实例探讨化工废水处理工程设计

1概述

化工废水处理工程设计的技术难度要比城市污水厂大得多。而且，化工废水门类复杂，专门设计规范较少，从事设计的单位既有各类设计院，研究所，又有众多的环保公司，水平相差很大。加上行业管理的原因致使现有的工程设计水平相差很大。相当多的工程问题很多，教训深刻。而设计阶段存在的问题以及施工中的问题，会在运行调试阶段突击表现出来，致使许多工程难以顺利验收交接。废水处理能否达标，设计是关键，现就某化工集团的废水综合治理对工程设计加以讨论。

2工程设计

2．1总体设计原则

化工厂废水包括拉丝车间废水、复材车间废水、合成车间废水、涂料车间废水、生活污水等。按照水质特点，该集团废水可以分为三类：

(1)第一类废水包括聚酯废水、粘结剂冲洗水、浸润剂、固化剂和促进剂生产废水，为高浓度COD废水，COD的质量浓度为2300～86400mg／L，水量为100t／d。

(2)第二类废水是除生活污水之外的生产废水，包括各车间冲洗水等，为中等浓度COD废水，COD的质量浓度为790～960mg／L；水量大，为1900t／d，占总废水量的73％；pH值为4．0～8．0；

(3)第三类为生活污水，水量为600t／d，pH值为6～9，COD浓度低，易于生化处理。

化工厂每个部门的废水性质差别较大，这给综合处理带来了难度。废水如果全部混合处理，将大大提高处理成本和基建投资。尤其是第一类废水，COD浓度高，需要经过有效的预处理后才能与其它废水混合处理。对有机废水进行处理时，应根据废水中有机物含量的不同，选择不同的处理工艺。废水处理工艺的选择关系到废水处理工程的建设投资、运行成本的高低、污水站出水水质、运行管理是否方便可靠等诸多方面。本着处理达标、便于管理、降低成本、避免二次污染的原则，根据水质和废水排放车间距离，将废水分为两类，分别进行预处理后与生活污水进行混合处理。

2．2处理工艺选择

2．2．1高浓度有机废水预处理方案

目前国内外对高浓度有机废水的处理方法主要有厌氧生物法、湿式氧化法和高温焚烧法三类[1]。在综合比较技术经济等方面后，选择厌氧生物法作为高浓度有机废水的预处理方案。

2．2．2中浓度有机废水预处理方案

中浓度有机废水呈乳化状，透明度低，外观乳白色。由于废水呈乳化状，给后续处理带来了难度，因此需要对第二类废水进行破乳预处理。目前最常用的破乳法是化学法破乳[2]，即向乳化废水中投加凝聚剂胶体，吸附油珠，并通过絮凝产生矾花等物理化学作用或通过药剂中和表面电荷使其凝聚，再加入高分子物质作为助剂起到架桥作用达到絮凝。然后通过排除含油污泥的方法将油去除。该法产生的絮体大、沉降性能好，并且药剂用量少、产泥量少。

2．2．3综合废水处理方案

本工艺采用水解酸化-两级复合式接触氧化作为综合废水处理工艺。水解酸化工艺具有以下优点：①可大幅度地去除废水中悬浮物或有机物，有效减少后续好氧处理工艺的污泥量，从而缩小设备容积。据报道，水解酸化-好氧工艺的总容积不到单独好氧工艺的一半[3]；②产泥量远低于好氧工艺(仅为好氧工艺的1／10～1／6)[4]，污泥已高度矿化，易于处理；③有效提高废水的可生化性，缓冲进水负荷的变化，从而为后续好氧处理创造稳定、良好的进水条件；④运行费用低，对水中有机物的去除可大大节省好氧段的需氧量，从而节省整体工艺的运行费用。

经过预处理水解酸化处理后，已经去除了废水中大部分的COD，但是仍达不到纳入市政排水管道排放的要求，因此需要进入好氧反应池，进一步去除有机污染物，直到达到排放要求。本设计采用两段复合式接触氧化法作为好氧处理工艺。两段复合式接触氧化法与传统的活性污泥法、生物滤池法相比，具有以下明显的优点：①处理效率高，系统耐冲击负荷强，运行稳定性好；②产污泥量少，不易发生污泥膨胀；③反应器中微生物浓度高、泥龄长，对于难降解的有机物具有较强的分解能力；④水力停留时间短，在处理相同水量的情况下，反应器体积小，占地面积少；⑤工程投资少，设备简单易操作，运行费用低，综合能耗低。

2．3工艺流程确定

化工厂废水处理工艺流程如图1所示。


图1废水处理工艺流程

3主要构(建)筑物设计参数

(1)调节池1。钢筋混凝土结构，1座，尺寸为3．5m×3．5m×4．5m，HRT=12h。

(2)调节池2。钢筋混凝土结构，1座，尺寸为10．0m×10．0m×5．0m，HRT=10h。

(3)初沉池。钢筋混凝土结构，1座，尺寸为6．5m×6．5m×4．5m，表面负荷为1．86m3(m3．h)。

(4)厌氧反应器。钢筋混凝土结构，半地下式，l座，尺寸为12．0m×12．0m×8．5m，有效水深8m，停留时间4d。

(5)水解酸化池。钢筋混凝土结构，半地下式，1座，尺寸为l5．0m×10．0m×4．5m，HRT=7h，污泥质量浓度为4~6g／L。

(6)两级复合式接触氧化池。尺寸为40．0m×15．0m×4．5m，沿池长设4个廊道。一级接触氧化HRT=16h。二级接触氧化HRT=10h。

(7)二沉池。钢筋混凝土结构，半地下式，1座，尺寸为10．0m×10．0m×4．5m，表面负荷为1．08m3／(m2．h)。

(8)污泥浓缩池。钢筋混凝土结构，半地下式，1座，尺寸为l0．0m×2．5m×4．5m，固体负荷30kg／(m2•d)，污泥固体质量浓度8kg／m3。

4废水调试与运行结果

在调试过程中发现各预处理车间的水质、水量变化都比设计时高，考虑到方案的主体工艺是生化处理，对废水的水质水量变化十分敏感，在调试时采取了同步结合分步的调试法，即先调试预处理单元，再调试综合废水生化处理单元：而物化预处理单元和厌氧预处理单元采取的是同步调试。由于厌氧处理对水质稳定性要求较高，调试周期较长。因此是决定调试周期和调试效果的关键环节。为减少厌氧反应器的调试周期，厌氧反应器内接种污泥采用外购颗粒污泥，除此之外，调试时还采取车间加药预处理的方式以降低高浓度废水的毒性和浓度。预处理调试成功后．再调试生化预处理单元和综合废水生化处理。接种污泥取自该集团老厂区污水处理厂，这些污泥菌种对厂区废水已经具有一定的适应性，因此调试周期大为缩短。各主要单元对污染物的去除效果如表1所示。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

表1各单元对污染物的去除效果

调试周期约8周，之后投入试运行。日常运行期间厌氧反应器对COD去除率稳定在80％以上。水解酸化池对COD去除率在20％以上，但对SS去除率超过80％；两级接触氧化对COD具有多级屏障的功能，保证工艺具有较高的抗冲击负荷能力。

5.结论

采用厌氧生物法对其中的高浓度废水进行预处理．再与其它废水混合采用以水解酸化两级复合式接触氧化为核心的废水处理工艺．可实现化工集团工业废水的达标排放，并有效降低处理费用。