有机磷农药生产废水治理工艺研究

福建省浦城县环保局 傅建龙



有机磷农药生产废水治理工艺研究

福建省浦城县环保局 傅建龙

有机磷农药生产废水中有机物浓度高、成分复杂、污染物浓度高、处理难度大。福建某化工有限公司农药生产废水采用新工艺流程，经预处理、生化处理和后处理，出水水质达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表4一级标准。

有机磷废水 LINPOR反应器 BAF曝气生物滤池

福建某化工有限公司是生产三唑磷有机磷农药为主的化工企业，日产三唑磷农药3吨，年生产能力为1000吨左右。根据环保的相关要求，需建设污水处理设施，使生产废水经处理后达到标准排放。

1 废水来源及水质

1.1 废水来源

该公司废水主要来源于生产有机磷农药为主的生产废水、洗涤废水和冷却水等。

1.2 废水水质及水量

废水中污染物主要包括苯唑醇、盐酸苯肼、乙基氯化物、三唑磷等，有机物浓度高、成分复杂、污染物浓度高、处理难度大。废水水质及水量见表1。

表1 废水水质及水量

备注：综合废水水质仅为加权平均值，洗涤水水质暂定为高浓度废水的一半。

1.3 废水水量及处理规模

三唑磷合成与苯唑醇合成所产生的高浓度废水排放量为25～30m3/d，高浓度废水先经预处理后，再用冷却水稀释，生化处理规模为500m3/d。

2 废水处理工艺

2.1 废水处理工艺流程

根据废水水质特征，对该综合废水中的高浓度废水采用“铁屑氧化、碱性水解”等工艺预处理后，与冷却水混合稀释，再采用以“厌氧水解+LINPOR工艺”处理单元为主，“混凝沉磷+BAF曝气生物滤池+氧化塘”处理为辅的工艺，实现废水处理达标排放。废水处理工艺流程见图 1。

本工艺流程主要分为高浓度废水预处理工艺、生物处理工艺和后处理工艺三个部分。高浓度废水预处理工艺包括铁屑反应床和碱性水解、氨氮吹脱、氨氮吸收等。生物处理采用“水解+LINPOR生物处理”工艺。后处理采用“混凝沉磷+BAF曝气生物滤池+氧化塘”工艺。

2.2 工艺分析

2.2.1预处理工艺

2.2.1.1 铁屑微电解反应器

苯唑醇合成废水及其洗涤废水呈酸性，直接进入铁屑微电解反应器，在铁屑微电解反应器内，铁屑中的碳化铁（Fe2C）比纯铁（Fe）腐蚀势低，铁屑在废水中构成完整的回路，在它表面上就有电注在成千上万个细小的微电池内流动，使Fe成为阳极被腐蚀。电极反应生成物具有很强的化学活性，电极反应所产生的新生态氢能与废水中有机物发生氧化还原反应，破坏有机物的结构。当反应进行一定时间后，主要形成微电场作用下，使难生化降解的有机物被氧化为可生化降解的有机物。

图1 废水处理工艺流程

在电化学反应过程中产生的大量Fe2+,在充氧条件下转化为Fe3+，在后续工艺中，形成吸附能力很强的Fe（OH）3，有利于提高后续工艺对磷的处理效果。

铁屑微电解反应器设置一座，规格：3.0m×2.0m×2.8m。

铁屑微电解反应器的氧气由提升泵旁路加装两相混合器提供。

2.2.1.2综合池

经铁屑微电解反应器处理的苯唑醇合成废水及其洗涤废水进入综合池与三唑磷合成废水及其洗涤水在综合池内混合。苯唑醇合成废水、三唑磷合成废水在综合池中和后，析出大量苯唑醇，苯唑醇通过抽滤进行回收，一方面大大降低原水污染物的含量，同时通过回收苯唑醇产生可观的经济效益。每天经过抽滤可回收苯唑醇65kg，每吨苯唑醇市场价约1.5万元，一天产生的经济价值达1000元左右。

考虑到事故性排放，综合池应有足够的容量，故综合池停留时间48.0hr，有效容积为52.0m3，规格为7.0m×3.0m× 2.8m，砖混结构，内衬玻璃钢防腐。

综合池设置提升泵两台（一用一备），废水经提升泵提升后，一部分进入碱性水解池，一部分用于综合池的水力搅拌，一部分进入铁屑微电解反应器的射流供氧。

2.2.1.3碱性水解池

三唑磷生产废水在碱性条件下不稳定，容易水解；有机磷与钙结合形成不溶物，通过沉淀去除部分有机磷，同时在碱性条件下废水中氨氮以游离态存在，便于氨氮的吹脱，达到去除氨氮的目的。

碱性水解池中投加20%的石灰乳，采用加药装置定量投加。利用穿孔管曝气搅拌。

碱性水解池设计有效容积为6m3，HRT=4.0hr。

2.2.1.4吹脱池

三唑磷生产废水在碱性条件下不稳定，容易水解；在碱性条件下，废水中氨氮以游离态存在，便于氨氮的吹脱，达到去除氨氮的目的。

吹脱池氨氮利用穿孔管曝气吹脱，鉴于考虑节省投资和运行成本，暂未考虑氨氮吹脱后的收集、吸收处理。

吹脱池设计有效容积为6m3，HRT=4.0hr。

2.2.1.5初沉池

三唑磷生产废水在碱性条件下不稳定，容易水解；同时产生大量的絮体通过沉淀池沉淀去除。

沉淀池设计有效容积为12m3，HRT=4.0hr，钢筋混凝土结构。

2.2.2生物处理系统

经预处理后的高浓度废水与冷却水混合稀释后，进入生物处理系统，包括调节池、水解池、LINPOR生物反应器等。

2.2.2.1调节池

经预处理后的高浓度废水与冷却水混合稀释后，方可进入生物处理系统，设置综合调节池。

调节池设置一座，HRT=8.0hr，有效容积为200m3，规格为：11.5m×5.0m×3.8m，钢筋混凝土结构。

为达到均质的目的，调节池设置穿孔管曝气。

调节池设置提升泵两台（一用一备），型号：WQ25-14-2.2，扬程：14.0m，流量：25.0m3/hr，功率：2.2kW；废水经提升泵提升后，进入水解池。

2.2.2.2 水解池

水解酸化工艺的主要目的在于通过微生物的吸附、絮凝、分解作用，将难于降解的有机物转变为易于降解的有机物，提高废水的可生化性，提高后续生物处理单元的处理效率，节省动力消耗。

LINPOR工艺的回流污泥部分回流于水解池中，一方面在厌（兼）氧条件下进行反硝化，达到脱氮目的，另一方面回流污泥增加水解池的污泥浓度，提高水解池的去除效率。

水解池设置两组，HRT总=6.0hr，总有效容积为150m3，每组规格：4.0m×3.5m×5.8m，钢筋混凝土结构。

水解池出水自流进入LINPOR反应器。

2.2.2.3 LINPOR生物反应器

LINPOR反应器设置三个区；生物选择区、主反应区和沉淀区。

生物选择区。按活性污泥种群组成动力学的规律设计，创造合适的微生物生长条件，并选择絮凝性细菌。在生物选择区内，污水和沉淀区内，回流的污泥相互接触混合，不仅充分利用活性污泥的快速吸附作用而加速对溶解性的有机物去除，并对难降解有机物起良好的水解作用，同时可使污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放。回流的污泥中含少量的硝酸盐氮可得到反硝化。

主反应区。结合传统活性污泥工艺和生物膜工艺相结合而组成的双生长型的生物反应器，在主反应区内通过投加满足特殊的生物载体并使之处于流化态。与传统的活性污泥工艺区别的是，LINPOR工艺中的生物体是由两部分组成：一部分附着生长于多孔塑料泡沫填料；另一部分是悬浮生长于混合液。与生物膜工艺区别的是，LINPOR工艺中填料是多孔性物质，其比表面积比一般的生物滤池大，同时处于流化态，其生物膜的传质机理不同。

主反应区内设置微孔曝气器进行曝气供氧。在主反应区内废水中的有机污染物通过微生物的作用得以去除。

沉淀区内的活性污泥得以沉淀分离，并通过回流泵将污泥回流于生物选择区和水解池内，保证LINPOR反应器微生物种群的独立性，沉淀区的出水自流进入混凝沉淀池。LINPOR反应器设为两组，每组规格：16.0m×3.5m×5.5m，钢筋混凝土结构。

混凝沉淀池的污泥直接排入污泥干化场，出水进入BAF曝气生滤池。

2.2.3后处理

2.2.3.1 混凝沉淀(磷)池

有机磷废水经生化处理后，废水中的磷转化为正磷酸盐的形式存在，通过投加石灰乳，使之形成磷酸钙沉淀，去除水中的磷。石灰乳通过加药装置投加，与水在静态混合器中混合，混凝沉淀池采用竖流式，并设置反应区，混凝沉淀池设置1组，表面水力负荷为1.0m3/m2·hr。规格为：5.0m×5.0m× 5.0m，钢筋混凝土结构。混凝沉淀池的污泥直接排入污泥干化场，出水进入BAF曝气生物滤池。

2.2.3.2 BAF曝气生物滤池

BAF曝气生物滤池的特点是污水在垂直方向向上通过填料层。粗糙多孔的填料比表面积大，具有优良的过滤作用。在填料中设置曝气装置，在填料表面生长有生物膜，污水在通过滤床时污染物被吸附过滤，进而被氧化，出水进入氧化塘。滤池定期反冲洗，反冲洗的污水流回调节池。

BAF曝气生物滤池设置一座，规格为5.0m×5.0m×4.0m，钢筋混凝土结构。

2.2.3.3 氧化塘

氧化塘设置水—植物塘和好氧塘，进一步降解废水中的有机物，氧化塘根据利用原有天然水塘改建。

2.2.4污泥处理系统

从节省投资的角度出发，污泥干化采用污泥干化场处理。由初沉池和水解池、LINGPOR反应器的剩余污泥及混凝沉淀池排出的污泥经污泥干化场进行干化，干化后的污泥外运。

2.3 运行效果

该工程通过污泥的接种、驯化，并比较曝气时间的长短对污泥生长及水质的处理效果，调试3个多月后废水处理系统进入正常运行。经当地环境监测站对该废水处理系统的每个处理单元进行采样监测，废水监测结果表明出水水质达到《污水综合标准》（GB8978-1996）表4一级标准。废水监测结果见表2。

表2 废水监测数据

3 运行费用

该废水处理系统运行后，设备运行功率为24.4kW，设备每天运行20小时，每日耗电量为488千瓦时，合计设备运行费用约146.4元；石灰每天需投加1.5吨，石灰的费用为350元；人工费每天100元。总计每天费用为596.4元，按每天处理500吨水计，则每吨废水的处理费用为1.19元（未计设备折旧），若考虑苯唑醇的回收价值，每天运行费可以平衡，甚至有一定盈余。

4 结论及建议

4.1 该项目生产废水主要是三唑磷生产废水，该处理工艺对该废水处理可行且效果好，其排放水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）表4一级标准。

4.2 该工艺针对产品单一的三唑磷生产废水具有很好的处理效果，从运行费用、处理效果、工程投入等方面来看，具有一定的推广价值。

4.3 该生产废水含有机溶剂且酸性强，废水输送管道不宜采用ABS工程塑料管，宜采用UPVC给水管。

4.4 碱性水解池应设搅拌装置，使废水能与石灰水充分混合反应，同时增加碱性水解池、氨氮吹脱池的排泥次数，以免沉淀物堵塞排泥管。

4.5 该系统预处理产生的污泥，属危险废弃物，应妥善处置。

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