目前國際上生產(chǎn)二醋酸纖維素片的企業(yè)較少，醋酯廢水處理工藝因各國環(huán)保要求而異。國內(nèi)為防止水體富營養(yǎng)污染，開始加強(qiáng)對工業(yè)污水總磷排放控制。由于醋酯生產(chǎn)過程中使用含磷化合物作為催化劑，致使醋酯廢水中總磷含量達(dá)到40mg/L左右，超出排放標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)要求將廢水中總磷去除至8mg/L以下，才能獲得排放許可，因此開展廢水除磷研究工作。化學(xué)法除磷工藝是常見的除磷工藝之一，運(yùn)用較普遍?，F(xiàn)有的化學(xué)除磷主要有前置除磷，同步除磷以及后置除磷，但都存在一些缺點，前置除磷污泥量增加，同步除磷對硝化反應(yīng)不利，后置運(yùn)行費(fèi)用高。醋酯廢水有機(jī)COD通常達(dá)2000mg/L以上，pH值通常在4左右，廢水中不僅有機(jī)雜質(zhì)多，硫酸鎂、硫酸鈣等無機(jī)雜質(zhì)成分所占比例也很高，廢水成分對形成不溶性磷鹽干擾很大。而適宜于低酸度下除磷的三氯化鐵法對流程改動大，設(shè)備投資大，處理后水色澤加深。鈣鹽、鋁鹽除磷法則需在廢水pH值達(dá)到9以上才能起到較好的除磷效果。針對醋酯廢水特點，本文開展了多種廢水除磷工藝研究，研究開發(fā)粉煤灰廢水除磷工藝、醋酐生產(chǎn)工藝、冷凝液多效蒸發(fā)除磷工藝、硫酸亞鐵氫氧化除磷工藝，均取得較大進(jìn)展。借鑒成熟經(jīng)驗，研究開發(fā)常見的化學(xué)除磷工藝，有助于加快開發(fā)進(jìn)度，以在擴(kuò)建工程擴(kuò)建驗收時正常投運(yùn)廢水除磷裝置。為達(dá)到工程驗收要求，經(jīng)過調(diào)研，在小試、中試的基礎(chǔ)上，本次生產(chǎn)試驗研究對廢水生化處理過程進(jìn)行了認(rèn)真分析，結(jié)合開發(fā)低堿性鋁鐵混合型除磷劑，研究開發(fā)醋酯廢水高效除磷工藝。研究開發(fā)過程中，結(jié)合減少調(diào)節(jié)用堿和醋酸等有機(jī)物在曝氣過程中分解帶來pH值上升等特點，確定廢水曝氣處理后投加除磷劑的工藝路線，減少用堿量;同時開發(fā)適于低pH值廢水除磷的除磷劑，開展試驗。經(jīng)過反復(fù)試驗研究，在小試、中試的基礎(chǔ)上，確定了生產(chǎn)試驗工藝，完成生產(chǎn)試驗裝置的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作，開展生產(chǎn)試驗。
1、實驗
1.1 主要儀器與試劑
1.1.1 小試階段
材料：1#二沉池廢水、不同類型的除磷劑、助凝劑、NaOH溶液;
電子天平：XS205型;
分光光度計：TU-1900型;
pH計：PHB-1型;
立式壓力鍋：YXQ-LS-75SII;
移液槍：1mL;
移液槍：10mL。
1.1.2 中試階段
材料：1#二沉池廢水、3#曝氣池廢水、除磷劑、助磷劑、30%氫氧化鈉溶液;
設(shè)備和儀器：化學(xué)沉淀法除磷中試線，主要包括廢水槽(400L)，廢水計量泵(0-80L/h)，微型除磷劑加藥泵，微型助凝劑加藥泵、稀釋除磷劑存放桶(5L)、稀釋助凝劑存放桶(5L)，反應(yīng)槽(7.5L)、凝聚槽((7.5L)、沉降桶(35L)、出水桶(6.5L)。
1.1.3 生產(chǎn)試驗階段
材料：3#曝氣池廢水、低堿性除磷劑、酰胺類助凝劑、30%氫氧化鈉溶液;
設(shè)備和儀器：50m3玻璃鋼除磷劑貯槽、20m3玻璃鋼助凝劑貯槽、沖程1800kg/h計量泵兩臺、沖程1000kg/h計量泵兩臺、在線pH計兩臺，在線COD儀和SS分析儀器等。
1.2 分析及測試方法
實驗部分包括不同類型除磷劑去除總磷效果的小試、中試以及生產(chǎn)性工藝試驗。
廢水流量使用1#、4#、5#曝氣池流量計計量之和加中水污泥集水井容積法估算平均流量得出廢水總流量。除磷劑、助凝劑用量使用計量泵計量;廢水pH值使用pH值計檢測和試紙檢測相結(jié)合。30%氫氧化鈉用量使用容積法計算。廢水中總磷的檢測采用鉬酸銨分光光度法。
2、結(jié)果與討論
2.1 生產(chǎn)試驗工藝
本次生產(chǎn)試驗工藝流程如圖1所示：廢水在調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)pH值后，經(jīng)三級生化曝氣處理后，在出3#曝氣池前最后兩格，再次加堿調(diào)節(jié)pH值，然后投加除凝劑，最后在3#曝氣池出口加助凝劑，然后進(jìn)入二沉池沉淀分離。
從試驗情況看，該工藝有較強(qiáng)的適應(yīng)性，在相同除磷劑用量下，廢水流量變化和總磷變化對出水池廢水總磷影響并不大。由于針對流程開發(fā)的除磷劑在中性和低堿性條件下具有較穩(wěn)定的除磷效果，加堿閥門開度很小，大部分時間甚至不開，堿最大加入量約120kg/h。
但在中性或低堿性下投加除磷劑，可能會導(dǎo)致廢水pH值低于6，使排放廢水pH值不達(dá)標(biāo)排放。因此今后如應(yīng)用除磷工藝需考慮增加出水池加堿管線以調(diào)節(jié)出水pH值，確保達(dá)標(biāo)
2.2 曝氣處理過程中廢水pH值變化及分析
如圖2所示，以醋酯廢水為主的混合廢水(含絲束廢水、化水廢水等)初始pH值通常在4左右，加堿調(diào)節(jié)后，pH值可上升到6左右，但有時即使廢水調(diào)節(jié)池pH值控制回路全開，加堿閥門甚至人工打開旁路閥門pH值都達(dá)不到正常廢水處理工藝要求pH值。但曝氣處理后，進(jìn)入3#曝氣池的廢水pH值通常達(dá)到7左右。pH值上升，主要源于廢水中的主要成分醋酸在好氧處理過程中被分解。廢水pH值上升，增加了除磷工藝的選擇性。
雖然三氯化鐵除磷工藝適宜于處理pH值4-5的廢水，但因?qū)α鞒谈膭哟?，考慮到實施周施等因素，則難以運(yùn)用。曝氣池廢水pH值上升，為選擇聚合鐵、鈣鹽、鋁鹽及鋁鐵混合除磷劑提供了條件。
研究過程中，針對曝氣后廢水pH值上升的特點，開發(fā)化學(xué)法高效除磷工藝，從減少調(diào)節(jié)用堿量入手，控制加堿部分費(fèi)用。確定曝氣后除磷工藝后，開發(fā)適用于中性或低堿性廢水的除磷劑。經(jīng)過反復(fù)試驗，成功開發(fā)一種鋁鐵鹽混合型除磷劑，該除磷劑以復(fù)合聚氯化鋁水溶液為主，復(fù)配少量鐵鹽類物質(zhì)，滿足了低堿性條件下的除磷要求。如表1所示，該除磷劑在廢水pH值8-8.5時，其除磷效果可以達(dá)到80%以上。工藝研究從開發(fā)整體工藝路線考慮，選用了該除磷劑。
2.3 生化處理過程中的廢水總磷變化分析
生產(chǎn)試驗過程中，無論是調(diào)節(jié)池廢水總磷和3#曝氣池總磷都波動很大，其原因是醋片廢水、絲束廢水、化水廢水流量和組成不斷發(fā)生變化。另外中水污泥集水井間歇泵出200m3/h的廢水，試驗期泵啟動排水次數(shù)最多達(dá)29次/d，每次啟動20min左右，排水直接進(jìn)入5#曝氣池，這部分水加劇了3#曝氣池水流量波動和總磷波動。由于該部分水總磷較低，具有稀釋作用，由圖2可見，調(diào)節(jié)池廢水總磷明顯高于3#曝氣池總磷，調(diào)節(jié)池廢水平均總磷比3#曝氣池高7.2mg/L，除了生化處理過程中微生物生長消耗一部分磷外，稀釋作用也降低了總磷含量。
高濃度醋片廢水摻入量對廢水總磷影響很大。12月7日，生產(chǎn)試驗開展沖擊性試驗，將高濃度廢水摻入量由40t/h左右調(diào)高到80t/h左右，調(diào)節(jié)池廢水總磷和3#曝氣池總磷均明顯上升，最高達(dá)到90mg/L。
2.4 除磷劑用量和總磷去除率
本次生產(chǎn)試驗主要試驗正常生產(chǎn)運(yùn)行工況下，2.5‰、2‰、1.5‰三種不同除磷劑用量情況下的除磷效果。由表可見,除磷劑用量大，總磷去除率最高可達(dá)91%，隨著除磷劑用量下降，總磷去除率有所下降，但在除磷劑用量1.5‰時，總磷去除率仍保持在82%左右。
與2#二沉池相比，1#二沉池總磷去除率略低，在試驗過程中，也常觀察到1#二沉池出水中有少量絮凝物。其原因可能有兩方面，一是絮凝劑在3#曝氣池最后一格出水端投加，出水迅速進(jìn)入鄰近的1#二沉池，停留時間很短。而3#曝氣池出水到2#二沉池需要經(jīng)約60m管道輸送，在輸送過程中絮凝劑得到充分混合。二是1#二沉池未加蓋，廢水溫度較高，散熱導(dǎo)到的自流對流，致使絮凝沉淀效果差。
2.5 出水總磷控制
CJ343-2010《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》要求工廠污水經(jīng)城市下水道排入城市污水廠的總磷低于8mg/L。由圖4可見，這次生產(chǎn)試驗除12月9日出水池總磷略超過8mg/L以外，自11月26日開始試驗至12月8日，出水池廢水總磷均低于8mg/L排放。
由于除磷成本較高，從試驗看，總磷去除率與除磷劑用量并不呈線性正比例，加上廢水總磷波動、流量波動很大，廢水總磷達(dá)標(biāo)排放和降低除磷成本將成為一大突出矛盾。從化學(xué)法除磷原理看，控制排放廢水總磷略低于8mg/L，既做到達(dá)標(biāo)排放，又能夠較大幅度地降低成本。但這需要增加出水總磷在線檢測和除磷劑用量自動控制實現(xiàn)。
2.6 高效化學(xué)法除磷工藝對出水COD、SS、色澤的影響
由圖5可見，自11月19日開始試驗，中途因中水裝置故障，廢水平均流量達(dá)480t/h，最大流量達(dá)611t/h，試驗因除磷劑供應(yīng)不上而中斷數(shù)天，11月26日恢復(fù)試驗至12月10日，出水池出水COD由試驗前(11月5日至15日)平均107.5mg/L下降至52.5mg/L(11月26日至12月10日)，出水SS由均值89.3mg/L下降50.6mg/L，出水池水由淡褐色轉(zhuǎn)為淡綠色。
3、結(jié)語
醋酯廢水化學(xué)法高效除磷工藝，運(yùn)行可靠，適宜處理中性和低堿性廢水。工藝選用低堿性除磷劑，能夠適應(yīng)生產(chǎn)因廢水特性變化而出現(xiàn)的酸堿度pH值變化，保持較穩(wěn)定的除磷效果;能夠適應(yīng)廢水流量和廢水總磷變化，實現(xiàn)總磷達(dá)標(biāo)排放。鋁鐵混合型除磷劑能夠在中性和低堿性條件下除磷，減少了加堿量，該除磷工藝處理每噸廢水所需的藥劑費(fèi)用低。采用普通的化學(xué)法除磷工藝往往加深處理后廢水色度。本次試驗使用開發(fā)的除磷劑、助凝劑后，不僅出水色度未加深，而且出水由過出淡褐色轉(zhuǎn)為青綠色，出水色度實現(xiàn)較大改觀。( >
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