优化工艺组合 废水处理技术实现新突破
来源：中国环境报 阅读：3454 更新时间：2014-04-28 14:01高浓度工业废水主要是指生物制药、精细化工、煤化工、石油化工等行业产生的废水，污染物具有较高浓度。随着我国经济高速发展，含有高浓度生化难降解有机污染物以及氨氮化合物、悬浮物的各种工业废水正在日益增多。由这类高浓度工业有机废水引发的一系列水体污染、生态环境恶化、威胁人体健康以及阻碍相关工业发展等问题，越来越受到社会各界和各级政府环保部门的广泛关注。国家对各类主要的工业废水制定了相应的排放标准，也已发展了较为系统、成熟的处理技术，但总体上治理效果不太理想，污染事件时有发生，非法排污和超标排放也屡禁不止。究其原因，工艺、技术的不足是一方面，但也存在成本投入以及运行管理方面的问题。
对煤化工、生物制药、精细化工废水等这类高浓度废水的处理，目前我国大多采用传统的物化／生化组合工艺，但处理效果不理想，出水达标率不高，主要表现为出水COD、NH4+-N及色度等指标的超标。究其原因，是因为目前的废水处理工艺普遍缺乏对高浓度工业废水中有机成分的准确全面分析，缺乏基于有机污染物生物活性与其分子结构之间关系理论方面的深入研究，不能从生物处理过程中有毒／难降解有机物对微生物的抑制或毒害作用方面寻找这类废水难以达标排放的本质原因，从而影响了高效、稳定的高浓度工业废水处理技术体系建立。
技术解析
煤化工、生物制药、精细化工废水具有污染物浓度高、成分复杂、有机污染物种类多、色度高及毒性大等特点。目前国内处理煤化工、生物制药、精细化工废水技术主要采用的水治理工艺路线基本遵行“预处理+A／O生化处理+深度处理”。
煤化工、生物制药、精细化工废水中煤化工污水含有多种油脂组份，过多的油类会影响后续生化处理的效果，去除油脂成为煤化工污水处理的必然，隔油池和气浮法组合是油脂去除的最佳方法，其作用是除去其中的油类并回收再利用，此外还起到预曝气的作用。均质调节、初沉去除大颗粒固体也是预处理的主要形式。
对于预处理后的煤化工、生物制药、精细化工废水，国内外一般采用缺氧、好氧生物法处理（A／O工艺），但由于废水中的多环和杂环类化合物，好氧生物法处理后，出水中的COD指标难以稳定达标。
单纯的生物氧化法出水中含有一定量的难降解有机物，COD值偏高，不能完全达到排放标准，吸附法虽能较好地除去CODcr，但存在吸附剂的再生和二次污染的问题。为了解决上述问题，广州中环万代环境工程有限公司（以下简称“中环万代”）采用了先进、成熟的CEAO工艺，联合厌氧、缺氧、好氧三个不同过程交替循环处理废水，可以获得理想的处理效果，运行管理和成本相对较低，该工艺是煤化工、生物制药、精细化工废水的主要选用工艺。生化出水利用Fenton深度处理技术，进一步去除已经极性化的难降解的污染物，达到达标排放的目的。
因此，利用多种方法联合处理煤化工、生物制药、精细化工废水是此类工业废水处理技术的发展方向。
1 CEAO工艺废水处理技术
CEAO工艺技术（China Ever Anaerobic Oxidation）是改良型AAO（厌氧/缺氧/好氧）活性污泥法的一种改型，其具有成熟的管理经验——通过厌氧、缺氧、好氧三个不同过程的交替循环，实现生物降解高浓度废水的有机污染物。为解决我国高浓度生化难降解有机废水处理的难题提供了一项高水准的实用工业新技术。
CEAO工艺的构成主要为厌氧段、缺氧段、好氧段，其中，厌氧段在厌氧池实现，缺氧段和好氧段在好氧池中实现，这是以生物反应动力学原理及合理的水力条件为基础而开发的一种具有系统组成简单、运行灵活和可靠性好等优良特点的污水处理新工艺。
CEAO中的A段是对污水处理厌氧工艺作改良后的优化工艺，主要体现在：优良的布水方式，节省搅拌器的机械动能使用，以及优化污水与污泥的传质效率。较之改良型氧化沟的A段处理效果更为优越。后置O段，实质分为缺氧+好氧段，主要是对有机污染物进行完全降解使出水经泥水分离后达标排放。并在此阶段进行硝化和反硝化作用，以达到脱氮的目的。
与其他生物法工艺比较，CEAO工艺的优越性表现为：
①增加整个污水处理系统的稳定性、安全性，抗负荷能力提高；
②厌氧段布水均匀，泥水充分混合，一方面可以提高磷的有效释放，为好氧段的高效吸磷做好准备；另一方面可以使难以生物降解的有机物水解成易生物降解的有机物，减少后续好氧反应的时间和处理的能耗；
③具有一定的消减污泥，减少污泥处理费用的作用；
④具有混合液回流系统及污泥回流系统，能发生显著的硝化及反硝化作用；
⑤改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀问题的发生；
⑥污水在好氧池的流动呈现出整体推流而在不同区域内为完全混合的复杂流态，保证了处理效果，使出水水质比较稳定；
⑦设备维修工作量少，操作管理简单；可实现自动化操作，减少人员的使用；
⑧适应性强，可通过对不同工序的时间调整，满足进水水量水质变动的要求；
⑨曝气系统采用中环万代开发的上浮式曝气系统，实现曝气系统的不停产检修。
2 防堵塞布水系统术
布水系统是厌氧反应器的关键配置，它对于污泥与进水间充分的接触、最大限度地利用反应器的污泥十分重要。传统厌氧布水系统安装在反应器底部，且反应器是一个密闭结构，堵塞后清通布水系统需要抽空池体，再人工清理。不但耗费大量的人力、物力，且造成清理期间废水处理无法正常运行，从而影响正常生产。
中环万代开发的防堵塞布水系统，在传统布水管道中增加水力反冲排渣管道，使改良后的布水系统具有良好的防堵塞功能，即便堵塞也能通过简便的操作疏通布水管。防堵塞布水系统是根据厌氧反应器的结构、水力模型及多个废水处理工程的厌氧反应器布水系统运行情况总结改良得出。在以往的布水系统中，堵塞通常发生在布水管的末端。中环万代在布水管末端增加反冲排渣管，脉冲布水器发生脉冲时将杂质冲至排渣管中，然后开启反冲排渣阀门，利用高位水力压差使厌氧反应器内的废水通过布水管过水孔进入布水管内进行反冲，随后进入反冲排渣管一起把杂质带出，由此完成反冲排渣过程。整个反冲排渣过程仅需要进行阀门的开启，操作非常简便，且反冲排渣效果好。
防堵塞布水系统兼有配水和水力搅拌的功能，有效确保单位面积的进水量基本相同，以防止短路等现象发生，并能满足水力搅拌需要，保证进水有机物与污泥迅速混合。其很容易根据脉冲发生器脉冲情况观察到进水管是否堵塞，当堵塞被发现后，仅需要进行阀门的开启，即可完成反冲排渣的清理过程。防堵塞布水系统已在中环万代的工程案例中广泛应用，且取得了良好效果。
3 上浮式曝气系统
在污水处理的运行中，动力消耗是运行费用主体，而曝气的动力消耗是整个系统动力消耗的主要来源。管状微孔曝气设备，可减少风机的动力消耗，降低整个污水运行费用。
简易实用的曝气装置——可变微孔曝气装置是根据水中氧气的转移原理及目前各种充氧曝气方式的特点而研究开发出来的，它是一种理想的、溶氧效率高、检修方便、操作可靠的曝气装置。
装置的空气支管装在池体水面以上，避免与污水接触，因此不易被腐蚀。检修时，只需将要检修的曝气平台法兰松开，把曝气器从水中提出即可进行检修、更换，无需排掉池中的污水。这种曝气平台停留在水深4～5.5m处，气泡在其表面逸出时，直径约为50μm。如此微小的气泡使得氧气接触面积增大和氧气传送效率提高。
此曝气系统更能充分发挥好氧池去污功效，同时由于可变微孔曝气管布置在池底部，曝气均匀、曝气效率高，对整个池内的泥水形成很好地搅动，提高了好氧系统的去污功效。
4 深度处理系统
生化系统出水中污染物基本上是难以生物降解的可溶性有机物，无论是厌氧微生物还是好氧微生物均难以去除该类污染物。一般的物化加药进行混凝沉淀也难以有效去除这部分污染物，臭氧氧化、活性碳吸附及膜分离技术等方法由于技术设备不成熟、投资、运行成本过高而难以应用于大水量的废水处理。增加深度处理方法则提供了一个简单高效的途径，使废水的稳定达标排放成为可能。
本方法的处理原理为：向经过预处理的废水投加Fenton试剂，Fenton试剂由H2O2及亚铁化合物按一定浓度比例组合而成，H2O2在Fe2+的催化作用下分解产生·OH，通过电子转移等途径将有机物氧化分解成小分子。同时，Fe2+被氧化成Fe3+产生混凝沉淀，从而去除大量有机物。
由中环万代设计以及宁夏时代环境科技有限公司施工、运营的贺兰县洪广镇及暧泉工业区污水处理厂一期工程，设计规模为2.5万立方米/天，其废水处理系统使用“预处理处理+CEAO工艺生化处理+消毒池深度处理”工艺。
消毒池深度处理工艺是中环万代总结多个相关工程的经验而发明的一种废水深度处理方法，经过了不断的改进及多次实验验证，已取得国家专利认可，专利号为ZL200510100249.0。该工艺具有技术成熟可靠、设备简单、运行稳定、去除效率高，效果明显等优点，运行成本相对其它深度处理技术低廉，且反应条件对温度没有特定要求，在常温下即可实现，而且反应速度快。
成功案例
贺兰县洪广镇及暧泉工业区污水处理厂一期工程
一、项目介绍
贺兰县洪广镇及暖泉工业区污水处理厂，项目总投资1.2亿元，设计日处理污水5万立方米，分两期建设，其中一期投资7860万元，设计日处理污水2.5万立方米。
贺兰县暖泉工业区污水处理厂项目是中环万代在银川市的第一个工业污水处理设计项目，根据暖泉工业区水质情况，污水厂采用先进的CEAO工艺，利用生物的消化与反硝化作用，之后经过消毒池处理，可达一级B标准出水，可极大改善暖泉园区的水环境，为人民生产生活提供良好的环境。
项目自2012年6月4日正式开工建设，在贺兰县人民政府的支持下，现污水厂已建设完成并于2013年年底达到了满负荷生产需求。目前由宁夏时代环境科技有限公司接管运营。现系统运行情况良好。CEAO生化处理系统去除率可达60%～80%，深度处理去除率达50%以上，最终出水CODCr（有机污染物）小于60mg/L。
宁夏时代环境科技有限公司是由广州中环万代环境工程有限公司为主要投资人，于2012年11月在银川市工商局注册成立的环保科技企业，注册资金3000万元，拥有工业废水、市政污水环境污染治理设施临时运营资质证书。公司依托广州中环万代环境工程有限公司环境治理方面的技术优势，同时引进沿海发达地区环保项目运营管理的成功经验，并结合宁夏当地环境治理情况，为政府及企业客户提供先进、成熟的环境治理整体解决方案。
为提升污染防治技术水平及推动服务水平，中环万代还在银川经济技术开发区投资兴建了环保产业园，产业园主要包含研发中心、环保设备制造、煤化工废水重地实验室、检测中心公司办公室基地。
二、工艺流程
废水处理工艺流程：原水→预处理→集水池→提升泵房→厌氧池→好氧池→二沉池→消毒池→达标排放。
污泥处理流程：剩余污泥→污泥浓缩池→压滤机→干泥外运
三、废水处理系统介绍
系统处理流程可分为：预处理→CEAO生化处理→深度处理→达标排放
1.预处理设置格栅、营养盐补充池等。
2.生化系统采用先进、成熟的CEAO工艺，通过厌氧、缺氧、好氧三个不同过程的交替循环，实现生物降解高浓度废水的有机污染物。
CEAO工艺是整个废水处理系统的基础和核心，是比传统生化工艺更符合国情的新一代生化处理技术。具有投资省、处理能耗少、运行费用低、耐冲击负荷高、易操作管理等优点。该生化处理工艺CODcr 去除率可达60%～80%。
3.深度处理系统
针对已经极性化的难降解的污染物，经过反应试验和研究，中环万代设计了独创的深度处理系统。其处理流程为：经过生化处理后的废水首先进入高效混合反应池，池内加入Fenton试剂：H2O2及Fe2+。Fenton试剂与废水充分混合反应，氧化分解废水中的厌氧、好氧微生物均难以降解的污染物，部分污染物被分解后形成可沉淀的污泥。污泥在终沉池沉淀下来，通过排泥管排至污泥池，然后泵送至废水处理系统的污泥浓缩池。废水中大部分被氧化分解的污染物在污泥沉淀的过程中去除，其CODcr 去除率可达50%以上，出水CODcr可达60 mg/L以下的排放标准。
