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摘 要：精细化工废水不同于一般的工业废水，这些废水生物毒性大、含盐量高、COD高、有机组分复杂等特性。我们在深入研究原水水质特征的基础上，提出了新的工艺构想，即“分类收集+分质预处理+强化生化处理”工艺[1]。通过实践证明，这项工艺能有效处理精细化工废水，水质达标且成本低廉。
关键词：精细化工 废水处理 膜生物反应器
本次研究以XX化工企业为例，探讨精细化废水的处理策略。
一、原水水质水量
这是一家典型的精细化工企业，主要生产医药和染料中间体，如DAT、色酚、色基等。废水量在600m3/d左右。其中，生产废水约为250m3/d，生活废水与冲洗废水约为350m3/d。该企业的生产废水不仅含有大量的常规污染物质，如COD、TN、TP等，还含有浓度较高的盐分与生物毒性偏高的杂环类有机物。因此，常规废水处理工艺是无法处理好这类有机废水的。
二、相关的工艺流程
1.车间预处理
该环节的目的是为了减少废水中N、P、盐分的含量，使其符合生化处理的标准。本项目组确定了类收集、分质处理的措施：（1）对几个主要产生废水的车间废水利用三效蒸发器处理，以蒸发除盐；（2）对于DAT车间氯化工段生成的离心母液，通过闪蒸方式回收其中的废酸，同时，实现资源化再利用；（3）在生产色酚产品时会产生一定的含磷废水，通常利用化学除磷的方式处理；（4）在生产色酚色基产品时会产生很多高浓度氨氮废水，处理流程如下：蒸发回收氨水→后氨吹脱塔吹脱；（5）在DAT车间与色酚色基车间会产生大量的有机废水。这类有机废水不仅浓度高、而且生物毒性大、难降解。因此，应选择高效催化氧化技术处理这种废水，增强其可生化性[2]。车间预处理完毕后，将废水排到物化调节池。
2.物化处理
我项目组最终确定采用“气浮+微电解+Fenton氧化+气浮”的物化处理工艺。这样能有效清除其中的TP，难降解有机物等，使其可生化性得到提高。此外，本次研究还充分利用了在此过程中生成的废酸与铁泥，将其顺利制成FeSO4与Fe2（SO4）3的混合物。该混合物具有除磷的作用，因此，本项目组成功解决了废酸处理的难题，还实现了对废酸的资源化、节约化处理。
3.生化处理
该环节的目的是降解废水中残留的COD、氮、磷等物质，确保出水达标。本工程生化处理需解决三个难题：（1）企业产品品种繁多，废水水质伴随着产品的变化而改变，进而造成来水水质的冲击负荷偏大；（2）废水中含有大量的氨氮，即使在完成预处理后，生化调节池内氨氮的质量浓度依然较高，约在100-300mg/L，总氮质量浓度则更高。（3）检测生化调节池内废水的COD含量，保持在2-5g/L左右，依然偏高，同时，可生化性较弱。B/C保持在0.2-0.3左右。因此，本项目组采用的生化处理工艺为“厌氧+两级缺氧/好氧”，具体流程如下：
①厌氧段的功能是对有机氮的氨化，并提高B/C，降解个别有机物。本次研究，将厌氧池的设计水力停留时间设置为80h，COD容积负荷设置为0.75kg/（m3·d）；②缺氧、好氧段的功能是硝化、反硝化、降解有机物等。由于废水中含有较高浓度的氨氮与总氮，为保证脱氮效果，本次研究选择两级缺氧/好氧串联的处理工艺。一、二级好氧池分别采用接触氧化法与MBR法[2]。其中，氮负荷规定为0.03g/（g·d），混合液回流比设计为300%，硝化和反硝化水力停留时间比设置为3：1，MBR池选用PVDF平片膜，膜平均孔径大小在0.2-0.45μm，设计通量大小为70L/（m2·h）.
三、工程调试
1.污泥的培养及驯化
通过接种驯化法完成污泥的培养及驯化，包括两个阶段：间歇培养与连续培养。本研究接种污泥选自某个化工生产园区污水处理厂。
厌氧段：①间歇培养时期：选择含水率约为85%的干污泥100t左右，将其加入厌氧池内，然后，放入生活污水与冲洗废水加以稀释，使VSS保持在6g/L。定期换水，潜水搅拌器应经常开动。同时，根据m（C）：m（N）：m（P）=300：5：1的比例加入下列物质：甲醇、尿素、磷酸二氢钾等，确保池内COD维持在1-1.5g/L，注意池内碱度的保持。②连续培养时期：把提前准备好的营养液泵人厌氧池，搅拌器在常开状态，大约4周后便可完成。池中有稳定均匀的甲烷气泡，pH值大约为6.5-7.5。
缺氧/好氧段：①间歇培养时期：将100t含水率约为85%的干污泥加入缺氧/好氧池中。放入生活污水与冲洗废水加以稀释，并将搅拌器与鼓风曝气系统开启。通过循环闷曝的方法培养，混合液回流比保持为150%。每天换水，并根据m（C）：m（N）：m（P）=200：5：1放入相关营养物质。2周后，便可完成。COD浓度降至15%以下，污泥沉降性能良好，有很多絮体形成。②连续培养时期：根据设计负荷调节进出水量，并调整好氧池曝气量与混合液回流比。大约3周即可成功，COD和TN的浓度会降至15%以下，污泥沉降性能好。
2.调试MBR池
MBR池污泥培养驯化的初期应和好氧池曝气系统同步开启膜组件下方的穿孔曝气装置。清洁膜片表面的原理是利用上升的水气流生成的剪切力[3]。在间歇培养时期，该池的换水工作不可利用膜组件进行。在连续培养时期，等到池中MLSS在3g/L时，便需通过膜组件抽吸出水，抽吸8min 后，停止2min再进行。同时，要求慢慢把膜组件的抽吸出水量增至设计的标准大小。
3.联动调试
完成污泥培养及驯化工作后，便开始系统联动调试工作。初期阶段，把少部分物化处理工段出水、生活污水与冲洗废水等在生化调节池中混合均匀，再提升至生化处理系统。然后，根据比例要求在不同的生化处理单元内加入C、N、P等营养物质，保证其正常运转，并跟踪检测每个单元的相关指标：COD、N、P、MLSS、MLVSS、SV30、BOD5等。系统持续运行约7-10d，待各项指标都满足标准后，在慢慢增加系统处理的废水量，同时，减少相关营养物质的投入量。当系统满负荷时，便完成系统联动调试。
四、系统运行状况
本项目试运行期间水质监测情况如表1所示。
五、本分析
本项目污水处理成本主要分为几类：人工、电费、污泥处置费、药剂费等。经计算得知：工资成本约为1.94元/m3，电费成本为5.10元/m3，药剂成本为6.0元/m3，污泥处理成本约为3.33元/m3。因此，废水处理的最终成本约为16.37元/m3。
六、小结
对于精细化工产业产生的大量难以处理的废水，应采用源头控制与综合处理的方式处理，可获得不错的处理效果，确保废水的达标排放。
参考文献
[1]孙文全，陆曦.精细化工废水处理工程实践研究[J].工业水处理，2011，31（8）：88-90.
[2]张跃、何淑芹、刘建武，等.复合催化氧化法处理PTA废水技技术[J].工业水处理，2007，27（9）：42-44.
[3]黄君礼.新型水处理剂——二氧化氯技术及其应用[M].北京：化学工业出版社，2002.
关键词：精细化工 废水处理 膜生物反应器
本次研究以XX化工企业为例，探讨精细化废水的处理策略。
一、原水水质水量
这是一家典型的精细化工企业，主要生产医药和染料中间体，如DAT、色酚、色基等。废水量在600m3/d左右。其中，生产废水约为250m3/d，生活废水与冲洗废水约为350m3/d。该企业的生产废水不仅含有大量的常规污染物质，如COD、TN、TP等，还含有浓度较高的盐分与生物毒性偏高的杂环类有机物。因此，常规废水处理工艺是无法处理好这类有机废水的。
二、相关的工艺流程
1.车间预处理
该环节的目的是为了减少废水中N、P、盐分的含量，使其符合生化处理的标准。本项目组确定了类收集、分质处理的措施：（1）对几个主要产生废水的车间废水利用三效蒸发器处理，以蒸发除盐；（2）对于DAT车间氯化工段生成的离心母液，通过闪蒸方式回收其中的废酸，同时，实现资源化再利用；（3）在生产色酚产品时会产生一定的含磷废水，通常利用化学除磷的方式处理；（4）在生产色酚色基产品时会产生很多高浓度氨氮废水，处理流程如下：蒸发回收氨水→后氨吹脱塔吹脱；（5）在DAT车间与色酚色基车间会产生大量的有机废水。这类有机废水不仅浓度高、而且生物毒性大、难降解。因此，应选择高效催化氧化技术处理这种废水，增强其可生化性[2]。车间预处理完毕后，将废水排到物化调节池。
2.物化处理
我项目组最终确定采用“气浮+微电解+Fenton氧化+气浮”的物化处理工艺。这样能有效清除其中的TP，难降解有机物等，使其可生化性得到提高。此外，本次研究还充分利用了在此过程中生成的废酸与铁泥，将其顺利制成FeSO4与Fe2（SO4）3的混合物。该混合物具有除磷的作用，因此，本项目组成功解决了废酸处理的难题，还实现了对废酸的资源化、节约化处理。
3.生化处理
该环节的目的是降解废水中残留的COD、氮、磷等物质，确保出水达标。本工程生化处理需解决三个难题：（1）企业产品品种繁多，废水水质伴随着产品的变化而改变，进而造成来水水质的冲击负荷偏大；（2）废水中含有大量的氨氮，即使在完成预处理后，生化调节池内氨氮的质量浓度依然较高，约在100-300mg/L，总氮质量浓度则更高。（3）检测生化调节池内废水的COD含量，保持在2-5g/L左右，依然偏高，同时，可生化性较弱。B/C保持在0.2-0.3左右。因此，本项目组采用的生化处理工艺为“厌氧+两级缺氧/好氧”，具体流程如下：
①厌氧段的功能是对有机氮的氨化，并提高B/C，降解个别有机物。本次研究，将厌氧池的设计水力停留时间设置为80h，COD容积负荷设置为0.75kg/（m3·d）；②缺氧、好氧段的功能是硝化、反硝化、降解有机物等。由于废水中含有较高浓度的氨氮与总氮，为保证脱氮效果，本次研究选择两级缺氧/好氧串联的处理工艺。一、二级好氧池分别采用接触氧化法与MBR法[2]。其中，氮负荷规定为0.03g/（g·d），混合液回流比设计为300%，硝化和反硝化水力停留时间比设置为3：1，MBR池选用PVDF平片膜，膜平均孔径大小在0.2-0.45μm，设计通量大小为70L/（m2·h）.
三、工程调试
1.污泥的培养及驯化
通过接种驯化法完成污泥的培养及驯化，包括两个阶段：间歇培养与连续培养。本研究接种污泥选自某个化工生产园区污水处理厂。
厌氧段：①间歇培养时期：选择含水率约为85%的干污泥100t左右，将其加入厌氧池内，然后，放入生活污水与冲洗废水加以稀释，使VSS保持在6g/L。定期换水，潜水搅拌器应经常开动。同时，根据m（C）：m（N）：m（P）=300：5：1的比例加入下列物质：甲醇、尿素、磷酸二氢钾等，确保池内COD维持在1-1.5g/L，注意池内碱度的保持。②连续培养时期：把提前准备好的营养液泵人厌氧池，搅拌器在常开状态，大约4周后便可完成。池中有稳定均匀的甲烷气泡，pH值大约为6.5-7.5。
缺氧/好氧段：①间歇培养时期：将100t含水率约为85%的干污泥加入缺氧/好氧池中。放入生活污水与冲洗废水加以稀释，并将搅拌器与鼓风曝气系统开启。通过循环闷曝的方法培养，混合液回流比保持为150%。每天换水，并根据m（C）：m（N）：m（P）=200：5：1放入相关营养物质。2周后，便可完成。COD浓度降至15%以下，污泥沉降性能良好，有很多絮体形成。②连续培养时期：根据设计负荷调节进出水量，并调整好氧池曝气量与混合液回流比。大约3周即可成功，COD和TN的浓度会降至15%以下，污泥沉降性能好。
2.调试MBR池
MBR池污泥培养驯化的初期应和好氧池曝气系统同步开启膜组件下方的穿孔曝气装置。清洁膜片表面的原理是利用上升的水气流生成的剪切力[3]。在间歇培养时期，该池的换水工作不可利用膜组件进行。在连续培养时期，等到池中MLSS在3g/L时，便需通过膜组件抽吸出水，抽吸8min 后，停止2min再进行。同时，要求慢慢把膜组件的抽吸出水量增至设计的标准大小。
3.联动调试
完成污泥培养及驯化工作后，便开始系统联动调试工作。初期阶段，把少部分物化处理工段出水、生活污水与冲洗废水等在生化调节池中混合均匀，再提升至生化处理系统。然后，根据比例要求在不同的生化处理单元内加入C、N、P等营养物质，保证其正常运转，并跟踪检测每个单元的相关指标：COD、N、P、MLSS、MLVSS、SV30、BOD5等。系统持续运行约7-10d，待各项指标都满足标准后，在慢慢增加系统处理的废水量，同时，减少相关营养物质的投入量。当系统满负荷时，便完成系统联动调试。
四、系统运行状况
本项目试运行期间水质监测情况如表1所示。
五、本分析
本项目污水处理成本主要分为几类：人工、电费、污泥处置费、药剂费等。经计算得知：工资成本约为1.94元/m3，电费成本为5.10元/m3，药剂成本为6.0元/m3，污泥处理成本约为3.33元/m3。因此，废水处理的最终成本约为16.37元/m3。
六、小结
对于精细化工产业产生的大量难以处理的废水，应采用源头控制与综合处理的方式处理，可获得不错的处理效果，确保废水的达标排放。
参考文献
[1]孙文全，陆曦.精细化工废水处理工程实践研究[J].工业水处理，2011，31（8）：88-90.
[2]张跃、何淑芹、刘建武，等.复合催化氧化法处理PTA废水技技术[J].工业水处理，2007，27（9）：42-44.
[3]黄君礼.新型水处理剂——二氧化氯技术及其应用[M].北京：化学工业出版社，2002.