糖精廢水預(yù)處理工藝技術(shù)的研究

付晨

一、項(xiàng)目背景及研究意義

（一）項(xiàng)目背景

污水中的有機(jī)污染物很大一部分來自工業(yè)廢水，根據(jù)2011年的統(tǒng)計(jì)資料，全國廢水排放總量為659.2億噸，比上年增加 6.8%，其中工業(yè)廢水排放量230.9億噸，占廢水排放總量的 35%；廢水中化學(xué)需氧量排放量2499.9萬噸，比上年減少 2.04%。其中工業(yè)廢水中化學(xué)需氧量排放量354.8萬噸，占化學(xué)需氧量排放總量的14.2%。

糖精鈉廢水就是這些特殊行業(yè)所排放的廢水之一，其污染程度高，難于有效地進(jìn)行處理，特別是難以進(jìn)行生物降解。目前的處理大多需要很多清水進(jìn)行稀釋，廢用高昂。有些企業(yè)的糖精鈉廢水甚至未經(jīng)處理或處理效果不佳就排入水體，對(duì)我國的水體造成嚴(yán)重的有機(jī)污染。因此要有效控制有機(jī)污染必須治理糖精鈉廢水。

（二）項(xiàng)目研究意義

糖精鈉廢水處理的難點(diǎn)：所在廢水成分復(fù)雜、色度深、pH 值低、CODcr、BOD5、氨氮及含鹽量都相當(dāng)高，廢水中中含有的甲苯、芳香酯類等化合物多為比較穩(wěn)定的芳香族化合物，因此處理難度大，特別是高含鹽量更使其可生化性受到質(zhì)疑，生物毒性大，必須稀釋才能使生物處理得以實(shí)施，是目前為止工業(yè)廢水中處理難度較大的廢水之一。

二、項(xiàng)目廢水中主要污染物

開封興化精細(xì)化工廠主要工業(yè)污水來源為生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的鄰氨廢水水量為1000t/d ；酸析廢水水量為130 t/d。同時(shí)，日常生活中產(chǎn)生的生活污水也排入最終的污水處理裝置中，提供工業(yè)廢水的可生化性及降低工業(yè)廢水的鹽度。

（一）項(xiàng)目廢水污染物特征分析

1.在日常生產(chǎn)、生活中，產(chǎn)生的廢水種類有：鄰氨廢水、酸析廢水、生活污水和循環(huán)冷卻水，合計(jì)總水量2894 m3/d，其中循環(huán)冷卻水占58%，鄰氨廢水占34.6%，酸析廢水占4.49%；主要污染物來源于鄰氨廢水和酸析廢水，主要污染物有：COD、BOD、氨氮、鹽分、銅離子、酸度。氨氮主要來源于酸析廢水，COD、BOD含量在鄰氨廢水和酸析廢水中都很高，鹽分和銅離子主要來源于鄰氨廢水。

2.鄰氨廢水特征主要表現(xiàn)為高COD，高含鹽。主要污染物為鄰氨基苯甲酸、鄰苯二甲酸、鄰氯甲苯、間二甲苯、對(duì)二甲苯等難生物降解的單苯環(huán)的衍生物及其化合物，并含有較高濃度的重金屬銅等。

3.酸析廢水特征主要表現(xiàn)為高COD，高氨氮（氨氮濃度高達(dá)10000mg/L），高含鹽。

4.廢水中鹽和氯離子含量高，鄰氨廢水中的NaCl的含量達(dá)到7%，硫酸鈉的含量達(dá)到8%。酸析廢水中氯化銨達(dá)到27000 -36000mg/L。氯離子對(duì)生化處理的微生物產(chǎn)生抑制和毒害作用，主要表現(xiàn)鹽濃度高引起滲透壓增高，會(huì)使微生物細(xì)胞脫水引起細(xì)胞原生質(zhì)分離；鹽析作用使脫氫酶活性降低；尤其是氯離子高對(duì)細(xì)菌毒害作用大；鹽濃度高，廢水的密度增加，活性污泥易上浮流失，從而嚴(yán)重影響生物處理系統(tǒng)的凈化效果，對(duì)生化處理會(huì)帶來不利影響。

綜上所述，該廢水是一種典型的含有有毒有害物質(zhì)和高含鹽、高氨氮的難生物降解工業(yè)廢水，可生化性差，這些物質(zhì)對(duì)微生物有很大的毒性，能抑制微生物的生長(zhǎng)，甚至?xí)斐晌⑸锸Щ?，處理難度大，采用傳統(tǒng)的生物處理工藝難以處理。

三、糖精廢水處理的難點(diǎn)分析

（一）高鹽度對(duì)微生物的影響

根據(jù)對(duì)開封精細(xì)化工有限公司廢水的監(jiān)測(cè)水質(zhì)參數(shù)及通過對(duì)水樣進(jìn)行分析，糖精廢水的水質(zhì)比較復(fù)雜，具有極高的鹽分、極低的pH值和高濃度難降解有機(jī)物多個(gè)特點(diǎn)。目前興化精細(xì)化工產(chǎn)生的鄰氨廢水主要成分為鄰氨、甲酯、甲醇、氯化鈉、硫酸鈉等，廢水鹽度8-10%左右，最高可達(dá)12%，其中含NaCl約5-7%，含Na2SO4約3%。高鹽廢水限制了廢水的生化可處理性，廢水中鹽和氯離子含量高，氯離子對(duì)生化處理的微生物產(chǎn)生抑制和毒害作用，主要表現(xiàn)鹽濃度高引起滲透壓增高，會(huì)使微生物細(xì)胞脫水引起細(xì)胞原生質(zhì)分離；鹽析作用使脫氫酶活性降低；尤其是氯離子高對(duì)細(xì)菌毒害作用大；鹽濃度高，廢水的密度增加，活性污泥易上浮流失，從而嚴(yán)重影響生物處理系統(tǒng)的凈化效果，對(duì)生化處理會(huì)帶來不利影響。

（二）酸度的影響

鄰氨廢水pH值較低，僅為1-2，且有波動(dòng)，因此需要對(duì)廢水的pH值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)入水pH值調(diào)整中和藥劑投加量，保證生化系統(tǒng)進(jìn)水pH值在中性范圍內(nèi)并維持穩(wěn)定。

（三）高濃度COD的降解

鄰氨廢水的COD值均很高，分析其原因是廢水中的主要物質(zhì)為醇、甲苯、苯系物（苯酐、鄰氨基苯甲酸甲酯、鄰甲酰苯黃酰亞胺）等物質(zhì)，這些物質(zhì)中的苯系物為難生物降解有機(jī)物，并且對(duì)微生物產(chǎn)生抑制作用。這些難生物降解有機(jī)物的存在勢(shì)必給廢水治理帶來困難，而有毒有害且難生物降解有機(jī)物的去除也是鄰氨廢水治理的一個(gè)難點(diǎn)。

四、糖精廢水處理技術(shù)的研究

（一）預(yù)處理技術(shù)的研究

針對(duì)原水的特點(diǎn)，預(yù)處理單元的目的是回收利用廢水中產(chǎn)品，降低難降解有機(jī)物含量，去除廢水銅離子，減低鹽度和氨氮含量，達(dá)到可生化處理要求。

1.高濃度難降解有機(jī)物的預(yù)處理

為了降低有機(jī)物含量，以達(dá)到可以生化的要求，設(shè)計(jì)考慮采用萃取劑萃取方法，并進(jìn)行了試驗(yàn)。

（1）萃取方法

Ⅰ技術(shù)原理

絡(luò)合萃取通過絡(luò)合劑強(qiáng)烈的離子締合作用，與酸析廢水中的糖精及其類似物形成絡(luò)合物，該絡(luò)合物不溶于水相，而溶于有機(jī)相，從而將目標(biāo)物從廢水中分離。

萃取到有機(jī)相中的絡(luò)合物在解析相（堿液）的作用下，使糖精及類似物轉(zhuǎn)化為其相應(yīng)的鈉鹽，該鈉鹽易溶于水相，而不溶于有機(jī)相，從而使有機(jī)相得以再生，循環(huán)用于廢水的處理。

（2）精餾技術(shù)

Ⅰ技術(shù)原理

利用廢水中各組分揮發(fā)能力的差異，通過液相和氣相的回流，使氣、液兩相逆向多級(jí)接觸，在熱能驅(qū)動(dòng)和相平衡關(guān)系的約束下，使得易揮發(fā)組分（甲醇）不斷從液相往氣相中轉(zhuǎn)移，而難揮發(fā)組分卻由氣相向液相中遷移，使混合物得到不斷分離，稱該過程即為精餾。

該過程中，傳熱、傳質(zhì)過程同時(shí)進(jìn)行，屬傳質(zhì)過程控制。

（二）高氨氮的預(yù)處理

1.膜吸收技術(shù)原理

膜吸收過程是將膜和普通吸收/ 解吸相結(jié)合而出現(xiàn)的一種新型膜過程， 它是使用微孔膜將氣、液兩相分隔開來，利用膜孔提供氣、液兩相間實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)的場(chǎng)所，使用疏水性微孔膜和化學(xué)吸收液（ 如NaOH 和H2SO4 等） 處理并回收廢水中的揮發(fā)性污染物（ 如NH3、HCN 和H2S 等） 的方法。

（三）銅離子去除方法

含銅廢水中加入Na2S沉淀分離出CU2S，從而去除銅離子。反應(yīng)式：CU2+ + Na2S → CU2S↓ + 2Na+

（四）預(yù)處理后廢水水質(zhì)分析預(yù)測(cè)

1.鄰氨廢水及酸析廢水首先分別通過萃取的方式處理，酸析廢水從50000mg/l降低到25000mg/l多，鄰氨廢水萃取后7000～10000mg/l。

2.析廢水精餾系統(tǒng)，COD可以降低到12000mg/L左右，氨氮在12000mg/L～18000mg/L左右。

3.通過一次吸收脫氨，氨氮降低到600～1800mg/L。氨氮采用二次脫氨可以降低到40～88mg/L。endprint