糖精废水预处理工艺技术的研究

付晨

一、项目背景及研究意义

（一）项目背景

污水中的有机污染物很大一部分来自工业废水，根据2011年的统计资料，全国废水排放总量为659.2亿吨，比上年增加 6.8%，其中工业废水排放量230.9亿吨，占废水排放总量的 35%；废水中化学需氧量排放量2499.9万吨，比上年减少 2.04%。其中工业废水中化学需氧量排放量354.8万吨，占化学需氧量排放总量的14.2%。

糖精钠废水就是这些特殊行业所排放的废水之一，其污染程度高，难于有效地进行处理，特别是难以进行生物降解。目前的处理大多需要很多清水进行稀释，废用高昂。有些企业的糖精钠废水甚至未经处理或处理效果不佳就排入水体，对我国的水体造成严重的有机污染。因此要有效控制有机污染必须治理糖精钠废水。

（二）项目研究意义

糖精钠废水处理的难点：所在废水成分复杂、色度深、pH 值低、CODcr、BOD5、氨氮及含盐量都相当高，废水中中含有的甲苯、芳香酯类等化合物多为比较稳定的芳香族化合物，因此处理难度大，特别是高含盐量更使其可生化性受到质疑，生物毒性大，必须稀释才能使生物处理得以实施，是目前为止工业废水中处理难度较大的废水之一。

二、项目废水中主要污染物

开封兴化精细化工厂主要工业污水来源为生产过程中产生的邻氨废水水量为1000t/d ；酸析废水水量为130 t/d。同时，日常生活中产生的生活污水也排入最终的污水处理装置中，提供工业废水的可生化性及降低工业废水的盐度。

（一）项目废水污染物特征分析

1.在日常生产、生活中，產生的废水种类有：邻氨废水、酸析废水、生活污水和循环冷却水，合计总水量2894 m3/d，其中循环冷却水占58%，邻氨废水占34.6%，酸析废水占4.49%；主要污染物来源于邻氨废水和酸析废水，主要污染物有：COD、BOD、氨氮、盐分、铜离子、酸度。氨氮主要来源于酸析废水，COD、BOD含量在邻氨废水和酸析废水中都很高，盐分和铜离子主要来源于邻氨废水。

2.邻氨废水特征主要表现为高COD，高含盐。主要污染物为邻氨基苯甲酸、邻苯二甲酸、邻氯甲苯、间二甲苯、对二甲苯等难生物降解的单苯环的衍生物及其化合物，并含有较高浓度的重金属铜等。

3.酸析废水特征主要表现为高COD，高氨氮（氨氮浓度高达10000mg/L），高含盐。

4.废水中盐和氯离子含量高，邻氨废水中的NaCl的含量达到7%，硫酸钠的含量达到8%。酸析废水中氯化铵达到27000 -36000mg/L。氯离子对生化处理的微生物产生抑制和毒害作用，主要表现盐浓度高引起渗透压增高，会使微生物细胞脱水引起细胞原生质分离；盐析作用使脱氢酶活性降低；尤其是氯离子高对细菌毒害作用大；盐浓度高，废水的密度增加，活性污泥易上浮流失，从而严重影响生物处理系统的净化效果，对生化处理会带来不利影响。

综上所述，该废水是一种典型的含有有毒有害物质和高含盐、高氨氮的难生物降解工业废水，可生化性差，这些物质对微生物有很大的毒性，能抑制微生物的生长，甚至会造成微生物失活，处理难度大，采用传统的生物处理工艺难以处理。

三、糖精废水处理的难点分析

（一）高盐度对微生物的影响

根据对开封精细化工有限公司废水的监测水质参数及通过对水样进行分析，糖精废水的水质比较复杂，具有极高的盐分、极低的pH值和高浓度难降解有机物多个特点。目前兴化精细化工产生的邻氨废水主要成分为邻氨、甲酯、甲醇、氯化钠、硫酸钠等，废水盐度8-10%左右，最高可达12%，其中含NaCl约5-7%，含Na2SO4约3%。高盐废水限制了废水的生化可处理性，废水中盐和氯离子含量高，氯离子对生化处理的微生物产生抑制和毒害作用，主要表现盐浓度高引起渗透压增高，会使微生物细胞脱水引起细胞原生质分离；盐析作用使脱氢酶活性降低；尤其是氯离子高对细菌毒害作用大；盐浓度高，废水的密度增加，活性污泥易上浮流失，从而严重影响生物处理系统的净化效果，对生化处理会带来不利影响。

（二）酸度的影响

邻氨废水pH值较低，仅为1-2，且有波动，因此需要对废水的pH值进行监测，并根据入水pH值调整中和药剂投加量，保证生化系统进水pH值在中性范围内并维持稳定。

（三）高浓度COD的降解

邻氨废水的COD值均很高，分析其原因是废水中的主要物质为醇、甲苯、苯系物（苯酐、邻氨基苯甲酸甲酯、邻甲酰苯黄酰亚胺）等物质，这些物质中的苯系物为难生物降解有机物，并且对微生物产生抑制作用。这些难生物降解有机物的存在势必给废水治理带来困难，而有毒有害且难生物降解有机物的去除也是邻氨废水治理的一个难点。

四、糖精废水处理技术的研究

（一）预处理技术的研究

针对原水的特点，预处理单元的目的是回收利用废水中产品，降低难降解有机物含量，去除废水铜离子，减低盐度和氨氮含量，达到可生化处理要求。

1.高浓度难降解有机物的预处理

为了降低有机物含量，以达到可以生化的要求，设计考虑采用萃取剂萃取方法，并进行了试验。

（1）萃取方法

Ⅰ技术原理

络合萃取通过络合剂强烈的离子缔合作用，与酸析废水中的糖精及其类似物形成络合物，该络合物不溶于水相，而溶于有机相，从而将目标物从废水中分离。

萃取到有机相中的络合物在解析相（碱液）的作用下，使糖精及类似物转化为其相应的钠盐，该钠盐易溶于水相，而不溶于有机相，从而使有机相得以再生，循环用于废水的处理。

（2）精馏技术

Ⅰ技术原理

利用废水中各组分挥发能力的差异，通过液相和气相的回流，使气、液两相逆向多级接触，在热能驱动和相平衡关系的约束下，使得易挥发组分（甲醇）不断从液相往气相中转移，而难挥发组分却由气相向液相中迁移，使混合物得到不断分离，称该过程即为精馏。

该过程中，传热、传质过程同时进行，属传质过程控制。

（二）高氨氮的预处理

1.膜吸收技术原理

膜吸收过程是将膜和普通吸收/ 解吸相结合而出现的一种新型膜过程， 它是使用微孔膜将气、液两相分隔开来，利用膜孔提供气、液两相间实现传质的场所，使用疏水性微孔膜和化学吸收液（ 如NaOH 和H2SO4 等） 处理并回收废水中的挥发性污染物（ 如NH3、HCN 和H2S 等） 的方法。

（三）铜离子去除方法

含铜废水中加入Na2S沉淀分离出CU2S，从而去除铜离子。反应式：CU2+ + Na2S → CU2S↓ + 2Na+

（四）预处理后废水水质分析预测

1.邻氨废水及酸析废水首先分别通过萃取的方式处理，酸析废水从50000mg/l降低到25000mg/l多，邻氨废水萃取后7000～10000mg/l。

2.析废水精馏系统，COD可以降低到12000mg/L左右，氨氮在12000mg/L～18000mg/L左右。

3.通过一次吸收脱氨，氨氮降低到600～1800mg/L。氨氮采用二次脱氨可以降低到40～88mg/L。endprint