铁碳微电解 水解酸化 BAF工艺处理苯胺废水
江西某企业主要生产N-取代苯胺类系树脂促进剂，产生的废水含较高浓度的COD和苯胺类化合物，难生物降解，单一的生化处理工艺难以达到排放标准。采用铁碳微电解+混凝沉淀+水解酸化+BAF组合工艺处理苯胺类生产废水，运行结果表明：系统运行稳定，COD总去除率为97.6%，苯胺总去除率为99.6%，出水COD≤100 mg/L，苯胺≤1 mg/L，出水达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级排放标准。工艺处理成本为2.68元/m3。
苯胺废水主要产生于石油、印染、制药、染料等化工过程，苯胺类化合物有毒，难以生物降解，有“三致”作用，对周围环境造成了严重污染，对于难降解的苯胺废水，目前有多种新型高级氧化处理的方法，但到实用阶段的并不多。
本研究工程为生产苯胺类系树脂促进剂的某企业污水处理站新建工程，通过对该废水实验小试及类似苯胺废水处理项目分析对比之后，决定采用铁碳微电解+混凝沉淀+水解酸化+BAF组合工艺处理该企业的苯胺类生产废水。
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工程概括及水质分析
某企业生产N-取代苯胺类系树脂促进剂，产生的废水含有较高浓度的COD和苯胺类化合物，排放方式为间歇排放。废水主要包括生产废水、地面冲洗废水和尾气吸收排水，苯胺类化合物有毒，难以生物降解，B/C较低，采用单一生化处理工艺COD、苯胺难以达到排放标准，尤其是苯胺类化合物，不经有效处理难以达标排放（≤1.0 mg/L），会对环境造成严重影响，根据该企业规划，厂区内新建1座污水处理站，处理水量为120 t/d，采用铁碳微电解+混凝沉淀+水解酸化+BAF组合工艺处理该苯胺类生产废水，处理出水水质达到《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中一级排放标准要求，废水进水水质及排放标准见表1。
表1 废水进水水质及排放标准
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工艺流程及构筑物设计参数
苯胺废水处理工艺流程见图1。
由图1可知，苯胺废水自流进入收集池，经格栅后流入调节池，由防腐提升泵泵入铁碳微电解池，加硫酸调节pH至3~4，加入预处理过的铁粉和碳粉进行微电解预处理，后进入混凝反应池，经加药泵分别加碱液、PAC和PAM进行混凝反应，之后经斜板沉淀池自流进入中间池，补充磷营养源，在中间池混合、均化，出水经过水解酸化池进行厌氧分解，去除大部分有机污染物，再进入BAF滤池进行好氧处理，滤池出水进入贮水池，部分出水用作BAF滤池反冲洗用水，反冲洗出水经泵回流至调节池，其他出水经排放口达标排放。
斜板沉淀池排泥至污泥池，浓缩后压滤脱水，干污泥外运进行无害化处置，滤液排至调节池重新进行处理。BAF滤池由鼓风机提供所需的空气，反冲洗水排至调节池。
（1）格栅池。1座，钢混防腐，尺寸1.0 m×0.3 m×0.5 m，格栅宽度300 mm，有效栅隙3 mm。
（2）调节池。1座，钢混防腐，尺寸8.0 m×6.0 m×5.0 m，有效水深4.5 m，池容240 m3，HRT=43.2 h。
（3）铁碳微电解池。2座，钢混防腐，尺寸2.5 m×2.0 m×5.0 m，有效水深4.5 m，总有效容积8.0 m3。
（4）混凝反应池。投加PAC、PAM药剂，通过混凝沉淀作用去除废水中的有机物。1座，钢混防腐，尺寸2.0 m×2.0 m×2.5 m，有效水深2.0 m，总有效容积8.0 m3，HRT=1.6 h。
（5）斜板沉淀池。1座，钢混防腐，尺寸3.5 m×2.5 m×5.0 m，有效容积40 m3，配置2台污泥泵，流量2 m3/h，功率1.5 kW，扬程20 m。
（6）污泥池。1座，钢混防腐，尺寸2.0 m×1.5 m×5.0 m，总有效容积15 m3。污泥浓缩经污泥脱水机脱水，1台，过滤面积40 m2，功率1.5 kW。
（7）中间池。1座，钢混防腐，尺寸5.0 m×4.0 m×5.0 m，有效水深4.5 m，总有效容积90 m3，HRT=18 h，配置1台提升泵，加P营养源装置，浮球液位开关。
（8）水解酸化池。1座，钢混防腐，尺寸10.0 m×5.0 m×5.0 m，有效水深4.5 m，总有效容积225 m3，HRT=45 h，池内设置半软性填料，尺寸D 150 mm×100 mm，材质为聚丙烯，填料体积为200 m3。
（9）BAF滤池。2座，钢混防腐，单格尺寸1.5 m×1.5 m×5.0 m，气水比为10:1，有效水深4.5 m，设置15 m3的陶粒滤料，粒径D 3~6 mm。HSR50工艺鼓风机1台，升压49 kPa，功率1.5 kW，1台反洗风机和1台反吸泵。
（10）贮水池。1座，钢混防腐，尺寸3.0 m×3.0 m×3.0 m。
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运行结果分析
在小试基础上优化运行条件，铁碳预处理时，pH为3~4，铁碳比为1.5:1，铁粉投加量为4.5 g/L，碳粉投加量为3 g/L，停留时间为2.5 h，苯胺去除率可达到65%，COD去除率可达到45%。在实际运行过程中，加入的铁粉、碳粉经沉淀后大部分回收利用，小部分进入污泥外运处置。
水解酸化池总容积为225 m3，接种污泥质量浓度为5 kg/m3。接种80%的脱水污泥约7 t。进水pH为6~8，温度为20~35 ℃，投加脱水污泥进行接种和污泥驯化，驯化完成后开始分阶段进水，在调试时控制进水水量及定期检测pH、COD、苯胺。
BAF滤池采用BIOFOR形式，两格并联运行，采用球形陶粒滤料，滤料层为3.0 m。BAF滤池调试分为挂膜和稳定运行两个阶段。采用两阶段自然挂膜法，挂膜阶段进水量为BAF滤池处理量的30%，滤池控制COD为300~500 mg/L进行闷曝，当50%COD降解率时提高进水量，观察生物膜生长情况，挂膜需10~15 d，不断连续进水直至达到设计负荷，在BAF滤池稳定运行后，需定期进行反冲洗，采用气水联合反冲洗，反冲洗时间在15 min。挂膜期间滤池不得反冲洗。
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运行效果
该废水工程调试稳定运行6个月，期间对其运行效果进行了考察。连续取样监测10 d，取第6 d各工艺段水质的pH、COD、苯胺，结果见表2。
表2 工艺段水质
由表2可知，稳定运行后，铁碳微电解和混凝沉淀处理后COD由3500 mg/L降至2050 mg/L，COD去除率为41.4%，再通过水解酸化、BAF滤池进一步降解，最终出水COD为85 mg/L，整个系统COD总去除率达到97.6%。在铁碳微电解+水解酸化+BAF工艺中，生化起了主导作用。苯胺废水经铁碳微电解处理后，苯胺浓度明显降低，苯胺去除率达到62%，混凝沉淀去除了少量的苯胺，出水再经水解酸化池、BAF滤池，生化进水平均苯胺为70 mg/L，出水苯胺为0.8 mg/L，苯胺去除率达到98.7%，处理效果较好，达到GB 8978-1996《污水综合排放标准》中的一级排放标准要求。
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技术经济指标
本研究项目为新建污水处理项目，总投资共计230万元，运行费用包括电费、运行药剂费、人工管理费。平均日电耗约113.3 kW·h，电费以0.9元/（kW·h）计，则需电费0.85元/m3。需加硫酸、氢氧化钠、铁粉、碳粉、PAC、PAM和P营养源，费用约为1.5元/m3，人工费为0.33元/m3。则在未计设备折旧的情况下，运行费用合计约为2.68元/m3。
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结论
采用铁碳微电解+混凝沉淀+水解酸化+BAF工艺处理苯胺废水，经铁碳微电解预处理后苯胺降至70 mg/L，苯胺去除率为62%，进一步生化处理，出水苯胺为0.8 mg/L，总苯胺去除率为99.6%，出水COD为85 mg/L，总COD去除率为97.6%，均达到GB 8978-1996《污水综合排放标准》中的一级排放标准要求，处理效果好，出水水质稳定。
（来源：《工业水处理》2019年第9期，作者：杨庆，等，参考文献略。）