预处理，因污染物浓度已大幅降低，其预处理应更多观注难生物降解物质的处理，提高废水可生化性，保障后段生化系统运行。预处理方法有中和调节，混凝沉淀，隔油，气浮，高级氧化，吸咐，电解，萃取，微电解，膜分离，过滤等。4.1电化学氧化法10n此法在化工废水预处理中已有较多应用。其原理是为：阳极发生氧化反应产生强氧化剂（如氯气，次氯酸），强氧化剂使难降解有机物分子结构发生改变，转化结构更简单的物质，从而提高废水可生化性。与湿式气化法，临界氧化法需要高温高压的反应条件不同，电解氧化法常温常压即能进行，能量效率高，不产生二次污染，被称为清洁处理工艺。浙江丽水某化工厂，主要生产以苯硫酚为代表的医药中间体，生产过程中有多股高浓废水和大量冲洗废水排放。原水B/C=0.015,含苯5mg/L,甲苯5.6mg/L，预处理采用铁碳微电解+催化氧化法，经过预处理B/C由0.015提升至0.15。浙江丽水某化工厂污水处理流程图4.2催化氧化技术催化氧化技术包括光催化氧化法，臭氧催化氧化法，10n光催化氧化法通过紫外光激发氧化，促使O2，H2O2离解出OH-自由基，在预处理中能分解多氯联苯，氯代有机物等。臭氧催化氧化法，起作用的仍然是OH-自由基，OH-自由基是最活跃的氧化剂之一，反应速度快，能无选择性地与有机污染物反应，破坏其分子结构，甚至完全消解。臭氧氧化法可用于预处理段，也可用于深度处理段。臭氧对有机物的氧化效果很好。缺点是要配备专业的臭氧发生设备，反应后的尾气需要收集处理。工程上臭氧的发生与处理装置还存在低效，价高的问题。五．化工废水生物强化技术生物处理法具有效率稳定，运行成本低，技术成熟的特点，目前仍然是工业污水处理首选方法；化工废水生物处理仍沿用厌氧+好氧的组合模式。常见厌氧工艺有水解酸化池，脉冲厌氧流化床,UASB,厌氧膨胀颗粒污泥床，IC等；厌氧按厌氧代谢深入程度分为初级厌氧和深度厌氧，水解酸化即是一种初级厌氧，微生物为水解菌，酸化菌，主要为提高废水B/C，并不追求COD去除率。深度厌氧如脉冲流化床，IC等，产甲烷菌将初级厌氧产物如有机酸，有机醇分解为甲烷，二氧化碳和水，有机物得到彻底无机化，可获得较高的COD去除率。好氧工艺为活性污泥法，生物接解氧化法。具体有氧化沟，AO，A2O,SBR,曝气生物滤池等，为获得好的效果，常辅助使用一些生物强化技术。5.1高浓度活性污泥法普通活性污泥法污泥浓度2~4g/L，高浓度活性污泥法保持在5~10g/L10n水平特点是高生物量，低负荷，很少或者不排剩余污泥。通过高污泥浓度，高泥龄，使世代期长，比增长速率很小，能分解难降解有机物的微生物有了留存于系统中的可能，为好氧菌对难降解物质的分解成为可能。高污泥浓度增加二沉池进水的固体负荷，高泥龄又引发活性污泥沉降性能的降低，代价是二沉池沉淀效果降低，这限制了高浓度活性污泥法的应用。直到MBR生物膜出现，为高浓度活性污泥法的应用提供了条件，它以半透膜选择透过性实现泥水分离，将SRT与HRT完全分开，污泥浓度平均达到9~12g/L。5.2生物增效技术生物增效技术是工业废水处理领域很实用技术，已有许多难处理工业废水治理的成功案例。技术原理是实验室筛选培育出能降解某种特定污染物质的菌株或降解特定污染物的生物酶，并配以生物工程大规模生产成为商品，在污水日常运行中定期投放生化系统中，人为改变生化系统微生物菌落结构，使生化系统具有降解某种特定污染物的能力。普通生物处理微生物菌群是通过自然筛选建立的，而生物增效则是通过外力投加补充，强制建立适应水质的微生物菌群，目的在于提高复杂废水生化系统去除率。该方法适宜于处理含有难降解物质的废水。10n湖南骏＊浆纸责任有限公司是一家年产40万吨漂白硫酸盐浆板的制浆企业，08年建成一套3.5万吨/天污水处理设施，主要处理工艺为：初沉池--AB法--浅层气浮，A段为缺氧吸附段，B段为氧化沟，进水水质COD≦1500mg/L,BOD≦400mg/L,出水以约定标准COD≦400mg/L,BOD≦250mg/L送至园区污水处理厂集中处理。该企业原水污染物以难生物降解物的木质素，纤维素等为主。存在生化段去除率偏低，气浮段运行成本高的问题。夏季氧化沟水温超过43度，污泥难以沉降，气浮段运行难度很高。氧化沟于2013~2015年采取生物增效强化措施，以在线生物增效技术，通过连续向回流污泥投放生物促生剂，夏季投放耐高温菌种，促进氧化沟生物菌群活性增强，获得了预期的效果，生化段COD去除率达到78%，生化污泥沉降性能恢复，个别时段二沉池出水即能达到排放标准。5.3粉末活性炭法将活性炭配成碳浆连续投放于活性污泥系统进水端，在初期吸咐段，利用粉末活性炭优良的吸附能力，吸咐大量污染物积聚在其外表面，降低混合液中有毒难降解物质浓度，从而减轻有毒物质对微生物的抑制作用。在氧化阶段，好氧菌消解活性炭表面吸咐的有机物使活性炭得以再生。二沉池泥水分离后，活性炭随回流污泥返回好氧池。粉末活性炭法在化工废水中处理中出现较多应用，该技术上海化学园区污水处理厂，江苏泰兴化工开发区污水处理厂、上海桃浦污水处理厂等污水处理项目都有良好表现。六．化工废水深度处理技术10n深度处理是对生化处理出水水质的强化。深度处理也常用组合工艺，常用方法有混凝沉淀、气浮、高级氧化、吸附、膜分离工艺等。大型污水项目常用到混凝沉淀，过滤，高级氧化。吸附、电解、膜分离适用于小水量的工程。6.1芬顿氧化工艺芬顿氧化法原理为：酸性条件下以[Fe2+]为催化剂，促使H2O2离解出[OH-]自由基,[OH-]自由基具有很强的氧化性，能无选择地与废水中有机物质反应，将有机物彻底氧化二氧化碳和水。芬顿氧化工艺即可用于预处理也可用于深度处理,用于深度处理段，最后消解顽固的溶解性COD。芬顿氧化工艺的优点是COD去降率高，对反应条件，设备要求不高，缺点是操作较复杂，污泥量多，运行成本高，需考虑构筑物与设备防腐。6.2过滤技术过滤法常用于降低污水中SS，并对总磷去除有帮助。深度处理常用过滤工艺有V型滤池，D型滤池，滤布转盘滤池，精密过滤机等。均能取得出水SS浓度低于10mg/L,个别能达到5mg/L的水平,6.3混凝沉淀混凝沉淀法是污水处理常见方法。铁盐，铝盐水解后产生大量不稳定的氢氧化物絮状物，通过电性中和和吸咐架桥作用，使废水中以胶体状态存在的大分子有机物质脱稳变成固状物，自废水中析出。混凝沉淀工艺即可用于预处理段，也可用于深度处理段。具有技术成熟，操作简便，去除率较高,设备要求低的优点。缺点是成本高，污泥量大。常见混凝剂为各类铝基，铁基无机高分子物质。10n七．化工园区废水处理工程实例7.1苏北某化学工业园区污水处理工程该化工园区以生物医药，染料工业等精细化工为主。①处理工艺流程处理工艺流程图②进、出水水质标准设计进水水质：CODcrBOD5SSPHTDS氨氮磷酸盐硫化物10003004005~880002511出水执行综合排放标准BG8978-1996一级标准。CODcrBOD5SS色度氨氮磷酸盐100207050150.510