气浮/铁碳/Fenton+水解+A/O+接触氧化组合工艺处理农药废水

田启平，许 猛，赖 亮，徐丽亚，张 峰，姚华奇

（浙江省机电设计研究院有限公司，浙江杭州 310000）

我国是世界上最大的农药生产国和出口国，农药产量占世界的1/3以上〔1〕。农药生产过程中产生大量废水，该废水成分复杂，盐分、有机物、氮、磷浓度高，含有大量油脂、有机溶剂类物质〔2〕。同时，农药废水可生化性差，其中的杀菌剂对微生物具有抑制作用，降低了微生物的生物降解能力。因此，采用传统的废水处理方法对农药废水进行处理，往往难以达到理想的处理效果〔3-4〕，并且运行费用高，不利于社会经济的可持续发展〔5〕。笔者拟采用气浮/铁碳/Fenton+水解+A/O+接触氧化组合工艺处理农药废水，以期更经济、高效地实现出水达标排放，为类似农药废水项目设计、建设及运行提供参考。

1 工程概述

1.1 项目概况

1.2 进水水质及排放标准

本工程设计水量500 m3/d，其中，工艺废水240 m3/d，其他废水260 m3/d。工艺废水设计进水水质pH 3～11，COD≤8 000 mg/L，NH4+-N≤60 mg/L，甲苯≤70 mg/L；其 他 废 水 设 计 进 水 水 质pH 6～9，COD≤1 200 mg/L，NH4+-N≤30 mg/L。

处理后的农药废水纳管排入嘉兴某污水处理厂，排放标准执行《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T 31962—2015）B级标准，主要出水水质要求：pH 6.0～9.0，COD≤500 mg/L，NH4+-N≤35 mg/L，甲苯≤0.5 mg/L。

1.3 工艺流程

本工程工艺废水经车间预处理后进入废水处理站，结合来水的水质水量特点，采用气浮/铁碳/Fenton+水解+A/O+接触氧化组合工艺对其进行处理，工艺流程见图1。

图1 废水处理工艺流程Fig.1 Wastewater treatment process

2 主要构筑物及设备选型

工艺废水调节池1座，设计流量10 m3/h，尺寸为11.0 m×8.0 m×4.0 m，有效容积为260 m3，HRT为26 h，配置工艺废水提升泵2台，流量为12 m3/h，1用1备。

浅层气浮池1座，尺寸D15.0 m×8.0 m，表面负荷6 m3（/m2·h），溶气水回流比40%，配置溶气水泵2台，流量为4 m3/h，1用1备。

铁碳微电解反应池1座，尺寸为3.0 m×3.0 m×4.0 m，有效容积为27 m3，HRT为2.7 h，池内填充铁碳填料，此处投加HCl调节pH至3～5。

Fenton反应池1座，尺寸为2.0 m×6.0 m×3.5 m，有 效 容 积 为30 m3，HRT为3.0 h，此 处 投 加FeSO4、H2O2、PAM，在酸性条件下发生Fenton氧化反应。

初沉池1座，地上竖流式，尺寸为4.0 m×5.3 m×4.0 m，表面负荷为0.5 m3（/m2·h），配置初沉污泥泵2台，流量为10 m3/h，1用1备。

调配池1座，设计流量21 m3/h，尺寸为15.0 m×8.5 m×4.0 m，有效容积380 m3，HRT为18 h，配置调配池提升泵2台，流量为21 m3/h，1用1备。

兼氧水解池1座，尺寸为11.0 m×21.8 m×6.0 m，有效容积为1 199 m3，HRT为57.5 h，池内设置弹性立体填料。

A池2座，按两系列设计，单座尺寸为3.0 m×11.0 m× 5.5 m，总有效容积为297 m3，HRT为14 h，配置3.0 kW进口潜水曝气机2台。

O池2座，按两系列设计，单座尺寸为11.0 m×13.0 m×5.5 m，总有效容积为1 287 m3，HRT为62 h，配置空气悬浮风机3台，风量为11 m3/min，功率为22 kW，2用1备，与后续接触氧化池共用，内回流比按400%设计，配置内回流泵4台，流量为42 m3/h，2用2备。

二沉池1座，中心传动，尺寸为D7.0 m×4.1 m，表面负荷为0.5 m3（/m2·h），配置外回流污泥泵2台，流量为21 m3/h，1用1备。

接触氧化池2座，尺寸为11.0 m×10.0 m×5.5 m，有效容积990 m3，HRT为24 h，设置弹性立体填料550 m3，采用穿孔管曝气，风机与O池风机共用。

排放水池1座，尺寸为5.0 m×2 m×2.5 m，有效容积20 m3，HRT为1 h，重力排放。

3 工艺特点

1）本工程选择气浮+铁碳+Fenton作为物化预处理单元。气浮去除废水中的油脂、有机溶剂，降低COD，回收有机溶剂〔6〕。铁碳微电解、Fenton具有强氧化性，能破坏大分子有机物的结构，去除部分有毒有害物质，同时提高废水可生化性〔7〕。杀菌剂废水经铁碳微电解、Fenton处理后活性被破坏，对保护后续生物处理的微生物起到关键性作用。

2）铁碳/Fenton组合工艺中的Fe2+、Fe3+及其水合物具有强烈的吸附絮凝活性〔8-9〕，对色度、SS及胶体均有较好的去除效果〔10〕。铁碳微电解和Fenton反应均为酸性环境，Fenton反应无需再加酸调节pH，减少加酸量。铁碳微电解产生的Fe2+可继续作为后续Fenton反应的催化剂，可减少Fenton反应中硫酸亚铁的加药量，降低运行费用〔11〕。

3）利用剩余污泥的絮凝性能，通过将A/O系统剩余污泥回流到初沉池前的絮凝反应池，可降低混凝反应加药量，同时也能改善剩余污泥的脱水性能〔12〕。

4）生化系统采用水解+A/O+接触氧化，水解酸化提高废水B/C比，A/O与接触氧化串联运行，前者富集高负荷微生物菌群，后者富集低负荷微生物菌群，提高生化处理效率，实现出水达标排放〔13〕。

4 运行效果

该项目运行至今，工程处理效果稳定，2022年监测数据年均值见表1。

表1 工程稳态运行效果Table 1 Engineering steady-state operation effect

由表1可以看出，在平均进水COD 7 866 mg/L、NH3-N 56 mg/L、甲苯53 mg/L的条件下，COD平均去除率94.5%，NH3-N平均去除率81%，甲苯平均去除率99.2%，系统出水达到纳管标准。生化系统培菌期间，无剩余污泥回流到初沉池前，当PAC投加质量浓度为126 mg/L，PAM投加质量浓度为2.7 mg/L时，初沉池出水COD能维持在3 600 mg/L以下。生化系统稳定运行后，剩余污泥回流到初沉池，PAC投加质量浓度降至93 mg/L，PAM投加质量浓度降至1.8 mg/L，初沉池出水COD能维持在与培菌前相当水平，PAC投加量降幅达26%，PAM投加量降幅达33%。利用剩余污泥的生物絮凝性能，能有效降低混凝反应的加药量，从而降低运行费用，同时也能改善剩余污泥的脱水性能。

5 经济技术指标

1）工程投资。工程总投资858万元，其中土建投资为450万元，设备及安装投资为408万元，吨水投资为1.716万元。

2）运行费用。项目装机功率270 kW，常用功率180 kW，吨水运行费用为17.40元，其中吨水电耗4.68元，吨水药耗11.12元，吨水人工费1.60元。

3）占地面积。该工程占地面积2 160 m2，吨水占地4.32 m2。

6 结论

1）本工程采用气浮/铁碳/Fenton+水解+A/O+接触氧化组合工艺处理农药废水，COD、NH3-N、甲苯污染物平均去除率分别为94.5%、81%、99.2%，排水水质达到《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T 31962—2015）B级标准，且经济合理，可为类似农药废水处理设计建设时提供参考。

2）铁碳微电解和Fenton氧化组合作为预处理，减少Fenton反应所需的加药酸量，铁碳微电解产生的Fe2+可继续作为后续Fenton反应的催化剂，可降低Fenton反应中硫酸亚铁的加药量，从而降低运行费用。

3）剩余污泥具有促进生物絮凝的性能，将A/O系统剩余污泥回流到Fenton反应后的絮凝反应池，降低絮凝剂的加药量，在降低运行费用的同时改善了剩余污泥的脱水性能。

4）生化系统采用水解+A/O+接触氧化，水解酸化提高废水B/C比，A/O与接触氧化串联运行，前者富集高负荷微生物菌群，后者富集低负荷微生物菌群，提高生化处理效率，实现出水达标排放。