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酞菁蓝生产废水的处理概述 酞菁蓝是一类高级有机颜料,几乎可用于所有的色材领域。由我院承担设计的甘谷油墨厂2000t/a酞菁蓝生产线,采用捷克先进技术连续式无溶剂法生产工艺,以苯酐、尿素、氯化亚铜等为原料,钼酸铵为催化剂,通过原料予预混、反应合成、粗品纯化、压滤干燥等工序,生产出铜酞菁精品。在粗品铜酞菁的纯化过程中产生的滤液和冲洗水,含有大量的有害物质。经我院设计人员与省环保协会专家组的共同研讨,最终确定了该工艺废水的处理方案。 1废水的来源及性质 废水来自粗品铜酞菁纯化过程产生的滤液和冲洗水,水量为5.7 m3/h,污染物质量浓度见表1。 表1处理前废水中污染物质量浓度污染物CODBOD5NH3-NSO42-Cu2+质量浓度/(mgL-1)860.0522.01034.02287.026.0注:处理前废水pH为6.72关键因素分析 从表1数据可见,废水中的氨氮含量较高,而国家标准对于排入自然水体的废水氨氮浓度要求甚为严格,不得超过15.0 mg/L。因此,如何去除氨氮则成为本设计要解决的一个关键环节。由于通常的生化处理法对氨氮的降解率只有7080,所以单纯采用生化法处理难以达到理想效果。如果先以其它物理方法,诸如解吸或吹脱,先将废水中的NH3吹脱,使氨氮含量降低,再采用生化法处理,可同时去除剩余的氨氮和BOD5、COD。这样可使废水中的主要污染物指标达到排放要求。再者,废水中含铜,铜离子能使生物酶失去活性,对生物氧化系统有毒性效应。而且,铜价值很高,不采用铜回收工艺,会造成资源的浪费。 3废水处理流程简述 如图1所示,将纯化废水与车间排出的冲洗水(1.5 m3/h)混合后泵入一级调节池,加硫酸搅拌调节pH为4.0,进入充满铁刨花填料的置换池,停留56 ,可使废水中的铜离子得以置换,质量浓度降至0.5 mg/L以下,铜的去除率达98以上。废水自置换池进入二级调节池,向池中投加石灰乳搅拌混合均匀,调节pH为11.0左右,使废水中的氨氮主要呈游离氨(NH3)形式逸出,此时用液下泵将澄清液送入吹脱塔并向塔内鼓入空气,同时通入蒸汽,将NH3吹脱,经排气筒送至高位吸氨器吸收。据计算,经吹脱塔吹脱去除的NH3为7.4 g/h。通过上述物理方法去除部分氨氮,使氨氮质量浓度降至140.0 mg/L左右,并将厂区冷却塔排出的废水(4.5 m3/h)与之混合,进入三级调节池,调节废水pH为8.09.0,以达到生化处理对碱度的要求。此时三级调节池内的废水处理量为1.7 m3/h,主要污染物质量浓度:氨氮为 60.0 mg/L,COD为510.0 mg/L,BOD5为143.0 mg/L。随后将废水送入“AO生化处理系统”,经生化处理后再经砂滤池过滤,去除残留悬浮物,最后排出厂外。排出厂外的废水中污染物质量浓度见表2,满足污水综合排放标准的要求。 表处理后废水中污染物质量浓度污染物CODBOD5NH3-NSO42-Cu2+质量浓度/(mgL-1)40.021.011.0100.00.0注:处理后废水pH为7.24主要工艺过程分析 4.1铜回收 废水治理流程中,铜回收分渗铁法回收铜和沉淀法回收氢氧化铜两步进行。渗铁法回收铜的装置在流程中称为铜置换池,该池中废水渗滤穿过装有铁刨花的床层,通过氧化还原反应,铜在铁上析出,而置换出的铁则进入废水中。回收铜后的废水经加石灰乳调节pH、沉淀处理,残余的铜离子与反应生成难溶的氢氧化铜1。 4.2吹脱 本设计采用穿流式筛板吹脱塔(又名泡沫塔),筛板孔径6 mm,筛板间距250 mm。水自上向下喷淋,穿过筛孔流下,空气则自下向上流动。控制空塔的气流速度达到2.0m/s,筛板上的一部分水就被气流冲击成泡沫状态,使传质面积大大增加,强化了传质过程,提高吹脱效率,空气由鼓风机供给,冬季为避免温度下降影响吹脱效率,可向塔中通入蒸汽,维持高效去除率所需的水温。泡沫塔在正常工作状态下对NH3的去除效率在95以上2。 4.3AO生化处理 “AO生化处理”对废水中的有机物和氨氮有很高的去除率。生物硝化脱氮是一个两阶段的生物反应过程,第一过程为硝化过程,分两部进行,首先NH4-N在亚硝化菌的作用下生成NO2-,其后NO2-再在硝化菌的作用下氧化生成NO3-。第二过程为反硝化过程,是完成生物脱氮的最后一步,NO3-N在反硝化菌的作用下,以有机碳为碳源和能源,以硝酸盐作为电子受体,将硝酸盐还原为气态氮。所以“A级生物池”不仅具有去除有机物的功能,而且可以完成反硝化作用最终消除氮的富营养化污染。“O级生物池”即好氧反应池,利用好氧微生物对有机物的降解作用,去除上一级残余的有机物,最终达到废水处理要求。 生化处理系统运行中,控制废水温度在2228,pH为7.58.0,为硝化菌和反硝化菌提供适宜的环境。控制厌氧池溶解氧浓度低于0.5 mg/L,停留时间 ;好氧池溶解氧浓度2.53.0 mg/L,停留时间16h。反应池污泥浓度5.06.0 g/L;总回流比为8.3。 5结论 目前利用生化处理方法去除废水中的氨氮被广泛采用,事实证明去除率较高,但对于本设计所涉及的废水,因其特殊的高含氨氮量则不适于用单一的生化方法来处理,生化处理法对进入处理系统的污水氨氮浓度要求有一定的适宜范围,如果浓度太高会阻碍生物氧化过程的进行,质量浓度在1000 mg/L以上时会使微生物中毒3,进而影响生化系统的去除效率。因此,必须采用一种切实可行的预处理方法,先去除部分氨氮,使废水中的氨氮浓度降至140.0 mg/L以下,再采用生化处理方法去除残留氨氮,以达到最终去除氨氮的目的。
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