氯碱化工废水回用处理工艺的试验研究

梁 晓

（山西兴新安全生产技术服务有限公司，山西 太原 030024）

水资源是人类赖以生存的自然资源之一。多年来，人类高速的发展中，对水资源造成某种程度的污染和损害；目前，水资源短缺已经成为影响全球经济和社会发展的关键。因此，对水资源的综合利用十分重要。其中，对于废水处理后的回收利用非常关键。当前，已经初步实现了对生活污水的回收利用，而对于工业废水的回收利用，尤其是高浓度有机污染物化工废水的治理还处于起步阶段[1]。在化工废水的回用处理中，除了保证最终的处理效果外，还重点考虑处理成本。本文将针对氯碱化工废水的回用处理工艺展开研究。

1 工程概况

氯碱化工工艺是我国化工行业的基础，该工艺具有耗水量大、排污量大的特点。总的来讲，氯碱化工工艺具有水质差异明显、成分复杂，且水质中的无机物、悬浮物的含量高等特点，导致氯碱化工废水难以降解，其对应的生化性较差。本文所研究氯碱化工废水的各项参数指标如表1 所示。

表1 氯碱废水水质参数指标

目前，该化工厂所配套的氯碱废水处理能力为8 000 t/d。为了保证氯碱化工废水处理再利用时不会对设备造成损坏，要求氯碱废水处理后期电导率控制在300μS/cm，即将其中的含盐量降低。其次，将其中的氯离子质量浓度控制在150 mg/L 之内。氯碱废水回用处理工艺流程如图1 所示。

图1 氯碱化工废水回用处理工艺流程

本文所研究的氯碱化工废水回用处理工艺中的核心工艺环节包括有曝气生物滤池和反渗透系统，本文将重点对上述两个关键环节展开试验研究，并在试验过程中采用压力表、转子流量计、电导率仪、pH 探头、ORP 探头以及浊度仪等对水质进行检测[2]。

2 曝气生物滤池试验研究

曝气生物滤池为基于新型生物膜对污水进行处理的一项工艺，该项工艺具有集曝气、定期反冲洗、高滤速的特点。本工程将首先采用曝气生物滤池对氯碱化工废水进行初步处理，减小后续环节污水处理的负荷。本文将重点对气水比和水力负荷对曝气生物滤池污水处理效果的影响展开试验研究。

2.1 气水比对污水处理效果的试验研究

所谓气水比指的是采用曝气生物滤池对污水进行预处理时曝气量与进水流量之间的比例。从理论上讲，气水比不仅对反应器的含氧量有影响；而且不同的气水比对应的填料表面的水力条件存在差异，从而对曝气生物滤池的正常运行具有一定的影响[3]。对气水比分别为4∶1、5∶1、6∶1 时的处理能力进行对比，基础工艺参数设置如下：污水进水流量为5 m3/h，水力停留时间为2 h，水力负荷为1.6 m3/（m2·h）。对系统运行10 d 内的进、出水水质进行测定，包括不同气水比下的COD、氨氮以及浊度去除率进行对比，对比结果如表2 所示。

表2 不同气水比对应的处理效果

如表2 所示，随着气水比的增加，对应COD 的去除率逐渐增加，但是，气水比从4∶1 增加到6∶1 时COD 的去除率仅增加5.66%，也就是说，当气水比为4∶1 时对应的COD 去除率已经达到较高的水平；氨氮去除率逐渐小幅增加，可以说在三个不同比例的气水比下对应氨氮的去除率已经达到一个相对稳定的状态；而浊度去除率逐渐减小[4]。所以，应将曝气生物滤池的气水比控制在4∶1。

2.2 水力负荷对污水处理效果的影响

水力负荷可以直观地反映曝气生物滤池处理能力。水力负荷与进水流量、水力停留时间有关，分别对水力负荷为1.9 m3/（m2·h）、2.2 m3/（m2·h）、2.5 m3/（m2·h），气水比为4∶1 时对系统运行10d 内的进、出水水质进行测定，包括不同水力负荷下的COD、氨氮以及浊度去除率进行对比，对比结果如表3 所示。

表3 不同水力负荷对应的处理效果

如表3 所示，随着水力负荷的增加，对应COD 的去除率处于动态变化，但是幅度很小，也就是说，水力负荷对COD 去除率的影响不大；氨氮去除率逐渐小幅增加，但是水力负荷从1.9 m3/（m2·h）增加到2.5 m3/（m2·h）时，氨氮的去除率下降仅1.35%；浊度去除率逐渐小幅减小，但是水力负荷从1.9 m3/（m2·h）增加到2.5 m3/（m2·h）时，氨氮的去除率下降仅3.37%。综上所述，随着水力负荷的变化对应污水处理效果变化不明显。考虑到处理成本以及工序的复杂程度，将水力负荷参数确定为1.9 m3/（m2·h）。

实践表明，对应的气水比为4∶1，水力负荷为1.9 m3/（m2·h）时对应出水的COD 值小于30 mg/L，氨氮质量浓度小于10 mg/L，浊度在3 NTU～6 NTU 之间。上述处理后的水质3 个指标满足GB/T 18920—2002 的水质标准要求。

3 反渗透系统试验研究

反渗透系统为对经曝气生物滤池处理后的出水进行再次处理的装置。为了保证反渗透系统的稳定运行，需为其设置前端合理且有效的预处理系统。所谓预处理系统主要功能是防止后续膜的表面受到污染和结垢现象，避免后续膜出现一定程度的化学机械损伤。本工程为反渗透系统配套的预处理系统为多介质过滤器和活性炭过滤器[5]。试验表明，在预处理系统的作用下可将污水中的悬浮颗粒降低至1NTU 以下。

本工程中所采用的反渗透系统由5 根膜元件通过串联的方式实现连接，经反渗透系统处理后水质的相关指标如表4 所示。

表4 反渗透系统出水水质指标

试验表明，经反渗透系统处理后出水水质满足GB/T 19923—2005 的要求。

4 结语

在日常生产和生活中势必会产生一定量的生活污水和生产废水。目前，针对生活污水的回用处理研究已经取得一定的成绩，而针对生产废水尤其是化工生产废水的回用处理还处于起步阶段。本文以曝气生物滤池和反渗透系统为核心的氯碱化工废水的回用处理工艺展开研究，并总结如下：

1）当气水比为4∶1、水力负荷为1.9 m3/（m2·h）时对应出水的COD 值小于30 mg/L，氨氮质量浓度小于10 mg/L，浊度在3 NTU～6 NTU 之间。上述处理后的水质的3 个指标满足GB/T 18920—2002 的水质标准要求。

2）在反渗透预处理系统的作用下可保证进入反渗透系统中水质的浊度小于1 NTU，在反渗透系统的作用下出水水质的COD、氨氮、氯离子以及电导率等指标均满足GB/T 19923—2005 的要求。