樟脑生产废水的治理
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[摘要]介绍采用“多级除油―铁/碳电化学反应―生化反应”等组合工艺处理樟脑废水,处理后COD的去除率可达95%以上,同时可回收大量流失的原料,出水各项水质指标均符合国家标准。
[关键词]樟脑废水治理途径
1前言
建阳青松化工有限公司是一家专业从事林产品生产和加工的企业之一,其主导产品为合成樟脑。该厂工艺废水日排放量为1000t,COD为800～1500mg/l,有时高达5000mg/l以上(表1),外观污浊、气味难闻。该厂的废水主要来源于樟脑的合成过程,由异构、脂化、水解、脱氢及催化剂等工序产生,各车间废水的污染因子和浓度不尽相同,污染物成份复杂,废水中富含松节油(萜烯类混合物)、苯类化合物、樟脑及各种有机中间体等半溶性和水溶性有机污染物,水量和浓度冲击负荷较大。该类废水具有含油浓度高、悬浮物浓度大、COD值较高的特点,且含有多类难降解物质和对生化处理有抑制作用或毒性的物质,可生化性极差,属较难处理的有机废水之一。
表1废水水质情况
名称 水量(m3/d) COD(mg/l) BOD(mg/l) SS(mg/l) pH 石油类(mg/l) 备注
樟脑废水 1000 800～5000 150～800 300～1000 8～10 1000 间歇排放
2处理机理
2.1 多级除油(脂)
樟脑废水中含有相当数量流失的油品,如原料油和重油等。这类油品在废水中以浮油、乳化油和半乳化油等形式存在。该类废水的排放,既浪费原料,又造成严重的环境污染。因此,该部分油品应尽可能回收利用,以减轻污染负荷,降低治理成本,提高后续处理的稳定性。
2.1.1隔油池
废水通过自然静置,相对密度小于1、粒径较大的油品杂质上浮至水面,与水分离,相对密度大于1的杂质则沉于池底。因此,隔油池又是沉淀池,但以隔油为主。隔油池以采用普通平流式隔油池或平行板式隔油池为宜,浮油由池尾集油器收集回用。
2.1.2加压溶气气浮
气浮分离技术是将空气与水在一定的压力条件下混合,使气体极大限度地溶入水中,然后把所形成的压力溶气水通过专用的溶气释放器释放,从而将溶解于水中的空气以极细微的气泡形式释放出来,气泡与水中的悬浮物充分接触、粘附,并在浮力作用下上浮至水面,形成浮渣,通过刮渣机刮除,从而达到净水和回收油品的目的。
该部分以二级加压溶气气浮工艺为主,其中一级仍以回收油品为主要目的,二级辅以一定量的混凝剂和助剂以进一步提高气浮分离效率。
通过上述多级除油(脂),污水中95%以上的油(脂)可得到有效地去除和回收,悬浮物基本除尽,COD可降至300～500mg/l,处理效果显著。但出水水质离达标排放还有一定差距,废水的可生化性有待提高,因此必须作进一步处理。
2.2 铁/碳电化学反应
在酸性气条件下,污水溶液中能形成较好的还原条件,污水中的金属铁和焦碳可发生电化学反应,生成的铁、新生态的Fe-2和原子H都具备很强的还原能力,而产生的二价铁离子具有纯度高、活性强、混凝性好的特点。
阳极(Fe):Fe-2e Fe-2
阴极(C):酸性条件:2H++2e2(H) H2
酸性充氧条件:O2+4H++4e2H2O
上述电化学反应可有效破坏溶液中分散的胶体杂质的稳定体系,胶体粒子向相反电荷的电极移动,沉积或吸附在电极上,再通过沉淀可达到去除污水中悬浮态和胶体态的有机污染物的目的,极大地提高废水的可生化性能。
2.3 生化处理
生化处理是去除污水中溶解性有机物、降低COD的有效途径,具有操作管理简便、运行稳定、费用低廉等特点。
生化处理首先利用运行能耗极低的前置兼氧工艺,通过兼氧微生物良好的水解酸化作用,可将污水中的大分子、难降解的有机物分解为小分子有机物,如有机酸和醇类等。同时可调节污水的营养比,进一步提高废水的可生化性。后段生化处理以抗冲击负荷能力较强、运行灵活的SBR(改良)工艺为主,利用微生物的新陈代谢作用,在好氧条件下,将污水中有机物分解成二氧化碳和水。
3设计工艺流程
3.1 工艺流程(见图1)
图1处理工艺流程示意图
3.2 工艺流程介绍
废水经厂区排污管网收集,汇集于格栅隔油池内,经池前格栅拦截去除粒径较大的悬浮物后,通过自然静置浮上法去除浮油;出水自流进入预调节池,通过预气作用,对废水进行水质均衡和预氧化。
由一级污水提升泵将废水提升至二级气浮系统,进行污水的深度除油。气浮采用加压溶气气浮工艺,一级气浮以回收油品为主,二级气浮通过调整pH至适当范围(9～10)、投加絮凝剂(聚合硫酸铁),以进一步提高除油效率。两级气浮的联合使用,可最大限度地提高除油效率,油(脂)的去除率可达到95%以上,COD的去除率可达50%～75%。
气浮出水加入浓硫酸调整pH至3～5后,溢流进入铁/碳反应器,在有氧和酸性条件下进行电化学反应,出水补充适量助凝剂(石灰乳)调节pH至中性,并经沉淀池静置沉降,出水自流进入缓冲水池,沉渣排入污泥池。通过这一过程,废水的COD可得到进一步的降解,同时可改善废水的可生化性。
由二级污水提升泵将缓冲池废水提升至生化反应系统,在前置厌氧池中进行水解酸化作用,同时补充适量的氮、磷等营养物质,使污水营养均衡。在好氧生化阶段,好氧微生物将废水中有机污染物彻底降解,并在该阶段内进行泥水分离,上清液由专用、高效滗水器定时定量排放,剩余污泥排入污泥池。
4工程结果和讨论
4.1 处理效果
樟脑生产废水经上述工艺处理后,各项指标均可达到设计的预期目标,见表2。大量流失的原料可得到有效的回收利用(回收率可达95%以上),COD去除率可达95%以上,出水清澈透明。
表2废水处理效果一览表
名称 COD(mg/l) BOD(mg/l) SS(mg/l) pH 石油类(mg/l)
进水 出水 进水 出水 进水 出水 进水 出水 进水 出水
格栅隔油池 1000 700 350 / 700 350 8～9 8～9 1000 700
二级气浮 450 / 70 6～7 50
铁/碳反应 300 / 50 7～8 25
生化反应 50 16 35 6～9 3.5
去除率(%) 95 97 95 99
排放标准 100 20 70 6-9 5
4.2 樟脑废水含有大量以浮油、分散油和乳化油等形式存在的原料和产品中间体,因此除油效果的优劣是该类废水治理能否成功的关键。气浮分离技术是一种非常适合于处理该类废水的水处理工艺,该工艺不仅可有效地去除污水中比重和水相近的悬浮物质,同时还可去除水中的胶体物质,降低COD等各种污染指标。与其它工艺相比,气浮分离技术具有投资省、占地小、操作维护简单、运行费低廉的特点,且便于废弃物的回收和利用。
4.3 药剂的选择
根据实验室小试结果和工艺调试经验可知,气浮混凝沉降过程中选用聚合硫酸铁为混凝剂效果最佳。采用有氧(空气)混合搅拌,在碱性条件下,可加速Fe2+离子的氧化、形成吸附能力极佳的胶核,从而提高气浮效果。中和剂以熟石灰(Ca(OH)2)为佳,其不仅价廉易得,还可作为混凝反应的助凝剂,使用时配制成5%-10%的石灰乳,由计量泵定量投加,每吨水投药量约为9克。
4.4 各部分pH调整,采用在线pH计自控运行,可避免人为因素造成的影响,最大限度地发挥处理工艺的效益。
5结语
该工程的运用是成功的,工艺的选择是合理的,各项出水指标均可达到《污水综合排放标准》中要求,具有投资省、运行维护方便、自动化程度高、出水水质稳定等特点,整个系统工程经济技术指标较合理。
参考文献:
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