周 鵬

（廣西桂貴環(huán)保咨詢有限公司廣西貴港537100）

電致三維三相流化氧化+水解酸化+MBR處理火工藥劑生產(chǎn)廢水的工程實踐

周 鵬

（廣西桂貴環(huán)保咨詢有限公司廣西貴港537100）

采用電致三維三相流化氧化+水解酸化+ MBR工藝處理火工藥劑生產(chǎn)廢水，工程實踐證明：處理后出水優(yōu)于《兵器工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)-火工藥劑》（GB 14470.2-2002），達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級標(biāo)準(zhǔn)；CODCr＜100mg/L、硝基酚＜1mg/L、SS＜20mg/L、硫化物＜1mg/L、色度＜50倍；處理出水可以直接回用與生產(chǎn)或綠化。

三維三相流化氧化；火工藥劑；二硝基重氮酚；MBR

1 工程概況

火工藥劑二硝基重氮酚、三硝基間苯二酚等生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的廢水，這類廢水主要污染物為化學(xué)需氧量（COD）、硝基酚類、色度、懸浮物、無機鹽等，而硝基酚類含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)和硝基基團，化學(xué)穩(wěn)定性極高且具有毒性，是一種高濃度難生化有機廢水[1]。

目前已進入生產(chǎn)性應(yīng)用的方法有：活性炭吸附法、電解法、鍋爐蒸發(fā)法、臭氧氧化法、沉淀法。這些方法都存在以下問題：運行費用高或處理出水達(dá)不到《兵器工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)-火工藥劑》（GB 14470.2-2002）的要求。此外，人們還利用電、超聲波、紫外光或化學(xué)方法，在一定條件下，產(chǎn)生羥基自由基，使硝基酚類礦化，變成無機鹽。但是這些方法大多數(shù)處于試驗階段，尚未進入生產(chǎn)性應(yīng)用[2]。

貴州某民爆企業(yè)主要生產(chǎn)二硝基重氮酚和三硝基間苯二酚，生產(chǎn)廢48m3/d，設(shè)計最大處理能力60m3/d。根據(jù)建設(shè)項目環(huán)境影響評價及其批復(fù)文件，出水執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級標(biāo)準(zhǔn)，廢水處理后回用于車間設(shè)備清洗、地面沖洗、綠化等，具體廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。經(jīng)分析該廢水的特點和對比處理試驗效果，從處理效果和處理成本等綜合考慮，決定采用酸析還原絮凝沉淀—電致三維三相流化氧化—水解酸化—MBR膜生物反應(yīng)器工藝（見圖1）。

圖1 火工藥劑生產(chǎn)廢水處理工藝流程圖

表1 廢水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

2 工藝說明及主要構(gòu)筑物

2.1 格柵

1座，磚混機構(gòu)，內(nèi)部尺寸3.0m×0.7m×1.5m，采用人工清渣方式，柵條間距5mm，一天三班，每班清理一次，以確保過水暢通。廢水先經(jīng)格柵去除大塊雜物后，自流進調(diào)節(jié)池。

2.2 調(diào)節(jié)池

鋼混地埋結(jié)構(gòu)，內(nèi)部尺寸2.5m×2.0m×4.5m，1座，有效HRT8h。水質(zhì)水量隨排放過程而變化，許多工序是間歇性操作，水質(zhì)水量及pH值變化是很大的；而任何廢水處理裝置都具有一極限負(fù)荷，要求處理水的水量和水質(zhì)都比較穩(wěn)定，故而設(shè)置均衡調(diào)節(jié)池，穩(wěn)定處理出水的水量、水質(zhì)和pH值。

調(diào)節(jié)池設(shè)穿孔管空氣攪拌系統(tǒng)，除起到均勻水質(zhì)外，還可以防止懸浮物沉淀和厭氧發(fā)臭，曝氣強度≥4m3/m2·h。

2.3 酸析還原池

鋼混地埋結(jié)構(gòu)，內(nèi)部尺寸1.0m×1.0m×4.5m，1座，有效HRT1.6h。加酸調(diào)pH到后加入還原劑，使廢水中部分大分子有機物質(zhì)變性而析出，部分無機物被氧化或反應(yīng)生成難容沉淀物而析出。酸析還原池設(shè)穿孔管空氣攪拌系統(tǒng)，起到供氧、攪拌等功能，曝氣強度≥4m3/m2·h。

2.4 絮凝沉淀池

鋼混地埋結(jié)構(gòu)，內(nèi)部尺寸3.0m×1.0m×4.5m（含絮凝區(qū)），1座，有效HRT3.6h。酸析還原池出水自流入絮凝區(qū)，然后加入絮凝劑，使廢水中的礬花加速形成，因此，反應(yīng)完全后進入沉淀區(qū)進行泥水分離，沉淀池上清液進入中間水池1。

2.5 電致三維三相流化氧化床

1臺，外殼S3O4不銹鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部尺寸1.5m×1.5m×4.5m，有效HRT3h。電致三維三相流化氧化床是在電催化氧化的基礎(chǔ)上，吸收了化工操作的流化態(tài)技術(shù)，形成的一種處理高濃度難生化有機廢水處理裝置。其特征是在兩個電極板之間充顆?；钚蕴浚钚蕴颗c水中的Fe2+形成大量的原電池，具有微電解作用，在電極板之間外加一個低壓直流電壓，使電極板之間的電場強度增加，電能增大，外部提供的O2捕集外加電場提供的電子，形成自由基離子，該離子經(jīng)過一系列的連鎖反應(yīng)后生成H2O2，H2O2在外加電子和金屬離子的作用下，激發(fā)生成氧化性僅次于氟離子的羥基自由基，羥基自由基使有機物分解、礦化。此外，廢水和空氣的混合液由下往上以一定的速度通過填料層時使載體流化，實現(xiàn)氣-水-固三相充分接觸，提高了處理效率。該設(shè)備適用范圍廣，在去除部分有機物的基礎(chǔ)上，使廢水中有機物水解、酸化、分子轉(zhuǎn)型，從而提升BOD5/COD比值，提高可生化性；操作簡單，清洗方便，不會發(fā)生結(jié)垢和有機物粘附現(xiàn)象；在整個流化氧化過程中，外加電場只是起“導(dǎo)火索”的作用，完全區(qū)別于電解法，電解法是污染物在陽極和陰極之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)而被分離，因此電解法能耗非常高，而電致三維三相流化氧化床能耗僅為電解法的1/10。

2.6 混凝沉淀池

鋼混地埋結(jié)構(gòu)，內(nèi)部尺寸3.0m×1.0m×4.5m（含混凝區(qū)），1座，有效HRT3.6h。電致三維三相流化氧化床出水自流入混凝區(qū)，加入石灰調(diào)節(jié)pH值到9左右后再加入絮凝劑，反應(yīng)完全后進入沉淀區(qū)進行泥水分離，沉淀池上清液進入中間水池2。

2.7 水解酸化池

鋼混地埋結(jié)構(gòu)，內(nèi)部尺寸3.0m×4.5m×4.5m，1座，有效HRT21.6h。主要目的是“水解”和“酸化”，為后續(xù)好氧奠定基礎(chǔ)。水解酸化池出水自流到MBR膜生物反應(yīng)器。

2.8 MBR膜生物反應(yīng)器

鋼混半地埋結(jié)構(gòu)，內(nèi)部尺寸3.0m×5.0m×4.5m，1座，有效HRT24h。MBR膜生物反應(yīng)器為板框抽吸淹沒式結(jié)構(gòu)，膜組件為孔徑約0.1um～0.4um的PVDF中空纖維膜。平時通過周期性地間歇操作和空氣攪拌來減少膜污染，每6個月進行一次離線清洗，用0.1%的次氯酸鈉或鹽酸將膜組件進行浸泡24h[3]。

2.9 回用清水池

鋼混半地埋結(jié)構(gòu)，內(nèi)部尺寸2.5m×2.0m×4.5m，1座，有效HRT8h。處理后的廢水可回用于車間設(shè)備沖洗、地面沖洗、綠化等。

2.10 污泥處理系統(tǒng)

鋼混半地埋結(jié)構(gòu)，內(nèi)部尺寸2.5m×2.0m×2.5m，1座，有效容積10m3，廂式自動壓濾機1臺，污泥泵2臺。絮凝沉淀池、混凝沉淀池的污泥排放到污泥池后，用污泥泵打入廂式自動壓濾機，經(jīng)壓濾后的干渣外運到固廢處理站處理，濾液回流調(diào)節(jié)池。

3 運行參數(shù)

實際運行調(diào)試結(jié)果表明：酸析還原池中，pH為4左右，加入還原FeSO450g/L.廢水；電致三維三相流化氧化床中，pH為4～5，加入TiO2100mg/L.廢水；厭氧池中MLSS2.3 g/L～2.8g/L，污泥負(fù)荷為0.18kg～0.25kgBOD5/kgMLSS·d，HRT21h左右；MBR膜生物反應(yīng)器中MLSS1000 mg/L～1500mg/L，DO為2 mg/L～3mg/L，HRT24h左右，曝氣量為25m3/h，處理效果最為理想。

4 處理效果

該工程2013年5月竣工后，經(jīng)過3個月的試運行，于9月正式投入正常運行，從運行1年的情況來看，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、處理效果顯著，出水水質(zhì)良好，經(jīng)環(huán)境監(jiān)測站在不同的時期測得的出水水質(zhì)各項指標(biāo)均優(yōu)于《兵器工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)-火工藥劑》（GB 14470.2-2002）標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級標(biāo)準(zhǔn)，測得的部分結(jié)果如表2所示。

表2 處理后廢水水質(zhì)實測數(shù)據(jù)

5 結(jié)語

5.1 火工藥劑生產(chǎn)廢水懸浮物濃度很高且成分復(fù)雜，常規(guī)絮凝沉淀幾乎無效。本工程采取加酸調(diào)pH到4左右后加入還原劑，使廢水中污染物質(zhì)變性，然后加入絮凝劑進行絮凝沉淀分離，懸浮物去除效果顯著。

5.2 火工藥劑生產(chǎn)廢水中的硝基酚類含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)和硝基基團，化學(xué)穩(wěn)定性極高且具有毒性，不能用生化處理工藝直接處理。本工程采用電致三維三相流化氧化床進行預(yù)處理，使有機物水解酸化、分子轉(zhuǎn)型，在去除部分有機物的基礎(chǔ)上提升了BOD5/COD的比值，可生化性顯著提高，為后續(xù)的生化處理能夠順利進行。

5.3 生化處理采用MBR膜生物反應(yīng)器，膜的機械截留作用避免了活性微生物的流失，生物反應(yīng)器內(nèi)可保持高的活性污泥濃度，從而大大提高了容積負(fù)荷，降低污泥負(fù)荷，且膜生物反應(yīng)器將傳統(tǒng)污水處理的曝氣池與二沉池合二為一，并取代了二沉池以后的全部處理設(shè)施，因此可大幅減少占地面積，節(jié)省土建投資。

5.4 實際運行情況證明：系統(tǒng)運行可靠、操作簡單、剩余污泥量少、污泥性質(zhì)穩(wěn)定、耐沖擊負(fù)荷、處理效果顯著、出水水質(zhì)良好。監(jiān)測結(jié)果表明：處理后出水優(yōu)于《兵器工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)-火工藥劑》（GB14470.2-2002），達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）一級標(biāo)準(zhǔn)；CODcr＜100mg/L、硝基酚＜1mg/L、SS＜20mg/L、硫化物＜1mg/L、色度＜50倍；處理出水可以直接回用與生產(chǎn)或綠化。經(jīng)實際核算，廢水處理站運行時：電費約1.2元/m3.廢水、藥劑費約4.5元/m3.廢水，合計實際運行費用為4.6～6.8元/m3.廢水（不含人工費）。

[1]貴州活性源生態(tài)有限公司.處理火工藥劑生產(chǎn)廢水的電致三維三相流化床.中國:201120358878.4[P].2012.10.10.

[2]貴州活性源生態(tài)有限公司.火工藥劑生產(chǎn)廢水處理工藝.中國: 201110284805.X[P].2013.04.03.

[3]周書葵,曾光明,王許兵,左洪澤,澤.催化氧化—ABR—MBR處理印染廢水的工程實踐[J].給水排水,2009（5）：68.

周鵬(1982—)，男，廣西貴港人，貴州大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)，學(xué)士，初級職稱，注冊環(huán)保工程師、注冊環(huán)境影響評價工程師和清潔生產(chǎn)審核師，主要從事環(huán)境工程設(shè)計和環(huán)境影響評價工作。