水杨酸甲酯废水及水杨酰胺废水处理工程实例

周 兵，朱兆坚，王 宁，郭孝虎，阮志伟，张炜铭

（1. 江苏南大环保科技有限公司 国家环境保护有机化工废水处理与资源化工程技术中心，江苏 南京 210046；

2. 南京大学 环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室，江苏 南京 210023）

水杨酸甲酯废水呈酸性，含有水杨酸、副产物5-磺基水杨酸、甲醇等有机物。水杨酰胺废水呈中性，含有大量的水杨酰胺、水杨酸等，同时含有氨氮。两种废水的共同特点是有机物含量较大，具有较高的回收价值。目前该类废水处理方法主要有物理吸附法、化学氧化法、生化处理法及络合萃取法等。在该类废水的实际处理过程中，吸附法虽然有应用研究［1-6］，但工程上采用的吸附剂存在吸附量低、强度差、脱附不彻底等问题，特别是一般吸附剂对5-磺基水杨酸吸附效果差，影响生化出水水质。

本工作采用物化法和生化法联合处理工艺，特别是采用特种复合功能吸附树脂，处理某药业公司水杨酸甲酯废水和水杨酰胺废水。该工艺具有吸附稳定、使用寿命长、维护工作量小等优势，处理后废水水质可稳定达到当地园区污水厂的接管标准。本文侧重工程实践的研究和积累，为同行业废水处理提供工程经验参数。

1 工程概况

某制药厂排放的废水主要有水杨酸甲酯废水和水杨酰胺废水，还包括地面冲洗水、生活污水、循环水冲泵废水、初期雨水等其他废水。本项目预处理系统包括150 m3/d的水杨酸甲酯废水和150 m3/d的水杨酰胺废水，最终废水综合处理设计规模为3000 m3/d。排水达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》［7］的第二类三级标准，再接入园区污 水厂处理。废水水质、水量及排放标准见表1。

表1 废水水质、水量及排放标准

2 处理工艺

2.1 废水处理工艺流程

根据废水水质特征及处理要求，废水处理工艺主要采用树脂吸附预处理方法回收水杨酸、水杨酰胺等有用资源并大幅降低COD。根据分类收集、分散处理与集中处理相结合的原则，废水处理工艺采用“树脂吸附—吹脱—UASB—A/O”综合废水处理工艺，主要工艺参数如下：

1）树脂吸附采用双塔串联、单塔脱附（2+1模式）的运行方式，单塔树脂装填量为12.5 m3，吸附流量为1 BV/h。采用间歇运行的方式，水杨酸废水树脂再生周期约为48 h（不考虑间歇停运时间），水杨酰胺废水再生周期约为12 h（不考虑间歇停运时间）。高浓脱附液中酚类含量在8%～10%（w）。树脂采用超高交联吸附树脂NDA-1600，其基本性质见表2。

2）氨氮吹脱塔采用填料塔，pH控制在10.5～11.0，汽水比为3500∶1，空塔流速2 m/s，吹脱时间40 min，填料高度1.6 m。尾气经喷淋吸收塔吸收后进入废气系统。

3）调节池采用潜水搅拌机混合，水力停留时间12 h。

4）UASB厌氧罐COD容积负荷为3.5 kg/（m3·d），上升流速0.98 m/h。布水采用环状穿孔布水，布水孔口流速3 m/s。三项分离器沉淀区表面负荷0.7 m3/（m2·h）。

5）依据同类项目经验，A/O工艺缺氧区水力停留时间2.0 h，好氧区水力停留时间8.5 h，BOD5污泥负荷0.15 kg/（kg·d），污泥回流比60%，混合液回流比200%。

6）二沉池采用辐流式沉淀池，表面负荷0.81 m3/（m2·h）。污泥产生量560 kg/d（绝干污泥）。

废水处理工艺流程见图1。

表2 DNA1600树脂的基本物理化学性质

图1 废水处理工艺流程

2.2 主要构筑物设计及设备选型

1）水杨酸甲酯废水预处理系统1套，用于水杨酸甲酯废水资源化回收。主要配套设备：砂滤器2台，φ1.1 m×2.3 m，1用1备；树脂吸附塔3台，φ2.0 m×6.6 m，2用1备；提升泵2台，流量12.5 m3/h，1用1备。

2）水杨酰胺废水预处理系统1套，用于水杨酰胺废水资源化回收。主要配套设备：树脂吸附塔3台，φ2.0 m×6.8 m，2用1备；提升泵，2台，流量12.5 m3/h，1用1备。氨氮吹脱装置1套，处理能力10 m3/h。

3）混合池1座，用于预处理后废水和其他废水的混合并调整pH。设计尺寸：长×宽×高=7.0 m×6.0 m×5.5 m，有效容积210 m3，水力停留时间1.05 d，钢砼结构，玻璃钢防腐。主要配套设备：提升泵4台，流量20 m3/h，2用2备；液碱加药泵3台，流量0.1 m3/h，2用1备；在线pH计1套；穿孔曝气装置1套。

4）调节池1座，用于全厂区废水水质水量的调节。设计尺寸：长×宽×高=15.0 m×20.0 m×5.5 m，有效容积1500 m3，水力停留时间12 h，钢砼结构，玻璃钢防腐。主要配套设备：提升泵4台，流量80 m3/h，2用2备；潜水搅拌机4台，额定功率2.2 kW。

5）UASB厌氧罐2座，用于大幅降低废水COD，同时进一步提高难降解废水可生化性。设计尺寸：φ9.0 m×12.0 m，有效容积650 m3，水力停留时间11.2 h，钢砼结构，环氧煤沥青漆防腐。主要配套设备：三相分离器2套；环状穿孔布水系统2套。

6）A/O池1座，用于进一步降低COD。采用传统折流式。设计尺寸：长×宽×高=10.0 m×24.0 m×6.0 m，有效深度6.0 m，有效容积1320 m3，水力停留时间10.5 h，钢砼结构，环氧煤沥青漆防腐。主要配套设备：鼓风机2台，流量20 m3/min，进出口压力差58.8 kPa，额定功率30 kW，1用1备；内回流泵2台，流量150 m3/h，1用1备；潜水搅拌机2台，额定功率2.2 kW。

7）二沉池1座，用于最终泥水分离，出水达标排放。表面负荷0.81 m3/（m2·h），设计尺寸：φ14.0 m×4.5 m，有效深度3.8 m，有效容积580 m3，水力停留时间4.64 h，钢砼结构，环氧煤沥青漆防腐。主要配套设备：刮泥机1台，额定功率0.55 kW；污泥回流泵2台，流量25 m3/h，1用1备；排泥泵2台，流量10 m3/h，1用1备。

8）污泥浓缩池1座，用于生化污泥的储存和浓缩，污泥产生量为560 kg/d（绝干污泥）。设计尺寸：长×宽×高=5.0 m×5.0 m×5.0 m，有效深度4.5 m，有效容积112 m3，钢砼结构，环氧煤沥青漆防腐。主要配套设备：污泥泵2台，流量10 m3/h，1用1备。

9）污泥脱水间1座。设计尺寸：长×宽×高=6.0 m×6.0 m×6.0 m，单层框架结构。主要配套设备：板框压滤机1台，过滤面积100 m2；聚丙烯酰胺（PAM）加药装置1套。

3 处理效果与经济分析

3.1 处理效果

该项目建成后，已实现连续稳定运行。水杨酸甲酯废水经树脂吸附后的COD去除率稳定在30%～40%，水杨酰胺废水经树脂吸附后的COD去除率稳定在90%～95%。树脂吸附后，废水变清澈，可生化性提高，再经过生化综合处理后，出水COD稳定在300 mg/L以下，氨氮稳定在20 mg/L以下，能满足排放要求。废水处理工艺监测数据（日均值）见表2。

3.2 技术经济分析

废水处理工程总投资约3000万元，占地约1500 m2。水杨酸甲酯废水树脂吸附单元直接运行费用约7.8元/m3（以废水计，不含折旧费），每吨废水可回收水杨酸约1.30 kg、5-磺基水杨酸约0.55 kg，总价值约24.2元；水杨酰胺废水树脂吸附单元直接运行费用约8.60元/m3（以废水计，不含折旧和固废处置费），每吨废水可回收水杨酸约7.50 kg、水杨酰胺约2.00 kg，总价值约100.00元。综合废水处理运行成本约0.99元/m3（以废水计，不含折旧费和固废处置费）。

表2 废水处理工艺监测数据（日均值）

4 结论

a）采用树脂吸附法处理水杨酸甲酯废水及水杨酰胺废水，能达到满意的效果，不仅极大降低了COD，对保障后续生化系统稳定运行起到了积极作用，还可回收水杨酸等有用资源，实现了环境效益、社会效益与经济效益的统一。

b）工程实践表明，采用“树脂吸附—吹脱—UASB—A/O”的组合工艺处理该类废水，运行经济可靠且能回收有用资源，处理出水水质能达到当地污水厂接管标准要求。

c）本工程在水杨酸类废水处理上积累了宝贵经验，为类似废水处理提供了参考和借鉴，值得在类似废水处理项目中推广应用。