生物—化学氧化组合工艺在废水处理中的应用
随着医药、农药、印染等行业对化工中间体需求的提高，精细化工行业迅速发展，并由此产生了大量的有机废水。这种有机废水成分复杂，COD、含盐量很高，可生化性较差，处理难度很大，一般都得不到有效处理。在现有的处理技术中，有的采取传统单一的生物方法处理，有的采用絮凝沉淀等物化方法处理，也有的采用电化学或膜技术处理，但是从实际的处理效果看，上述各种方法均不理想。
某有机合成企业每年生产医药中间体50 t，废水排放量280 t/d。笔者与企业共同合作，结合其废水特点和水质情况，选用脱盐＋厌氧＋好氧＋曝气生物滤池（BAF）＋臭氧氧化组合工艺对该废水进行处理后，出水达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）中二级排放标准要求。
1 废水的水质、水量
该企业的废水种类复杂，成分多，其高浓度有机含盐废水为间歇排水，不仅含有生产中使用的有机溶剂，还含有生产过程中添加的酸、碱、盐等，水质变化较大。根据废水水质的特点，将全厂生产废水分流为高COD 含盐废水和其他废水两大类，分别用两根排水管道排至废水处理站。该废水处理工程的设计处理量分别为：高COD 含盐废水80 m3/d，其他工艺及厂区生活污水200 m3/d。废水分类、水质、水量情况及排放标准见表1。
表1 废水的水质及水量
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2 废水处理工艺流程和主要处理单元
2.1 废水处理工艺流程
根据该有机合成废水的水质特点，综合考虑系统的先进性、工艺的成熟性、运行的可靠性、占地面积、抗冲击负荷、最终出水质量、污泥处理、运行成本、系统对周边环境的影响等多重因素，最终确定了废水处理组合工艺为：调节＋脱盐＋厌氧＋好氧＋曝气生物滤池（BAF）＋臭氧氧化。工艺流程见图1。
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图1 废水处理工艺流程
由图1 可见，生产工艺中盐水洗涤排出的高COD 含盐工艺废水，平均盐质量分数7%左右，这部分水由专用管线离心泵打入含盐集水池，经絮凝预处理除去大部分固体有机物，再经三效脱盐、脱溶系统除盐后，进入污水站调节池合并其他污水进入生化系统处理。洗釜、冲洗地面水和工艺废水自污水管进入污水站调节池合并其他污水进入生化系统处理。生活污水经化粪池处理后，进入污水站调节池合并其他污水进入生化系统处理。
2.2 主要处理单元及特点
（1）集水池。高COD 含盐废水种类多，成分复杂，水质、水量变化较大。集水池收集高COD 含盐废水，进行水量与水质双重调节。
（2）脱盐系统。高COD 含盐废水含有大量的无机盐。废水中无机盐含量远远超过相关的排放标准，且无机盐的存在对后续的生化处理系统很不利，故必须对废水中的无机盐进行有效的处理。脱盐系统先在85 ℃对废水进行粗馏，去除大部分的有机污染物，再蒸发浓缩结晶，去除无机盐，所得废盐（因含有大量的杂质）经煅烧后，回用于生产工序；蒸发后的水相经冷凝后，排入调节池，与其他废水混合后，进行生化处理。
（3）调节池。调节池收集其他废水，包括洗釜、冲地面废水、水喷泵用水、生活用水和经预处理、脱盐处理后的废水等。这些废水混合后在调节池中进行预曝气，均衡水质。
（4）上流式厌氧污泥床过滤器（UBF）。厌氧反应器的去除效率取决于颗粒污泥的质量。颗粒污泥的质量不仅与厌氧反应器进水的水质有关，也与厌氧反应器的气、液、固三相混合接触方式密切相关。本方案采用的UBF 是一种改进型厌氧反应器，不仅占地面积小，具有污泥颗粒化程度高和颗粒污泥密实度高的优点，而且处理效率高，抗冲击负荷能力强，运用效果稳定，其COD 去除率在80％以上。
（5）好氧接触氧化池。经厌氧处理后的出水进入好氧接触氧化池，进行好氧生物处理。
（6）管道混合器。为了去除部分COD 和提高废水的可生化性，为后续生化处理创造更为有利的条件，需要在管道混合器中实现无机混凝剂与有机絮凝剂异步反应。根据厂方排放废水情况选择投加于管道混合器中的无机、有机絮凝剂分别是聚氯化铝铁和聚丙烯酰胺。
（7）曝气生物滤池。曝气生物滤池采用生物陶粒料，其集生物反应与生物过滤为一体，尤其适用于厌氧之后的好氧处理工艺。由于厌氧处理出水可生化性很差，必须对好氧工艺加以强化方可实现达标。就本项目而言，曝气生物滤池是一种合适的选择。曝气生物滤池的填料拥有数倍于普通曝气池的生物量，故在可生化性很差的条件下依然能够达到所需的有机物去除效果，而且由于填料的分散作用和截滤作用，其不仅对空气中的氧利用率很高，出水基本不带悬浮物，出水水质好，而且耐负荷冲击能力强，不发生污泥膨胀。
（8）臭氧发生器。用臭氧发生器产生的臭氧对生物处理的出水深度化学氧化，确保出水达标排放。
2.3 主要构筑物及工艺参数
本工程主要构筑物为集水池、调节池、UBF、好氧接触氧化塔、曝气生物过滤器、反冲洗排水收集池、沉淀池、臭氧氧化反应器等，其设计参数见表2。
表2 主要构筑物及设计参数
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3 工程运行
3.1 工程竣工验收监测结果
废水处理设施运行效果见表3。
表3 废水处理设施运行效果
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由表3 可知，预处理阶段对高浓度含盐废水COD、SS 的去除率分别为72.8%、64.6%；生物处理和臭氧氧化对混合废水COD、SS 的总去除率分别为96.1%、94.4%。
3.2 工程运行费用
工程运行费用包括：（1）电费。用电量8 kW·h/t，电价以0.56 元/（kW·h）计，则电费共4.48 元/t。（2）蒸汽消耗费用。需消耗蒸汽0.12 t/t，蒸汽单价按157 元/t 计，则蒸汽消耗费用为18.84 元/t。（3）药剂费用。需投加聚氯化铝铁1.4 kg/t，聚丙烯酰胺0.08kg/t，二者单价分别为2 元/kg 和40 元/kg，则药剂费用分别为2.8、3.2 元/t。（4）其他费用。修理费0.4元/t，人工费8.8 元/t。可以计算出总的废水处理费用为38.5 元/t。
可见采用脱盐＋厌氧＋好氧＋BAF （曝气生物滤池）＋臭氧氧化组合工艺处理高COD、含盐且难生化的有机废水取得了成功，不仅技术成熟、可靠，处理效果稳定，耐负荷冲击性强，工艺组合合理，工程总投资和运行费用适中，并且能保证废水达标排放，具有广泛的应用前景。
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［作者简介］李纯茂（1963—），2006 年毕业于厦门大学，博士。
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