MVR+A2/O+MBR法處理毒死蜱環(huán)化廢水

司林杰

（山西陽煤豐喜集團(tuán)三維豐海化工有限公司，山西運(yùn)城044000）

工程實(shí)例

MVR+A2/O+MBR法處理毒死蜱環(huán)化廢水

司林杰

（山西陽煤豐喜集團(tuán)三維豐海化工有限公司，山西運(yùn)城044000）

以三維豐海公司毒死蜱環(huán)化廢水的深度處理工程為實(shí)例，介紹了該工藝的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)參數(shù)、處理效果及運(yùn)行成本。處理后最終出水水質(zhì)良好，COD、BOD5、NH3-N、SS的去除率分別高達(dá)99.7%、99.7%、99.3%、99.0%，總鹽分也由30 000 mg/L降至357 mg/L，出水指標(biāo)優(yōu)于國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）一級標(biāo)準(zhǔn)，可直接回用于循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充用水。

毒死蜱環(huán)化廢水；機(jī)械蒸汽再壓縮；厭氧-缺氧-好氧法；膜生物反應(yīng)器；中水回用

oxic；membrane bioreactor reactor；reclaimed water reuse

毒死蜱的工業(yè)化生產(chǎn)路線有吡啶法和三氯乙酰氯法兩種。因原材料和成本關(guān)系，目前國內(nèi)約有85%的毒死蜱裝置是采用三氯乙酰氯法工藝生產(chǎn)的。該工藝是以三氯乙酰氯和丙烯腈為原料，經(jīng)環(huán)化反應(yīng)先合成三氯吡啶醇鈉，然后再生成毒死蜱〔1〕。在環(huán)化反應(yīng)過程中，會產(chǎn)生一定量的堿解壓濾廢水，稱為毒死蜱環(huán)化廢水。該廢水是毒死蜱生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種較為典型的高鹽分、高COD有機(jī)工業(yè)廢水，水質(zhì)成分相當(dāng)復(fù)雜〔2〕：一方面COD濃度高，B/C為0.15～0.20，生物降解性很差，一般的廢水處理技術(shù)很難奏效，另一方面還含有氰化物、氯化物、鄰二氯苯、三氯吡啶醇鈉及重金屬等多種有毒有害物質(zhì)。

據(jù)文獻(xiàn)了解，目前處理此種廢水的主要方法有H.S.B特殊菌種生化處理法、電極電解法、Fe2+-H2O2氧化法、減壓蒸餾與焚燒法、膜分離法、萃取法、樹脂吸附法等〔2-3〕，但經(jīng)過多方調(diào)研發(fā)現(xiàn)以上方法除減壓蒸餾與焚燒法有工業(yè)案例外，其他方法大多僅僅局限于小試或中試階段，很少能真正實(shí)現(xiàn)工程化。

筆者以三維豐海公司產(chǎn)生的毒死蜱環(huán)化廢水為處理對象，把原污水處理站所采用的UASB+好氧工藝改造為MVR+A2/O+MBR工藝，不但穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)地治理了毒死蜱環(huán)化廢水的污染問題，而且最終出水水質(zhì)較好，可直接回用于三維豐海公司循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充用水。筆者工程的成功實(shí)施可為治理同類型污水的企業(yè)提供較好的借鑒。

1　原有工藝存在的問題和改造思路

原污水處理站污水由兩部分組成，一部分是難以生化的污水，即毒死蜱環(huán)化廢水，另一部分是易于生化的污水，如生活污水、化驗(yàn)室污水、地面沖洗水等。原污水處理站的處理能力為360 m3/d，其污水處理工藝流程如圖1所示。

圖1　原污水處理站的污水處理工藝流程

原污水處理站在運(yùn)行過程中存在如下問題：（1）需要對毒死蜱環(huán)化廢水稀釋幾十倍才能進(jìn)入系統(tǒng)，否則系統(tǒng)很容易受到有毒高濃度污水的沖擊，造成細(xì)菌死亡或出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)；（2）廢水未做預(yù)處理，生產(chǎn)廢水中有毒物質(zhì)會在生化系統(tǒng)積存，長時間運(yùn)行后會造成污泥中毒，且很難恢復(fù)；（3）原工藝最終出水水質(zhì)不好，不能直接用作循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充水。

鑒于原污水處理站運(yùn)行過程中存在的問題和公司污水的實(shí)際情況，對原污水處理站的改造思路為：（1）新增加1套日處理能力達(dá)120 m3的MVR系統(tǒng)對毒死蜱環(huán)化廢水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)冷凝液進(jìn)行后續(xù)生化處理，濃縮液經(jīng)固液分離后繼續(xù)返回“MVR蒸發(fā)系統(tǒng)”進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，當(dāng)有機(jī)物含量累積至一定值，流動性變差時，可適當(dāng)排出一些濃縮液；（2）把原生化系統(tǒng)改造為A2/O+MBR工藝。最終設(shè)計(jì)水質(zhì)如表1所示。

表1　廢水進(jìn)出水主要水質(zhì)參數(shù)

2　工藝流程及改造方案

工藝流程及改造方案如圖2所示。

圖2　改造后廢水處理的工藝流程

由圖2可見，毒死蜱環(huán)化廢水（pH約為10）匯集進(jìn)入工藝水收集池，用泵提升至MVR系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，蒸出冷凝液進(jìn)入氨氮吹脫塔去除大部分氨氮后與其他易生化污水在調(diào)配池混合均勻后泵提進(jìn)入?yún)捬跗?。厭氧器由原來的UASB反應(yīng)器改造而來，可去除大部分有機(jī)物，并增加廢水可生化性。厭氧反應(yīng)器出水進(jìn)入兼氧池，兼氧池由原有的好氧池改造，主要脫氮除磷。兼氧池污水自流至好氧池，污水中的COD在好氧活性污泥作用下進(jìn)行進(jìn)一步的降解，活性污泥進(jìn)行有氧呼吸，進(jìn)一步把有機(jī)物分解成無機(jī)物，進(jìn)一步降低COD。好氧出水進(jìn)入MBR膜池。MBR采用超濾膜分離技術(shù)取代傳統(tǒng)活性污泥法的二沉池和常規(guī)過濾單元，是膜分離技術(shù)和生物技術(shù)（主要是活性污泥法）的有機(jī)結(jié)合，其高效的固液分離能力使出水水質(zhì)良好。理論上MBR膜出水懸浮物和濁度趨近于0，并可截留大腸桿菌等生物性污染物，處理后出水可直接回用。MBR膜出水通過泵和閥門控制走向。正常情況下MBR膜出水直接回用于循環(huán)冷卻水，進(jìn)冷卻塔循環(huán)水池。當(dāng)需要離線清洗膜件時，MBR膜出水通過閥門控制進(jìn)入洗膜池，加入藥劑后，進(jìn)行膜件清洗。洗膜廢水返回至調(diào)配池進(jìn)行處理。當(dāng)MBR膜系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況導(dǎo)致出水濁度升高，不能回用于循環(huán)冷卻水時，作為事故狀態(tài)出水處理。事故狀態(tài)出水通過閥門調(diào)節(jié)進(jìn)入應(yīng)急中轉(zhuǎn)池，經(jīng)過氣浮器和過濾器處理后進(jìn)入集水池。集水池中的水經(jīng)檢測合格后，達(dá)標(biāo)外排。

3　主要構(gòu)筑物及設(shè)備情況

（1）工藝水收集池。設(shè)計(jì)容積100 m3，鋼混結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)置曝氣裝置。直接采用污水處理站原有調(diào)節(jié)池，設(shè)置取水自吸泵2臺，1用1備，自吸泵進(jìn)水口設(shè)在調(diào)節(jié)池內(nèi)，并設(shè)有簡單的格柵過濾裝置。

（2）MVR蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)。設(shè)計(jì)日處理污水量120 t，鋼架結(jié)構(gòu)。其主要設(shè)備配置如表2所示。

表2　MVR蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)主要設(shè)備配置

（3）調(diào)配池。設(shè)計(jì)容積200 m3，鋼混結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)置曝氣裝置。直接采用污水處理站原有調(diào)節(jié)池，設(shè)置取水自吸泵2臺，1用1備，自吸泵進(jìn)水口設(shè)在調(diào)節(jié)池內(nèi)，并設(shè)有簡單的格柵過濾裝置。

（4）厭氧反應(yīng)器。由原污水站的UASB厭氧反應(yīng)器改造而來，尺寸D 11 m×9 m，總有效容積850 m3，為鋼結(jié)構(gòu)。

（5）兼氧池。由原來的氧化池改造而來，尺寸15 m×5.5 m×6 m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池內(nèi)掛設(shè)組合填料及曝氣器。

（6）好氧池。尺寸10 m×5.5 m×6 m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池內(nèi)掛設(shè)組合填料及曝氣器。

（7）MBR池。由原來的氧化池改造而來，尺寸5.5 m×5 m×6 m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池內(nèi)掛設(shè)組合填料及曝氣器。其主要設(shè)備配置如表3所示。

表3　MBR膜系統(tǒng)主要設(shè)備配置

4　系統(tǒng)運(yùn)行情況

該污水系統(tǒng)經(jīng)過60 d的調(diào)試運(yùn)行后，MVR濃縮系統(tǒng)達(dá)到120 t/d的蒸發(fā)量，“A2/O+MBR”生化系統(tǒng)達(dá)到360 m3/d的處理量。工藝穩(wěn)定運(yùn)行期間對污水的處理效果如表4所示。

表4　污水處理效果

工藝穩(wěn)定運(yùn)行期間各處理單元的平均去除率如表5所示。

表5　各處理單元的平均去除率及B/C值

由表4、表5可見，該工藝可以很好地處理毒死蜱環(huán)化廢水，出水可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)，同時也可作為循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充用水。

5　經(jīng)濟(jì)分析

（1）MVR濃縮系統(tǒng)運(yùn)行成本分析。電費(fèi)：MVR濃縮系統(tǒng)總裝機(jī)容量為286.5 kW，功率因素為0.8，總處理水量按滿負(fù)荷5 m3/h計(jì)算，則處理每t毒死蜱環(huán)化廢水的耗電成本=286.5 kW×0.6元/（kW·h）× 0.8÷5 m3/h=27.5元/m3。

人工費(fèi)：按照3 000元/（人·月）計(jì)，共6人，實(shí)行三班三運(yùn)轉(zhuǎn)，則處理1 m3廢水工資＝3 000×6÷120÷ 30=5元/m3。預(yù)熱蒸汽消耗：0.06 t/h×200元/t蒸汽÷5 m3/h=2.4元/m3。MVR濃縮系統(tǒng)運(yùn)行成本＝電費(fèi)+人工費(fèi)+預(yù)熱蒸汽消耗＝27.5+5+2.4=34.9元/m3。

（2）A2/O+MBR生化系統(tǒng)運(yùn)行成本分析。電費(fèi)：生化系統(tǒng)總裝機(jī)容量為62.5 kW（含氨氮吹脫），功率因素為0.8，總處理水量按滿負(fù)荷15 m3/h計(jì)算，則處理每t生化廢水的耗電成本=62.5 kW×0.6元/（kW·h）×0.8÷15 m3/h=2元/m3。

人工費(fèi)：按照3 000元/（人·月）計(jì)，共3人，實(shí)行三班三運(yùn)轉(zhuǎn)，則處理1 m3廢水工資=3 000×3÷360÷ 30=0.8元/m3。藥劑費(fèi)：需要消耗次氯酸鈉、氫氧化鈉及膜清洗藥劑等，此處可根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，按0.6元/m3計(jì)。MBR膜更換費(fèi)：MBR使用壽命按3 a計(jì)，折算膜的更換成本為0.9元/m3。

A2/O+MBR生化系統(tǒng)運(yùn)行成本＝電費(fèi)+人工費(fèi)+藥劑費(fèi)+MBR膜更換費(fèi)＝2+0.8+0.6+0.9=4.3元/m3。

6　結(jié)論

筆者針對毒死蜱環(huán)化廢水毒性強(qiáng)、難生化的特點(diǎn)，先采用MVR系統(tǒng)對其進(jìn)行高濃縮結(jié)晶，結(jié)晶物通過固液分離后得到，蒸出冷凝液經(jīng)過氨氮吹脫塔處理后與生活污水等易生化廢水混合后再進(jìn)入A2/O+MBR組合的生化系統(tǒng)中進(jìn)行處理。該污水處理工藝不但穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)地治理了毒死蜱環(huán)化廢水的污染問題，而且最終出水能達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)，可直接回用于循環(huán)冷卻水的補(bǔ)充用水。

［1］趙丹鳳，陳霄榕.3，5，6-三氯吡啶-2-醇鈉的合成研究進(jìn)展［J］有機(jī)化學(xué)，2011，31（5）：768-771.

［2］李培國，姜莉英.毒死蜱廢水處理技術(shù)研究［J］.浙江化工，2004，35（10）：25-26.

［3］馬靜穎.含鹽高濃度有機(jī)廢液的蒸發(fā)結(jié)晶及流化床焚燒處理研究［D］.杭州：浙江大學(xué)，2006.

Treatment of wastewater from chlorpyrifos cyclization reaction by MVR+A2/O+MBR process

Si Linjie
（Shanxi Yangmei Fengxi Group Sanwei Fenghai Chemical Co.，Ltd.，Yuncheng 044000，China）

Taking the advanced treatment project of wastewater from chlorpyrifos cyclization reaction of Sanwei Fenghai Co.as an example，this paper introduces the technological characteristics of the treatment process，design parameters，treatment effects and operation costs.The results show that the water quality of the final effluent is favorable.The removing rates of COD，BOD5，NH3-N and SS are as high as 99.7%、99.7%、99.3%、99.0%，respectively. In addition，the total salinity drops from 30 000 mg/L to 357 mg/L.The indexes of discharged water are superior to Level A standard specified in Integrated Wastewater Discharge Standard（GB 8978—1996）.Therefore，the final effluent water can directly be reused as make-up water for the circulating cooling water.

wastewater from chlorpyrifos cyclization reaction；mechanical vapor recompression；anaerobic-anoxic

X703.1

A

1005-829X（2016）05-0093-03

司林杰（1982—），碩士，工程師。E-mail：silinjie@163.com。

2016-02-24（修改稿）