有机颜料废水处理工程实例分析

吉 剑

（苏州市东方环境工程有限公司，江苏苏州 215138）

1 水质水量及排放标准

江苏泰兴某有机颜料化工有限公司从事有机颜料，如着色剂AP红系列产品、着色剂AP黄系列产品、超分散DI系列产品的生产。在产品生产过程中会产生组分不同的生产废水，根据各工段产生的废水的组分及含量将废水进行分类，将废水分为A类、B类、C类、D类、E类废水及F类废水。日处理量为1 200m3。废水出水水质达到污水综合排放标准（GB 8978—1996）中表4对应的三级排放标准及泰兴滨江污水处理公司接管标准的数据。

废水分类说明：①A类废水中主要污染物有对氯苯甲酰胺，加入一定量的硫酸后，会形成大量的沉积物，清液的有机物浓度极大降低。②B类废水为生产过程中产生的稀硫酸废水，由于该废水中主要污染物为浓度5%~20%的稀硫酸，由于前面A类废水进行酸析反应时，需大量的稀硫酸，所以该部分废水可和A类废水混合反应，从而减少运行成本。③C类废水中主要含有四氯邻酰氨基苯甲酸铵、四氯邻氰基苯甲酸甲酯、氯化钠、磷酸氢钠、硫酸单甲酯钠、硫酸单甲酯铵、乙酸乙酯、硫酸钠、甲醇、四氯邻苯二甲酰亚胺等，组分复杂，颜色较深，杂质较多，需经过脱色剂氧化和加药混凝沉淀的方式去除废水中的色度和杂质，预处理后进入综合调节池。④D类废水含有碳酸钠、氯化钠、对氯苯甲酰胺、腈类物质，通过加酸，将碳酸钠中的二氧化碳释放出来，然后加次氯酸钠将腈类物质氧化，提高废水的可生化性，再进行酸析沉淀将废水中的对氯苯甲酰胺沉淀出来。⑤E类废水含生活污水、公用工程-循环水反洗水，该类废水污染物浓度较低，直接进入综合调节池，废水中的微量元素可以为后续生化系统中污泥的健康生长提供一定的帮助。⑥F类废水为蒸发后冷凝水，主要含有小分子有机物，可生化性较好，直接进入综合调节池。各类废水经过预处理后进入综合调节池调节水质水量后进入生化处理系统（表1）。

表1 综合调节池废水水质及尾水排放标准

2 处理工艺流程及说明

2.1 工艺流程

工艺流程见图1。

图1 废水处理工艺流程图

2.2 关键工段设计参数（表2）

表2 键工段设计参数

2.3 工艺流程说明

A类废水暂存在收集池1，通过提升泵泵至酸化反应池进行酸析反应，B类废水为5%~20%浓度的废酸，正好可以充当酸化反应的酸度调节剂，实现以废治废的目标。酸析反应的pH控制在2左右，需要消耗大量的酸，当废酸全部用完，pH未达到设定值时，补充硫酸药剂。废水中的对氯苯甲酰胺，在酸性环境下，形成大量的沉积物，废水的颜色也由深褐色变成黄色。废水的COD去除率在50%左右，极大降低了后续处理单元的有机负荷。

D类废水暂存在收集池2，通过提升泵泵至脱气槽，经过脱气后，废水中的碳酸钠形成了硫酸钠，碳酸根以二氧化碳的形式从废水中脱除，由于废水中的碳酸钠含量较高，不经过提前处理，进入生化系统会引起生化系统泡沫横飞，影响生化系统的处理效率。碳酸钠预处理过程反应剧烈，需要设置多级脱气工艺。第一级，投加硫酸，将废水的pH从10.5降至10，然后从10降至9，然后从9降至7左右。脱气完成后的废水进入氧化槽，通过投加次氯酸钠，将废水中的腈类物质氧化，然后进入酸化反应池和其他废水混合进行酸析反应。

经过预处理后的废水暂存在中间水池和C类废水混合，在该池调节水质水量。然后泵至脱色反应池，在该池内投加液碱将废水的pH调节至中性或偏碱性，然后投加PAC、脱色剂、PAM等药剂，将废水中带发色基团的物质絮凝成团形成絮体，以便在后续的沉淀池中分离出来。该处理环节对有机物的去除率达到15%左右。同时将难降解的带有发色基团的物质从废水中分离出去，极大提高了废水的可生化性。

经过预处理后的综合废水和E类废水及F类废水在综合调节池调节水质水量。然后通过提升泵泵至后续的生化处理单元。经过预处理后的废水主要污染物是有机物和总氮，因此生化系统所采用的工艺是对去除这两种污染物有针对性的工艺，经查资料和本公司多年工程经验可知，选用两级A/O工艺最适合本废水。

废水中的大部分有机物和总氮都是在一段A/O处理单元被去除。废水中的氨氮和有机氮在一段O池内被分解为硝态氮和亚硝态氮，有机物被分解为二氧化碳和水，然后一段O池内的混合液回流至缺氧池，混合液中的硝态氮和亚硝态氮被缺氧池中的反硝化细菌降解为氮气，氮气从水中逸出，从而废水中的总氮浓度极大降低。

经过一段A/O系统处理后，废水中的有机物和总氮的浓度极大降低，但是还未达到排放标准，因此还需要进一步的处理。但是此时，废水中的大部分BOD在一段A/O系统中被降解，进入A/O系统的可生化性较差，B/C比在0.1左右，如果不提高废水的可生化性，废水中残余的有机物很难被降解，因此需要在二级A/O反应池内投加碳源，为微生物的正常繁殖提供充足的碳源，只有将系统中的污泥浓度维持在较高的浓度，才能获得较为理想的去除效果。经过二级A/O处理后，废水的各项指标均能达标排放。

本项目在生化系统后设置了一个终端反应沉淀池，当生化系统污泥状态出现异常情况时启用。通过在该池投加药剂将最后一级生物沉淀池中飘出来的死泥和裂解在废水中的细胞溶出物絮凝沉淀从废水中去除，保证出水COD、SS等稳定达标。当总氮略超标时，可以通过投加次氯酸钠将组成总氮的氨氮氧化形成氮气，从而保证出水总氮稳定达标排放。

废水处理的方法有很多，主要分为物化法、生化法两大类，其中生化法的处理成本较低，但是生化法对废水中污染物组分的要求较高，所有对微生物造成毒害作用的因素都要排除，因此，就需要采用物化法对各类废水进行预处理。所有的预处理最终都是为生化处理的顺利进行服务的。废水要想以处理成本最低，运行最可靠的处理工艺达到达标排放的目的，往往需要采用物化+生化的组合处理工艺。

3 工程运行结果分析

3.1 2020年11月运行数据

由表3和表4可知，大部分的有机物和总氮都是在一段A/O系统被降解去除的，COD去除率基本都在85%~90%，TN去除率基本都在60%~70%。去除率很高。微生物在高盐分的环境下，对有机物及总氮的去除依然能够保持在较高的水平，说明这些微生物已经被驯化，适应了这种高盐分的环境。

表3 2020年12月份COD运行数据

表4 2020年12月份TN运行数据

由表3和表4还可知，二级A/O对COD的去除率在40%左右，对TN的去除率在10%~20%，出水各项指标均低于排放标准。说明针对该废水要达到目前的排放标准，两级A/O处理工艺还是非常合理可靠的。但是也可以发现二级A/O系统虽然停留时间也较长，但是对有机物和总氮的去除率并不高，主要原因是废水中可降解的有机物大部分都被一段A/O工艺去除，残余的有机物都是较难降解。即使投加了碳源提高了废水的可生化性，但是依然难以提高系统对这两个指标的去除率。如果今后该废水有提标改造的需求，生化法已经不适合作为深度处理的工艺，需要考虑其他可行的处理方法。

3.2 工程投资与经济分析

本工程投资1 800万元，占总项目投资8%。电费为2元/t，药剂费为6.2元/t，污泥处置费为7.25元/t，人工费为3.33元/t，合计运行费用为18.78元/t。针对该废水的排放特征，此方案在经济上较为合理。

4 工程实例结论

1）通过运行过程中的实测数据，可知有机染料废水经预处理后的可生化性较好。采用物化预处理+两级A/O生化处理工艺能够满足有机染料废水的处理需求，能够保证废水的COD、氨氮、总氮、总磷等各项指标稳定达标排放。

2）实际运行数据表明，在1.3%较高浓度盐分的情况下，生化法依然适用于有机染料废水，并且能够获得较高的去除效率。

3）运行数据表明，有机染料废水中确实存在难以生化降解的有机物，如果要执行更为严格的排放标准，生化法不适合运用于深度处理工艺，而应该选取更加可靠的高级氧化处理工艺。