聚氨酯廢水處理聚糖反應(yīng)-A2/O-臭氧催化氧化技術(shù)

我國是世界上聚氨酯生產(chǎn)和銷售第一大國，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、有機酸和惰性溶劑等成分，直接排放會使環(huán)境酸堿失衡，同時其含有的較高濃度的甲醛毒性較大，不僅會導(dǎo)致水中微生物死亡，而且會給人類健康帶來極大危害。因此，對聚氨酯廢水進行處理，使其達標排放，對于保護生態(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)保型納米級難燃聚合物聚醚多元醇建設(shè)項目，項目總投資59000萬元，項目建設(shè)地址位于某工業(yè)城。廠區(qū)為此項目生產(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變化可能較大，同時考慮到為今后企業(yè)的發(fā)展預(yù)留空間，因此設(shè)計污水站生化處理規(guī)模為100m3/d。系統(tǒng)進水水質(zhì)如表1所示。

根據(jù)當(dāng)?shù)亟庸芤?，園區(qū)目前執(zhí)行的接管標準：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。項目的產(chǎn)污節(jié)點主要是真空條件下進行脫揮及短程分子蒸餾產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水，設(shè)計水量為20m3/d。該廢水中主要含有甲醛及含氮有機物，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行處理，需對其進行分質(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)濟性考慮，本工程確定采用石灰法對生產(chǎn)廢水進行預(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，不僅避免了甲醛對生物的毒害作用，生成的多糖還可為生化反應(yīng)提供營養(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，且實際生產(chǎn)產(chǎn)水不穩(wěn)定，因此設(shè)置2個厭氧池。當(dāng)預(yù)處理后廢水COD≥6000mg/L時，2個厭氧池以串聯(lián)的形式工作；當(dāng)預(yù)處理后廢水COD<6000mg/L時，2個厭氧池以并聯(lián)的形式工作。這樣能有效應(yīng)對聚氨酯生產(chǎn)過程中廢水水量、水質(zhì)波動大的情況，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，剩余的有機物均為難生物降解的有機物，因此需要對生化尾水進行深度處理，以達到排放標準。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產(chǎn)生大量羥基自由基，其能夠?qū)㈦y生物降解的有機物完全礦化，可有效去除廢水中的COD。本項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到排放標準。

本項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臺提升泵(1用1備)，型號IHF50-32-200，Q=6.3m3/h，H=12m，N=1.1kW；1臺引水筒，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)下進行，且會生成大量沉淀，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，石灰法對生產(chǎn)廢水中的甲醛具有較好的去除效果，甲醛去除率達到97%，COD去除率達到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，一部分進入廢水中。產(chǎn)生的化學(xué)污泥進入污泥濃縮池進行后續(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，停留時間23h。配有2臺提升泵(1用1備)，型號IHF50-32-200，Q=6.3m3/h，H=12m，N=1.1kW。配有1臺引水筒，DxH=500mmx1000mm，同時還配有1臺流量計和2臺pH計。

(2)厭氧池。

碳鋼防腐結(jié)構(gòu)，2座(1用1備)，容積100m，停留時間12h，設(shè)計規(guī)模100m3/d。配有流量計1臺。廢水進入?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，停留時間24h，設(shè)計規(guī)模100m3/d。配備混合液回流泵2臺(1用1備)，型號WL2120-240，Q=10m3/h，H=8m，N=0.8kW；流量計1臺；300個曝氣器，設(shè)計參數(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，水力負荷0.4m3/(m2?h)。配套污泥泵2臺(1用1備)，型號G25-1，Q=2m3/h，H=60m，N=1.5kW。混凝沉淀池的作用是通過投加絮凝劑，去除廢水中的膠體和細微懸浮物。

(5)污泥濃縮池。

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

(6)鼓風(fēng)機房。

配套羅茨風(fēng)機2臺(1用1備)，型號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，氨氮去除率也達到了56.4%。為了保證出水水質(zhì)達標，采用臭氧催化氧化工藝對生化出水進行深度處理。

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)計水量100m3/d，水力停留時間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(1用1備)，尺寸20mx9.5m，臭氧發(fā)生量10kg/h，氧氣罐2個(外購氧氣源)。臭氧在催化劑作用下形成的?OH與有機物的反應(yīng)速率更高、氧化性更強，幾乎可以氧化所有的有機物，如有機酸、醛等，可以將有機物完全礦化，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臺不銹鋼污水泵，型號50TBP20-40-7.5；1臺流量計。

深度處理效果如表4所示。

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

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行費用為18.6萬元，其中，動力費8.7萬元/a，藥劑費7.4萬元/a，人工費1.4萬元/a，固廢處置費1.1萬元/a。廢水處理系統(tǒng)運行穩(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，達到接管標準。

5、結(jié)論

針對某聚氨酯生產(chǎn)廢水的水質(zhì)特點，采用石灰法-A/O-臭氧催化氧化的組合工藝對其進行處理。運行結(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，達到園區(qū)接管標準。（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>