化工園區(qū)高COD廢水預(yù)處理研究技術(shù)

曹進

摘要 化工園區(qū)產(chǎn)生的高COD化工廢水不僅對地方水環(huán)境構(gòu)成威脅，更嚴重的影響到地方的生態(tài)系統(tǒng)平衡，如處置不當(dāng)更容易引起地方項目落戶及群眾群體性事件，本文通過已有相關(guān)研究，論述微電解一芬頓系統(tǒng)處理技術(shù)在高COD化工廢水預(yù)處理方面的處理技術(shù)，并通過實驗數(shù)據(jù)分析，最終得出本系統(tǒng)能夠有效預(yù)處理高COD化工廢水，并且能夠穩(wěn)定運行.

關(guān)鍵詞 微電解；Fenton氧化；高COD化工廢水：預(yù)處理

中圖分類號X7 文獻標(biāo)識碼A 文章編號1674-6708（2015）153-0035-03

1 化工廢水特點

日常生產(chǎn)、生活中對化工產(chǎn)品的需求使我國化工生產(chǎn)發(fā)展迅速，而化工產(chǎn)業(yè)也導(dǎo)致了我國局部環(huán)境問題日趨嚴重，尤其是化工產(chǎn)業(yè)大量的廢水排放，導(dǎo)致化工園區(qū)周邊河流水質(zhì)污染嚴重，根據(jù)相關(guān)研究，化工廢水主要來自：1）化工原材料和產(chǎn)品使用過程中的跑冒滴漏。2）車間地面沖洗廢水。3）設(shè)備清洗廢水及污染物處理產(chǎn)生的廢水。4）冷卻排放水等。

根據(jù)化工廢水來源分析，按性質(zhì)可分為有機、無機、有機無機混合三類化工廢水，具有以下共同特征：1）有毒刺激性。如鹵素化合物、具有殺菌作用的分散劑或表面活性劑等。2）廢水組分多，化工生產(chǎn)過程中將產(chǎn)生一定量的副產(chǎn)物及未完全反應(yīng)的原輔材料及輔助劑等口。3）污染物含量大，降解難度高，其中硝基化合物作為化工廢水中主要的污染物之一，其具有生物難以降解的特點，給廢水的后續(xù)處理帶來極大難度。4）色彩變化快，色度高。5）水質(zhì)、水量變化大。6）生態(tài)恢復(fù)治理難度大。被化工廢水污染的水域，很難恢復(fù)原來牛杰系統(tǒng)功能，且成本高。

2 現(xiàn)有高濃度COD化工廢水處理技術(shù)

2.1 化工廢水處理技術(shù)

化工廢水中成份多樣，不同化工廢水所含的污染物種類不盡相同，化工廢水的處理需要多種工藝結(jié)合才能達到處理效果，現(xiàn)有處理方案按照原理可以分為以下幾類，物理方法、化學(xué)方法以及生物處理法等，化工廢水經(jīng)過多環(huán)節(jié)處置后將含有的有毒有害物質(zhì)分離，或轉(zhuǎn)化成穩(wěn)定無害的物質(zhì)的處理過程即為無害化處理。

根據(jù)廢水處理程度，水處理工藝流程可分為前期預(yù)處理工程、生化處理工程和深度處理工程。

1）前期預(yù)處理工程的主要目的是懸浮物截流、調(diào)節(jié)水量、調(diào)節(jié)PH值等，通常采用物理化學(xué)法處理，其設(shè)施有主要有廢水調(diào)節(jié)池、格柵等。

2）生化處理工程為廢水處理的主體工程，根據(jù)水質(zhì)情況選取的處理工藝亦不同，主要方法包括傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝法、AB法、A/O法、A2/0法、SBR法等。

3）深度處理工程作為初步處理及中度生化處理后的深度處理措施，出水達到規(guī)定要求后排放，可利用活性炭吸附裝置、膜分離法、高級氧化法、光化學(xué)催化氧化法、電化學(xué)氧化法、超聲輻射降解法、輻射法等方法處理，以保證出水水質(zhì)穩(wěn)定達標(biāo)。

實際應(yīng)用上，這三個階段整體統(tǒng)一、相對獨立，在某些場合下也會出現(xiàn)交叉的現(xiàn)象。另一方面，由于生化處理階段的綜合處理成本明顯低于深度處理階段，同時深度處理階段的處理效果易受水質(zhì)因素干擾，故一般要求生化處理階段盡可能地去除污染物質(zhì)。

2.2 高COD化工廢水處理技術(shù)概述

高COD化工廢水的色度較一般工業(yè)廢水相比深很多，具有可生化性差、腐蝕性很強、污染后難處理等特性，能夠產(chǎn)生高COD化工廢水的企業(yè)主要有制藥企業(yè)、精細化工企業(yè)、煉化企業(yè)、農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)等，這類企業(yè)化工廢水排入水體后，有毒物多，水質(zhì)變化大，導(dǎo)致生態(tài)破壞嚴重，化工廢水中的有毒有害物質(zhì)能夠通過多種方式進入生物體并在生物體內(nèi)積聚，輕則慢性中毒，重則引起腦損傷等疾病發(fā)生。

根據(jù)研究，處理COD含量高的化工廢水主要有高級氧化法，生化法、光催化法、吸附法，焚燒法等。本次研究的化工廢水主要是精細化工、醫(yī)藥中間體、農(nóng)藥原藥及中間體等化工企業(yè)的排水，且由于這些行業(yè)企業(yè)大多是批次、間歇生產(chǎn)，排水亦呈不均勻性，水質(zhì)波動較大，色度高且COD高達20000～30000 mg/L。

綜上所述，選擇合適的高COD化工廢水處理工藝不僅能使企業(yè)達標(biāo)排放，同時亦能夠促進區(qū)域環(huán)境和經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，通過前人相關(guān)研究，本文主要論述微電解芬頓系統(tǒng)及中和沉淀系統(tǒng)在高COD化工廢水預(yù)處理中的應(yīng)用并以實例進行探討。

3 微電解一芬頓系統(tǒng)處理化工廢水研究

高COD化工類廢水中含有較多難生化降解類污染物質(zhì)，通過微電解芬頓系統(tǒng)進行預(yù)處理，通過對大分子有機物的降解和破壞，從而達到降低其毒性及提高可生化性的目的。其作用原理為以下幾個方面。

3.1 微電解反應(yīng)

鐵碳微電解的反應(yīng)機理是把廢鐵屑（主要成分是鐵和碳）置于酸性廢水中，由于Fe和C之間存在1.2V的電位差，在廢水中形成大量的微電池系統(tǒng)，微電池反應(yīng)產(chǎn)物具有吸附及過濾作用從而降低減少廢水中的污染物，即在微電解過程中陽極被氧化產(chǎn)生Fe、Fe3+，F(xiàn)e3+發(fā)生水解沉淀后形成具有吸附形成的絮凝劑，而陰極產(chǎn)生的[H]和[O]繼續(xù)發(fā)生氧化反應(yīng)，降解廢水中大分子有機物，提高廢水的可生化性。反應(yīng)過程中陰極生成OH，提高處理后廢水PH值。

3.2 芬頓反應(yīng)

在鐵碳微電解反應(yīng)后加Hn02，F(xiàn)e2+與HoO，構(gòu)成Fenton試劑氧化體系，由于H 0。被Fe2+催化分解產(chǎn)生OH·（羥基自由基），其氧化電極電位越為2.8V，使Fent on試劑具有極強的氧化能力，可將污水中難降解有機物氧化分解成小分子有機物和無機物，實現(xiàn)對有機物的降解。

3.3 中和沉淀

通過將微電解芬頓系統(tǒng)的酸性出水pH值調(diào)節(jié)為中性，同時加入混凝劑，實現(xiàn)廢水中懸浮物等沉淀的去除。處理化工廢水時，中和沉淀過程能夠獨立去除廢水中污染物也能作為中間工程提高廢水處理效果。

4 實例研究

4.1 化工廢水來源簡介

本文研究的化工園區(qū)位于東部地區(qū)，園區(qū)化工廢水主要來源于精細化工、醫(yī)藥中間體、農(nóng)藥原藥及中間體等化工企業(yè)的排水。在企業(yè)生產(chǎn)過程中，可能會因為廠內(nèi)污水處理預(yù)處理系統(tǒng)發(fā)生事故導(dǎo)致高COD廢水進入園區(qū)污水處理廠影響生化處理效果，為此，園區(qū)污水處理廠通過微電解芬頓系統(tǒng)處理企業(yè)超標(biāo)排放的高COD化工廢水。

4.2 微電解一芬頓氧化系統(tǒng)預(yù)處理結(jié)果分析

通過鐵碳微電解反應(yīng)及芬頓氧化反應(yīng)，去除廢水中難降解類污染物質(zhì)，提高廢水的可生化性。本次研究的預(yù)處理系統(tǒng)主要構(gòu)筑物為鐵碳微電解反應(yīng)器及配套攪拌裝置、鐵粉加藥裝置、芬頓反應(yīng)池及空氣曝氣攪拌系統(tǒng)、雙氧水加藥裝置等。

1）微電解處理系統(tǒng)。

通過對污水站預(yù)處理系統(tǒng)微電解單元連續(xù)七天實驗采樣結(jié)果進行分析，分析結(jié)果見表1。

從表1可以看出，進水COD在5100 mg/L左右，BOD約為1 600 mg/L，出水COD約為3 800 mg/L，BOD為約2 000 mg/L，BOD/COD比提高到0.54，可生化性能有所提高，為后續(xù)氧化反應(yīng)做好了準備。

2）芬頓氧化系統(tǒng)。

經(jīng)過微電解處理后的高COD化工廢水與園區(qū)化工企業(yè)排放的普通化工廢水（COD約為800 mg/L左右）以1：5混合，混合后水質(zhì)情況：CODI 300 mg/L上下波動。通過對污水站預(yù)處理系統(tǒng)芬頓氧化單元連續(xù)七天實驗采樣結(jié)果進行分析，分析結(jié)果見表2。

從表2可以看出，進水COD在1300mg/L左右，BOD約為380mg/L，出水COD約為700mg/L，BOD為約330mg/L，B/C比提高到0.47，COD去除率達45.0%。此時出水COD約為1300mg/L，為后續(xù)預(yù)處理過程減輕大量負荷。

3）中和沉淀系統(tǒng)。

通過將微電解芬頓系統(tǒng)的酸性出水pH值調(diào)節(jié)為中性，同時加入凝聚劑，實現(xiàn)廢水中懸浮物等沉淀的去除。中和沉淀系統(tǒng)主要包括中和反應(yīng)池和攪拌裝置、沉淀池及刮泥機、液堿加藥裝置、污泥泵、壓濾機等。

通過對污水站預(yù)處理系統(tǒng)中和沉淀單元連續(xù)七天實驗采樣結(jié)果進行分析，分析結(jié)果見表3。

從表3可以看出，進水COD在630mg/L左右，BOD約為320mg/L，出水COD約為500mg/L，BOD為約300mg/L，B/C比提高到0.63。此時出水COD約為500mg/L，能夠滿足生化反應(yīng)進水要求，為后續(xù)厭氧好氧生化處理提供良好的生化條件。

5 結(jié)論

化工園區(qū)不可避免的產(chǎn)生高COD化工廢水，針對化工廢水高COD、高色度、高毒性的“三高”的特點，通過研究“微電解芬頓氧化系統(tǒng)+中和沉淀”處理能夠?qū)⑦M水COD濃度約5100mg/L廢水最終處理為500mg/L以下，有效降低了高COD廢水對園區(qū)生化處理系統(tǒng)的沖擊，保證園區(qū)污水處理廠穩(wěn)定運行，在促進地方經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的同時，也為同類化工園區(qū)提供運行經(jīng)驗。