废水压滤机工程实例（硝基苯）

０引 言

硝 基 苯 是 一 类 重 要 的 化 工 原 料，多 用 作 炸 药、农药 以 及 橡 胶 化 促 进 剂 的 原 料。硝 基 苯 具 有 极 大的 毒 性，特 别 是 具 有“三 致”效 应。目 前，Ｆｅｎｔｏｎ氧 化 法 被 广 泛 应 用 于 硝 基 苯 废 水 处 理 中。山 东 某化 工 企 业 硝 基 苯 废 水 处 理 站，主 要 负责 处 理 站 区 内 的 生 产 废 水，废 水 处 理 站 原 有 废 水 处理 工 艺 主 要 采 用Ｆｅｎｔｏｎ预 处 理－生 物 处 理（厌 氧－接 触 氧 化－ＳＢＲ），处 理 量 为２００ｍ３／ｄ。随 着 环 保排 放 标 准 的 日 益 严 格，对其企业生产废水的排放要求 也 相 应 提 高，要 求 其 总 氮 排 放 指 标 小 于５０ｍｇ／Ｌ。由于现有设施陈旧且工艺在总氮去除上存在缺陷，总 氮 治 理 改 造 工 程 的 实 施 迫 在 眉 睫。经 设 计 人 员 现 场 查 看 以 及 对 之 前 运 行 数 据 的 汇总 分 析，在不影响原有工艺对硝基苯类污染物去除效 果 以 及 经 济 最 优 的 前 提 下，对该污水站废水处理中Ｆｅｎｔｏｎ预 处 理 工 艺 的 加 药 量 进 行 优 化，同 时 改 造生 化 处 理 工 段，增 强 系 统 脱 氮 能 力。

１设 计 进 出 水 水 质本 次 工 程 改 造 前 后，该 废 水 处 理 站 的 处 理 水 量不 变，规 模 为２００ｍ３／ｄ，出 水 执 行《山 东 省 南 水 北 调沿线水污染物综合排放标准》（ＤＢ３７５９９－２００６）一般保护区域标准。

２废 水 处 理 改 造 工 程 的 实 施

２．１原 有 工 艺 处 理 流 程原 工 艺 处 理 流 程 采 用Ｆｅｎｔｏｎ氧 化 法 对 废 水 进行预 处 理，将废水中的硝基苯等难降解的有机物氧化，同 时 提 高 废 水 的 可 生 化 性。经 预 处 理 后，依 次 进入 水 解 酸 化 池、厌 氧 池、接 触 氧 化 池 和ＳＢＲ池 生 化系 统，利用微生物的作用进一步去除废水中的ＣＯＤ、ＴＮ和 氨 氮 等 污 染 物。系 统 产 生 的 污 泥 经 污泥池 暂 存 浓 缩 后，利用压滤机进行脱水处理，干 化 污泥外 运 处 置，上清液和滤液进入集水池重新进行后续 工 艺 处 理。原工艺流程如图１所 示。

２．２原工艺主要构筑物设计及设备选型

２．２．１预 处 理 系 统

（１）集 水 池。集水池的主要作用是调节水量，并对 废 水 进 行 预 处 理。设 计 尺 寸 为Ｌ×Ｂ×Ｈ＝７．７ｍ×５．５ｍ×３．６ｍ，１座，钢 筋 混 凝 土 结 构。水力 停 留 时 间 约 为１２ｈ。配 备 预 曝 气 系 统，集 水 池 离心 泵２台，流 量 为１２ｍ３／ｈ。

（２）预 处 理 水 池。预 处 理 水 池 是 将ｐＨ调 节 池、芬顿 氧 化 池 和 芬 顿 沉 淀 池 合 并 设 计 的 一 体 池 结 构，尺 寸 为Ｌ×Ｂ×Ｈ＝６．９ｍ×４．９ｍ×４．０ｍ，钢 筋 混凝 土 结 构，主 要 作 用 是 调 节ｐＨ、进行芬顿反应以及絮 凝 沉 淀。芬顿反应池的水力停留时间约为７ｈ。配 备 曝 气 系 统。工艺运行过程中，硫 酸 亚 铁 每 小 时约 投 加５０ｋｇ，双 氧 水 每 小 时 约 投 加４５Ｌ。

２．２．２生 化 处 理 系 统

（１）水 解 酸 化 池、中 间 水 池１。水 解 酸 化 池 设 计的主要目的是将废水中的大分子有机物经水解、酸化 作 用，降 解 为 小 分 子 物 质，改 善 废 水 的 可 生 化 性。中间 水 池１与 水 解 酸 化 池 合 建，为 钢 筋 混 凝 土 结 构，中 间 水 池１设 计 尺 寸 为Ｌ×Ｂ×Ｈ＝２．５ ｍ×２．４ｍ×４．５ｍ，水 力 停 留 时 间 约 为２．５ｈ；水 解 酸 化池设计尺寸为Ｌ×Ｂ×Ｈ＝１０．６ｍ×５．０ｍ×４．５ｍ，水力停留时间 约 为１８ｈ，水 解 酸 化 池 内 悬 挂 填 料，中间水池１配备２台离心泵，流量为２５ｍ３／ｈ。

（２）厌 氧 池。厌氧池的主要作用是将进一步降解 废 水 中 的 有 机 物，同时将废水中的硝态氮经反硝化 用 去 除。设 计 尺 寸 为Ｌ×Ｂ×Ｈ＝１４．２ｍ×５．５ｍ×７．０ｍ，分 两 格，钢 混 凝 土 结 构，水 力 停 留 时间 约 为６０ｈ，池 内 悬 挂 填 料，配 备 管 道 布 水 设 施。

（３）接 触 氧 化 池、接 触 氧 化 沉 淀 池、ＳＢＲ池 和 中间 水 池２、中 间 水 池３。接 触 氧 化 池、接 触 氧 化 沉 淀池、ＳＢＲ池、中 间 水 池２和 中 间 水 池３进 行 合 建，钢筋 混 凝 土 结 构，设 计 尺 寸（Ｌ×Ｂ×Ｈ）分 别 为１９．８ｍ×２．５ｍ×５．０ｍ，４．０ｍ×２．５ｍ×５．０ｍ，１０．６ｍ×７．０ｍ×５．０ｍ，８．０ｍ×２．５ｍ×５．０ｍ，５．２ｍ×２．５ｍ×３．５ｍ；水 力 停 留 时 间 分 别 为２７．５、６、４０、７和４．５ｈ。接 触 氧 化 池 内 悬 挂 填 料，其 与ＳＢＲ池 均 设 置 曝气 设 备，ＳＢＲ分 两 格，每 格 设 置 一 台 滗 水 器；接 触 氧化 沉 淀 池 配 备２台 泵，泵 的 流 量 为２５ｍ３／ｈ，将 池 内污 泥 输 送 到 污 泥 池 中；中 间 水 池２配 备２台 水 泵，流量 为５０ｍ３／ｈ，将中间水池的水输送至接触氧化池和ＳＢＲ池，使 废 水 得 到 循 环 处 理；中 间 水 池３配 备２台 泵。

２．２．３污 泥 处 理 系 统

（１）污 泥 池。污泥池的主要作用是对污泥进行暂 存 与 浓 缩，设 计 参 数 为Ｌ×Ｂ×Ｈ＝６．０ｍ×３．０ｍ×３．５ｍ，分 为 两 格。钢 筋 混 凝 土 结 构。污 泥暂 存 浓 缩 时 间 为１２ｈ，浓 缩 方 式 为 重 力 浓 缩。配 制２台 气 动 隔 膜 泵（流 量 为０～８ｍ３／ｈ），其 作 用 是 将 污泥 输 送 至 压 滤 机。

（２）压 滤 间。压 滤 间 的 占 地 面 积 为５．５ｍ×７ｍ，内 设 置１台 Chamber Filter Press，液压压紧进料方式，中进料滤板规格为８７０ｍｍ×８７０ｍｍ，过滤面积为５０ｍ２，过滤压 力 为０．６ＭＰａ。

２．３工 程 改 造 的 实 施

２．３．１原 工 程 存 在 的 问 题 及 改 造措 施针 对 出 水 总 氮 超 标，对 原 有 系统 进 行 检 查，发 现 如 下 问 题：

①厌 氧 反 应 池 内 淤 积 的 污 泥较 多，溶 解 氧 含 量 过 高；

②曝 气 设备 损 坏 严 重，缺 少 合 适 的 维 护 与 更新，接 触 氧 化 池 内 曝 气 效 果 不 理想；③接 触 氧 化 沉 淀 池 设 计 不 合理，表 面 负 荷 过 大，不 利 于 固 液 分离；④ＳＢＲ池内曝气系统部分堵塞；

⑤废 水 中 总 氮 主 要 为 硝 酸 盐氮，系 统 脱 氮 功 能 较 差。针对以上问题拟采取以下改造措施：

①将 现 有 厌 氧 反 应 池 改 造 为 一 级 生 物 增 效 脱 氮池，清 空 池 内 污 泥，拆 除 池 内 填 料，增 设 搅 拌 设 施；

②优化Ｆｅｎｔｏｎ加 药 配 比，降 低 生 物 增 效 脱 氮 池 进 水溶解 氧 含 量，经 芬 顿 试 验 探 究，改 造 后 硫 酸 亚 铁 每 小时 投 加 量 约 为５０ｋｇ，双 氧 水 约 投 加２５Ｌ／ｈ；

③将 现有接触氧化池改造成生物增效好氧池，拆 除 池 内 填料及 原 有 曝 气 设 施，更换为可提升式曝气设施；

④将现 有ＳＢＲ池改造为具有反硝化功能的ＳＢＲ池，原有曝 气 设 施 更 换 为 可 提 升 式 曝 气，增 加 搅 拌 设 施；⑤投 加 碳 源，从原有甲醇罐区增加输送管道直接输送 至 水 解 酸 化 池、中 间 水 池１、生 物 增 效 脱 氮 池、生物 增 效 好 氧 池 及 中 间 水 池２。生物增效脱氮池和生物增效好氧池，均 采 用 生物增 效 工 艺。生 物 增 效 工 艺 综 合 利 用 生 化 炭 技 术 及生 物 增 效 技 术，其定向筛培及复配优势复合微生物的使 用，使废水处理体系具备对特定污染物的高降解 能 力，同 时 具 备 耐 受 高 毒 性、高 盐 分 的 特 点，且 只需 一 次 性 投 加。

２．３．２改造后工艺流程及设备选型

（１）工 艺 流 程。由于废水的处理规模与原有工程设 计 规 模 相 同，因此在保证处理效果的前提下，兼顾 经 济 效 益，本 次 改 造 工 程 均 利 用 原 有 构 筑 物。改造 部 分 的 工 艺 流 程 见 图２。

（２）构 筑 物 设 计 及 设 备 选 型。①生 物 增 效 脱 氮池。生 物 增 效 脱 氮 池 即 为 原 厌 氧 池，新 增 搅 拌 机套（叶 桨 直 径：２６０ｍｍ；叶 桨 转 速：９６０ｒ／ｍｉｎ）。设计 污 泥 浓 度 为４０００ ｍｇ／Ｌ，脱 氮 速 率：０．０４ｋｇＮＯ３－Ｎ／（ｋｇＭＬＳＳ·ｄ），进、出 总 氮 浓 度 为５００、１００ｍｇ／Ｌ。拟采用甲醇作碳源，投 加 甲 醇 量 约 为１１００ｍｇ／Ｌ（甲 醇 与 氮 含 量 比 例２．４７:１计 算，结合 以 往 工 程 经 验 设 计 一 定 余 量）。反 硝 化 细 菌 的 投加 量 约 为１５０ｋｇ，高 效 菌 酶 复 合 载 体 投 加 量 约 为５ｔ。②生 物 增 效 好 氧 池、好 氧 沉 淀 池。生 物 增 效 好氧 池 即 为 原 有 接 触 氧 化 池，新 增 可 提 升 式 膜 片 曝 气器２７组，单 组 曝 气 量 为４～１２ｍ３／ｈ。投 加 高 效 霉菌 复 合 载 体２ｔ。好 氧 沉 淀 池 新 增 管 道 曝 气 设 备（间歇 使 用）和 污 泥 回 流 管 道（将 好 氧 沉 淀 池 的 污 泥 回 流至 生 物 增 效 脱 氮 池）。③ＳＢＲ池。即 原 有ＳＢＲ池（进 水 和 沉 淀 设 计 时 间 为１ｈ，曝 气、搅拌和闲置时间根 据 水 质 情 况 而 定），本 次 改 造 工 程 设 计 脱 氮 速 率 为０．０１［（ｋｇＮＯ３－Ｎ／（ｋｇＭＬＳＳ·ｄ）］，污 泥 浓 度４０００ｍｇ／Ｌ，进、出 总 氮 浓 度 分 别 为１００、４０ｍｇ／Ｌ。新 增潜 水 搅 拌 机４套（叶 桨 直 径：２６０ｍｍ；叶 桨 转 速：７４０ｒ／ｍｉｎ），可 提 升 式 膜 片 曝 气 器５４组，单 组 曝 气 量 为２～６ｍ３／ｈ。甲 醇 投 加 量 约 为１６０ｍｇ／Ｌ（甲 醇 与 氮含 量 比 例２．４７:１计 算，结 合 以 往 工 程 经 验 设 计 一定 余 量），高 效 菌 酶 复 合 载 体 投 加 量 约 为３ｔ，反 硝 化菌 剂 投 加 量 为５０ｋｇ。

３改 造 后 运 行 效 果

３．１采 样 点系 统 设 备 安 装 完 毕 后，为 考 察 改 造 后 对 污 染 物的 去 除 效 果，２０１９年９月开始对系统进行调试。３．２ＴＮ指 标 分 析调试过程中，为使微生物逐渐适应废水环境，进水水量采用逐步提升的方式，前期减少的废水进水量（剩余废水直接排放至ＳＢＲ池），并采用清水补充。如图４和图５所示，①～⑥区域的进水量 依 次 为１、２、３、４、５、６ｍ３／ｈ，所需清水补充量为５、４、３、２、１、０ｍ３／ｈ。调 试期间，未被处理的废水部分排入厂区内事故池，部 分直 接 排 入ＳＢＲ池。因 生 产 原 因，进水水量和废水污染物的浓度不稳定，呈 现 波 动 状 态。由 图４可 以 看 出，随 着 工 程 调试的 进 行，进 水 水 量 逐 渐 提 升，中 间 水 池１中 的ＴＮ含量随之呈现出波动上升的趋势，说明进入系统中的ＴＮ总 量 逐 渐 增 加。

3．３ＳＶ３０、ｐＨ和ＣＯＤ指 标 分 析调 试 时 期ＳＶ３０、ｐＨ和ＣＯＤ的指标检测结果见表２。生物增效脱氮池中的ＣＯＤ含 量 在 不 同 区 间略有 波 动，①～⑥成波动上升的趋势，可 能 原 因 为 甲醇 投 加 量 逐 渐 增 加，使 得 生 物 增 效 脱 氮 池 的ＣＯＤ呈 现 上 升 趋 势；好 氧 沉 淀 池 和ＳＢＲ池 的ＣＯＤ含 量较 生 物 脱 氮 池 明 显 降 低，说明剩余甲醇在好氧沉淀池 和ＳＢＲ池 得 到 降 解，且③以 后，ＳＢＲ池ＣＯＤ浓 度均 在５０ｍｇ／Ｌ以 下，达 到 排 放 标 准；由 生 物 增 效 好氧池 中ＳＶ３０的 变 化 趋 势 可 知，调 试 期 间ＳＶ３０逐 渐 增大，生 物 量 的 逐 渐 增 加，生 物 脱 氮 能 力 也 随 之 增 大；中 间 水 池１、生 物 增 效 脱 氮 池 和 生 物 增 效 好 氧 池 的ｐＨ均 在６～９，因 生 物 反 硝 化 作 用 可 产 生 碱 度，经 生物 增 效 脱 氮 池 后，废 水ｐＨ略 有 升 高。

４社 会 经 济 效 益 分 析综 合 工 程 实 际 情 况，该 改 造 工 程 总 投 资 约１２０万 元。改 造 工 程 正 常 运 行 后，电 价 按０．７０元／（ｋＷ·ｈ）计，设 备 有 功 功 率６．７７ｋＷ，新 增 电 费 约 为０．５７元／ｍ３；反 硝 化 药 剂 费 用 为３．７元／ｍ３。因 此，改 造 后 运 行 费 用 为４．２７元／ｍ３。此 废 水 处 理 站 改 造 工 程，在 最 大 程 度 利 用 现 有构 筑 物 的 前 提 下，采 用 生 物 增 效－反 硝 化 菌 剂，使 得改 造 后 出 水 指 标 可 达 标 排 放，为生物脱氮技术工艺的 改 造 提 供 借 鉴，推 广 应 用 前 景 良 好。

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