氣浮/鐵碳/Fenton+水解+A/O+接觸氧化組合工藝處理農(nóng)藥廢水

田啟平，許 猛，賴 亮，徐麗亞，張 峰，姚華奇

（浙江省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州 310000）

我國(guó)是世界上最大的農(nóng)藥生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，農(nóng)藥產(chǎn)量占世界的1/3以上〔1〕。農(nóng)藥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量廢水，該廢水成分復(fù)雜，鹽分、有機(jī)物、氮、磷濃度高，含有大量油脂、有機(jī)溶劑類物質(zhì)〔2〕。同時(shí)，農(nóng)藥廢水可生化性差，其中的殺菌劑對(duì)微生物具有抑制作用，降低了微生物的生物降解能力。因此，采用傳統(tǒng)的廢水處理方法對(duì)農(nóng)藥廢水進(jìn)行處理，往往難以達(dá)到理想的處理效果〔3-4〕，并且運(yùn)行費(fèi)用高，不利于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展〔5〕。筆者擬采用氣浮/鐵碳/Fenton+水解+A/O+接觸氧化組合工藝處理農(nóng)藥廢水，以期更經(jīng)濟(jì)、高效地實(shí)現(xiàn)出水達(dá)標(biāo)排放，為類似農(nóng)藥廢水項(xiàng)目設(shè)計(jì)、建設(shè)及運(yùn)行提供參考。

1 工程概述

1.1 項(xiàng)目概況

1.2 進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)

本工程設(shè)計(jì)水量500 m3/d，其中，工藝廢水240 m3/d，其他廢水260 m3/d。工藝廢水設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)pH 3～11，COD≤8 000 mg/L，NH4+-N≤60 mg/L，甲苯≤70 mg/L；其 他 廢 水 設(shè) 計(jì) 進(jìn) 水 水 質(zhì)pH 6～9，COD≤1 200 mg/L，NH4+-N≤30 mg/L。

處理后的農(nóng)藥廢水納管排入嘉興某污水處理廠，排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 31962—2015）B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，主要出水水質(zhì)要求：pH 6.0～9.0，COD≤500 mg/L，NH4+-N≤35 mg/L，甲苯≤0.5 mg/L。

1.3 工藝流程

本工程工藝廢水經(jīng)車間預(yù)處理后進(jìn)入廢水處理站，結(jié)合來水的水質(zhì)水量特點(diǎn)，采用氣浮/鐵碳/Fenton+水解+A/O+接觸氧化組合工藝對(duì)其進(jìn)行處理，工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程Fig.1 Wastewater treatment process

2 主要構(gòu)筑物及設(shè)備選型

工藝廢水調(diào)節(jié)池1座，設(shè)計(jì)流量10 m3/h，尺寸為11.0 m×8.0 m×4.0 m，有效容積為260 m3，HRT為26 h，配置工藝廢水提升泵2臺(tái)，流量為12 m3/h，1用1備。

淺層氣浮池1座，尺寸D15.0 m×8.0 m，表面負(fù)荷6 m3（/m2·h），溶氣水回流比40%，配置溶氣水泵2臺(tái)，流量為4 m3/h，1用1備。

鐵碳微電解反應(yīng)池1座，尺寸為3.0 m×3.0 m×4.0 m，有效容積為27 m3，HRT為2.7 h，池內(nèi)填充鐵碳填料，此處投加HCl調(diào)節(jié)pH至3～5。

Fenton反應(yīng)池1座，尺寸為2.0 m×6.0 m×3.5 m，有 效 容 積 為30 m3，HRT為3.0 h，此 處 投 加FeSO4、H2O2、PAM，在酸性條件下發(fā)生Fenton氧化反應(yīng)。

初沉池1座，地上豎流式，尺寸為4.0 m×5.3 m×4.0 m，表面負(fù)荷為0.5 m3（/m2·h），配置初沉污泥泵2臺(tái)，流量為10 m3/h，1用1備。

調(diào)配池1座，設(shè)計(jì)流量21 m3/h，尺寸為15.0 m×8.5 m×4.0 m，有效容積380 m3，HRT為18 h，配置調(diào)配池提升泵2臺(tái)，流量為21 m3/h，1用1備。

兼氧水解池1座，尺寸為11.0 m×21.8 m×6.0 m，有效容積為1 199 m3，HRT為57.5 h，池內(nèi)設(shè)置彈性立體填料。

A池2座，按兩系列設(shè)計(jì)，單座尺寸為3.0 m×11.0 m× 5.5 m，總有效容積為297 m3，HRT為14 h，配置3.0 kW進(jìn)口潛水曝氣機(jī)2臺(tái)。

O池2座，按兩系列設(shè)計(jì)，單座尺寸為11.0 m×13.0 m×5.5 m，總有效容積為1 287 m3，HRT為62 h，配置空氣懸浮風(fēng)機(jī)3臺(tái)，風(fēng)量為11 m3/min，功率為22 kW，2用1備，與后續(xù)接觸氧化池共用，內(nèi)回流比按400%設(shè)計(jì)，配置內(nèi)回流泵4臺(tái)，流量為42 m3/h，2用2備。

二沉池1座，中心傳動(dòng)，尺寸為D7.0 m×4.1 m，表面負(fù)荷為0.5 m3（/m2·h），配置外回流污泥泵2臺(tái)，流量為21 m3/h，1用1備。

接觸氧化池2座，尺寸為11.0 m×10.0 m×5.5 m，有效容積990 m3，HRT為24 h，設(shè)置彈性立體填料550 m3，采用穿孔管曝氣，風(fēng)機(jī)與O池風(fēng)機(jī)共用。

排放水池1座，尺寸為5.0 m×2 m×2.5 m，有效容積20 m3，HRT為1 h，重力排放。

3 工藝特點(diǎn)

1）本工程選擇氣浮+鐵碳+Fenton作為物化預(yù)處理單元。氣浮去除廢水中的油脂、有機(jī)溶劑，降低COD，回收有機(jī)溶劑〔6〕。鐵碳微電解、Fenton具有強(qiáng)氧化性，能破壞大分子有機(jī)物的結(jié)構(gòu)，去除部分有毒有害物質(zhì)，同時(shí)提高廢水可生化性〔7〕。殺菌劑廢水經(jīng)鐵碳微電解、Fenton處理后活性被破壞，對(duì)保護(hù)后續(xù)生物處理的微生物起到關(guān)鍵性作用。

2）鐵碳/Fenton組合工藝中的Fe2+、Fe3+及其水合物具有強(qiáng)烈的吸附絮凝活性〔8-9〕，對(duì)色度、SS及膠體均有較好的去除效果〔10〕。鐵碳微電解和Fenton反應(yīng)均為酸性環(huán)境，F(xiàn)enton反應(yīng)無需再加酸調(diào)節(jié)pH，減少加酸量。鐵碳微電解產(chǎn)生的Fe2+可繼續(xù)作為后續(xù)Fenton反應(yīng)的催化劑，可減少Fenton反應(yīng)中硫酸亞鐵的加藥量，降低運(yùn)行費(fèi)用〔11〕。

3）利用剩余污泥的絮凝性能，通過將A/O系統(tǒng)剩余污泥回流到初沉池前的絮凝反應(yīng)池，可降低混凝反應(yīng)加藥量，同時(shí)也能改善剩余污泥的脫水性能〔12〕。

4）生化系統(tǒng)采用水解+A/O+接觸氧化，水解酸化提高廢水B/C比，A/O與接觸氧化串聯(lián)運(yùn)行，前者富集高負(fù)荷微生物菌群，后者富集低負(fù)荷微生物菌群，提高生化處理效率，實(shí)現(xiàn)出水達(dá)標(biāo)排放〔13〕。

4 運(yùn)行效果

該項(xiàng)目運(yùn)行至今，工程處理效果穩(wěn)定，2022年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)年均值見表1。

表1 工程穩(wěn)態(tài)運(yùn)行效果Table 1 Engineering steady-state operation effect

由表1可以看出，在平均進(jìn)水COD 7 866 mg/L、NH3-N 56 mg/L、甲苯53 mg/L的條件下，COD平均去除率94.5%，NH3-N平均去除率81%，甲苯平均去除率99.2%，系統(tǒng)出水達(dá)到納管標(biāo)準(zhǔn)。生化系統(tǒng)培菌期間，無剩余污泥回流到初沉池前，當(dāng)PAC投加質(zhì)量濃度為126 mg/L，PAM投加質(zhì)量濃度為2.7 mg/L時(shí)，初沉池出水COD能維持在3 600 mg/L以下。生化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，剩余污泥回流到初沉池，PAC投加質(zhì)量濃度降至93 mg/L，PAM投加質(zhì)量濃度降至1.8 mg/L，初沉池出水COD能維持在與培菌前相當(dāng)水平，PAC投加量降幅達(dá)26%，PAM投加量降幅達(dá)33%。利用剩余污泥的生物絮凝性能，能有效降低混凝反應(yīng)的加藥量，從而降低運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)也能改善剩余污泥的脫水性能。

5 經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)

1）工程投資。工程總投資858萬元，其中土建投資為450萬元，設(shè)備及安裝投資為408萬元，噸水投資為1.716萬元。

2）運(yùn)行費(fèi)用。項(xiàng)目裝機(jī)功率270 kW，常用功率180 kW，噸水運(yùn)行費(fèi)用為17.40元，其中噸水電耗4.68元，噸水藥耗11.12元，噸水人工費(fèi)1.60元。

3）占地面積。該工程占地面積2 160 m2，噸水占地4.32 m2。

6 結(jié)論

1）本工程采用氣浮/鐵碳/Fenton+水解+A/O+接觸氧化組合工藝處理農(nóng)藥廢水，COD、NH3-N、甲苯污染物平均去除率分別為94.5%、81%、99.2%，排水水質(zhì)達(dá)到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 31962—2015）B級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，且經(jīng)濟(jì)合理，可為類似農(nóng)藥廢水處理設(shè)計(jì)建設(shè)時(shí)提供參考。

2）鐵碳微電解和Fenton氧化組合作為預(yù)處理，減少Fenton反應(yīng)所需的加藥酸量，鐵碳微電解產(chǎn)生的Fe2+可繼續(xù)作為后續(xù)Fenton反應(yīng)的催化劑，可降低Fenton反應(yīng)中硫酸亞鐵的加藥量，從而降低運(yùn)行費(fèi)用。

3）剩余污泥具有促進(jìn)生物絮凝的性能，將A/O系統(tǒng)剩余污泥回流到Fenton反應(yīng)后的絮凝反應(yīng)池，降低絮凝劑的加藥量，在降低運(yùn)行費(fèi)用的同時(shí)改善了剩余污泥的脫水性能。

4）生化系統(tǒng)采用水解+A/O+接觸氧化，水解酸化提高廢水B/C比，A/O與接觸氧化串聯(lián)運(yùn)行，前者富集高負(fù)荷微生物菌群，后者富集低負(fù)荷微生物菌群，提高生化處理效率，實(shí)現(xiàn)出水達(dá)標(biāo)排放。