聚氨酯廢水處理聚糖反應(yīng)-A2/O-臭氧催化氧化技術(shù)

我國(guó)是世界上聚氨酯生產(chǎn)和銷售第一大國(guó)，生產(chǎn)的軟泡、硬泡、彈性體、氨綸、合成革漿料等聚氨酯材料在交通、家具、建筑、服裝等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。由于聚氨酯生產(chǎn)廢水中含有醛類、有機(jī)酸和惰性溶劑等成分，直接排放會(huì)使環(huán)境酸堿失衡，同時(shí)其含有的較高濃度的甲醛毒性較大，不僅會(huì)導(dǎo)致水中微生物死亡，而且會(huì)給人類健康帶來極大危害。因此，對(duì)聚氨酯廢水進(jìn)行處理，使其達(dá)標(biāo)排放，對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境和人類健康具有重要意義。

1、工程概況

江西某聚氨酯科技有限公司擁有年產(chǎn)5萬t環(huán)保型納米級(jí)難燃聚合物聚醚多元醇建設(shè)項(xiàng)目，項(xiàng)目總投資59000萬元，項(xiàng)目建設(shè)地址位于某工業(yè)城。廠區(qū)為此項(xiàng)目生產(chǎn)廢水建設(shè)了污水處理站，目前廢水產(chǎn)生量為64m3/d。由于廢水水量的瞬時(shí)變化可能較大，同時(shí)考慮到為今后企業(yè)的發(fā)展預(yù)留空間，因此設(shè)計(jì)污水站生化處理規(guī)模為100m3/d。系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

根據(jù)當(dāng)?shù)亟庸芤螅瑘@區(qū)目前執(zhí)行的接管標(biāo)準(zhǔn)：COD≤500mg/L，NH3-N≤45mg/L，甲醛≤5mg/L，pH6~9。

2、處理工藝選擇

2.1 水質(zhì)分析

聚氨酯生產(chǎn)中原輔材料主要有聚醚多元醇、液體甲醛、三聚氰胺、尿素、雙氰胺、助劑。項(xiàng)目的產(chǎn)污節(jié)點(diǎn)主要是真空條件下進(jìn)行脫揮及短程分子蒸餾產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水，設(shè)計(jì)水量為20m3/d。該廢水中主要含有甲醛及含氮有機(jī)物，有腥臭味。廢水呈白色乳狀液，主要是水溶性物質(zhì)引起，無法通過自然沉降的方式達(dá)到分離。該廢水COD、甲醛類化合物含量較高，生物毒性較大，且可生化性較差，不能直接采用生化方法進(jìn)行處理，需對(duì)其進(jìn)行分質(zhì)預(yù)處理。真空泵廢水、生活污水和沖洗廢水等其他廢水設(shè)計(jì)水量為80m3/d，其與經(jīng)過預(yù)處理的生產(chǎn)廢水一起匯入調(diào)節(jié)池進(jìn)行后續(xù)處理。

2.2 處理工藝選擇

2.2.1 預(yù)處理工藝選擇

目前，處理含甲醛廢水的方法主要有高級(jí)氧化法、吸附法、蒸汽吹脫法、生物法和石灰法。從處理效果以及經(jīng)濟(jì)性考慮，本工程確定采用石灰法對(duì)生產(chǎn)廢水進(jìn)行預(yù)處理。石灰法可通過使甲醛發(fā)生甲聚糖反應(yīng)而生成多糖，不僅避免了甲醛對(duì)生物的毒害作用，生成的多糖還可為生化反應(yīng)提供營(yíng)養(yǎng)成分，可明顯降低后續(xù)處理的難度。

2.2.2 生化處理工藝選擇

生產(chǎn)廢水經(jīng)過石灰法預(yù)處理后，可生化性得以提高，但COD仍較高，且實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)水不穩(wěn)定，因此設(shè)置2個(gè)厭氧池。當(dāng)預(yù)處理后廢水COD≥6000mg/L時(shí)，2個(gè)厭氧池以串聯(lián)的形式工作；當(dāng)預(yù)處理后廢水COD<6000mg/L時(shí)，2個(gè)厭氧池以并聯(lián)的形式工作。這樣能有效應(yīng)對(duì)聚氨酯生產(chǎn)過程中廢水水量、水質(zhì)波動(dòng)大的情況，克服現(xiàn)有技術(shù)中聚氨酯廢水難生化處理和實(shí)際處理過程中效果不穩(wěn)定的問題。依據(jù)廢水水質(zhì)，確定采用A2/O的生化處理工藝。

2.2.3 深度處理工藝選擇

廢水經(jīng)過預(yù)處理和生化處理后，剩余的有機(jī)物均為難生物降解的有機(jī)物，因此需要對(duì)生化尾水進(jìn)行深度處理，以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。臭氧催化氧化技術(shù)是一種高效的污水深度處理技術(shù)，臭氧在催化劑的存在下會(huì)產(chǎn)生大量羥基自由基，其能夠?qū)㈦y生物降解的有機(jī)物完全礦化，可有效去除廢水中的COD。本項(xiàng)目深度處理選擇臭氧催化氧化工藝。臭氧催化氧化塔前設(shè)置混凝沉淀池，以去除廢水中可溶解懸浮顆粒物，確保臭氧催化氧化處理出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

本項(xiàng)目廢水處理工藝流程如圖1所示。

3、系統(tǒng)主要構(gòu)筑物及處理效果

3.1 預(yù)處理系統(tǒng)

(1)廢水收集池。1座，鋼砼防腐結(jié)構(gòu)，容積77m3。配套2臺(tái)提升泵(1用1備)，型號(hào)IHF50-32-200，Q=6.3m3/h，H=12m，N=1.1kW；1臺(tái)引水筒，尺寸DxH=500mmx1000mm。

(2)甲聚糖反應(yīng)罐。2座(1用1備)，尺寸DxH=1800mmx2700mm，其中n(CaO)：n(甲醛)=1：1，過量投加。因反應(yīng)需要在曝氣狀態(tài)下進(jìn)行，且會(huì)生成大量沉淀，故配備曝氣設(shè)備與排泥裝置。排泥泵2座(1用1備)，型號(hào)G25-1，Q=2m3/h，H=60m，N=1.5kW。

廢水預(yù)處理效果如表2所示。

結(jié)果表明，石灰法對(duì)生產(chǎn)廢水中的甲醛具有較好的去除效果，甲醛去除率達(dá)到97%，COD去除率達(dá)到48.8%。廢水中的甲醛反應(yīng)后生成多糖，一部分與氫氧化鈣絡(luò)合，一部分進(jìn)入廢水中。產(chǎn)生的化學(xué)污泥進(jìn)入污泥濃縮池進(jìn)行后續(xù)處理。此外，石灰的加入還起到了調(diào)節(jié)廢水pH的作用，廢水原水pH為酸性，出水pH升至13，該廢水與其他廢水混合后不需要調(diào)節(jié)pH，可直接進(jìn)行后續(xù)的生化處理。

3.2 生化處理

(1)調(diào)節(jié)池。

該調(diào)節(jié)池是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上改造而成，有效容積98m，停留時(shí)間23h。配有2臺(tái)提升泵(1用1備)，型號(hào)IHF50-32-200，Q=6.3m3/h，H=12m，N=1.1kW。配有1臺(tái)引水筒，DxH=500mmx1000mm，同時(shí)還配有1臺(tái)流量計(jì)和2臺(tái)pH計(jì)。

(2)厭氧池。

碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，2座(1用1備)，容積100m，停留時(shí)間12h，設(shè)計(jì)規(guī)模100m3/d。配有流量計(jì)1臺(tái)。廢水進(jìn)入?yún)捬醭睾笸ㄟ^布水管路與厭氧污泥均勻接觸，在產(chǎn)甲烷菌的作用下，難生物降解的有機(jī)物被降解。厭氧反應(yīng)不但可明顯降低廢水中的COD，還可以提高廢水的可生化性。

(3)好氧池。

碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，2座(1用1備)，容積100m3，停留時(shí)間24h，設(shè)計(jì)規(guī)模100m3/d。配備混合液回流泵2臺(tái)(1用1備)，型號(hào)WL2120-240，Q=10m3/h，H=8m，N=0.8kW；流量計(jì)1臺(tái)；300個(gè)曝氣器，設(shè)計(jì)參數(shù)為D215mm。好氧反應(yīng)可明顯降低廢水的COD。

(4)混凝沉淀池。

碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，2座(1用1備)，尺寸4200mmx300mm，水力負(fù)荷0.4m3/(m2?h)。配套污泥泵2臺(tái)(1用1備)，型號(hào)G25-1，Q=2m3/h，H=60m，N=1.5kW?；炷恋沓氐淖饔檬峭ㄟ^投加絮凝劑，去除廢水中的膠體和細(xì)微懸浮物。

(5)污泥濃縮池。

碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，配有1臺(tái)污泥螺桿泵，型號(hào)G25-1，Q=2m3/h，H=60m，N=1.5kW；1臺(tái)板框壓濾機(jī)，設(shè)計(jì)參數(shù)為20m3；1個(gè)污泥均質(zhì)罐，碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，規(guī)格為D1.5mx1.9m。

(6)鼓風(fēng)機(jī)房。

配套羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)(1用1備)，型號(hào)3L41WD，Q=10.5m3/min，出口P=4mH2O，N=10.2kW。

(7)加藥間。

配有1套硫酸加藥系統(tǒng)，1套液堿加藥系統(tǒng)，1套PAC加藥系統(tǒng)，1套PAM加藥系統(tǒng)。

生化處理效果如表3所示。

經(jīng)生化處理后，廢水COD明顯降低，氨氮去除率也達(dá)到了56.4%。為了保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，采用臭氧催化氧化工藝對(duì)生化出水進(jìn)行深度處理。

3.3 深度處理系統(tǒng)

(1)臭氧塔。

結(jié)構(gòu)形式不銹鋼316L，2座(1用1備)，尺寸1.1mx2.7m，有效容積2.2m，設(shè)計(jì)水量100m3/d，水力停留時(shí)間30min。臭氧催化劑為氧化鋁，其與廢水的體積比為1：10。配有臭氧發(fā)生器2臺(tái)(1用1備)，尺寸20mx9.5m，臭氧發(fā)生量10kg/h，氧氣罐2個(gè)(外購(gòu)氧氣源)。臭氧在催化劑作用下形成的?OH與有機(jī)物的反應(yīng)速率更高、氧化性更強(qiáng)，幾乎可以氧化所有的有機(jī)物，如有機(jī)酸、醛等，可以將有機(jī)物完全礦化，提高污水的COD去除率。

(2)排放池。

碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，2座(1用1備)，容積200m3。配有1臺(tái)不銹鋼污水泵，型號(hào)50TBP20-40-7.5；1臺(tái)流量計(jì)。

深度處理效果如表4所示。

臭氧催化氧化的臭氧利用率達(dá)到90%以上，甲醛去除率達(dá)到93.3%，最終出水水質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

4、處理效果及成本分析

2019年5月新建廢水處理站完工并投入使用。該廢水處理工程年運(yùn)行費(fèi)用為18.6萬元，其中，動(dòng)力費(fèi)8.7萬元/a，藥劑費(fèi)7.4萬元/a，人工費(fèi)1.4萬元/a，固廢處置費(fèi)1.1萬元/a。廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，出水水質(zhì)范圍：甲醛0.8~3mg/L，COD190~350mg/L，氨氮20~35mg/L，pH7~8，達(dá)到接管標(biāo)準(zhǔn)。

5、結(jié)論

針對(duì)某聚氨酯生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，采用石灰法-A/O-臭氧催化氧化的組合工藝對(duì)其進(jìn)行處理。運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝能夠有效去除聚氨酯生產(chǎn)廢水中的甲醛、COD和氨氮等污染物，處理出水水質(zhì)穩(wěn)定，出水中甲醛≤5mg/L，COD≤500mg/L，氨氮≤45mg/L，達(dá)到園區(qū)接管標(biāo)準(zhǔn)。（來源：南京理工大學(xué)環(huán)境與生物工程學(xué)院，江蘇南大華興環(huán)?？萍脊煞莨荆?/span>