钠法季戊四醇生产中含甲醛废水的处理实验研究

董雁如

(濮阳市鹏鑫化工有限公司 ， 河南 濮阳 457000)

0 前言

钠法季戊四醇的生产以甲醛、乙醛、氢氧化钠为原料，以一定的物质的量配比，温度25～32 ℃反应6～7 h，经中和过滤即得季戊四醇。生产过程中产生的季戊四醇废水，具有COD浓度高(约6 000mg/L)、甲醛含量高(1 200～1 500 mg/L)、营养物质缺乏、毒性大等特点。BOD5约1 500 mg/L，属于高浓度有毒有害废水[1]。

国内目前常见的季戊四醇废水的处理工艺有厌氧、好氧及混凝沉淀等常见的手段，但该废水的B/C比低，对生物菌种有抑制作用，单纯生化处理的效果很差[2-3]。本实验研究了采用前预处理大量去除废水甲醛后再通过厌氧+好氧+混凝沉淀的组合工艺，有效去除甲醛，使生化工艺发挥其最大作用，出水可以做到甲醛0.88 mg/L，COD为130 mg/L、BOD5约20 mg/L。

1 材料与方法

1.1 实验水样

实验所取水样为季戊四醇废水，其水质指标见表1。

表1 设计进、出水水质表

1.2 实验仪器及分析方法

实验过程连续动态实验，采用定制容器进行连续动态试验，其中厌氧反应器设计尺寸：Φ100 mm×500 mm，1座，反应时间6天，材质为有机玻璃；好氧反应器设计尺寸：Φ100 mm×350 mm，1座，反应时间4天，材质为有机玻璃；配套蠕动泵、电磁式空气泵等。COD的测定采用消解比色法，甲醛测定采用乙酰丙酮分光光度法。

1.3 实验方法

动态实验装置示意见图1。

通过蠕动泵控制废水水量，首先泵入预处理池内，控制池内废水pH值在6.5～7.0，并通过曝气石在池底进行曝气搅拌，出水自流入配水池中，再由蠕动泵泵入厌氧反应器，厌氧反应器出水再自流入好氧反应器内，厌氧反应器和好氧反应器分别添加1 L和0.6 L的城市消化污泥。厌氧反应器采用水浴加热，投入加热棒自动控制水温在35～40 ℃，以利于厌氧反应[4]。好氧反应器内用曝气石在池底进行曝气搅拌，好氧反应出水通过管道自流入末端反应池，在反应池中投加PAC和PAM(相对分子质量1 200万)，形成大颗粒矾花，通过混凝沉淀池沉淀后，取上清液检测。

图1 实验装置示意图

2 实验结果与讨论

2.1 预处理池运行效果分析

预处理池的运行效果分析如图2所示，经过10天的运行调试和数据统计，不断地调整曝气量、pH值和反应时间，最终在曝气强度为13 L/(m2·min)，pH值6.5～7.0，反应时间36 h时，预处理池对甲醛的去除取得了最佳效果。从图2中可以看出，在预处理池进水甲醛浓度1 400～1 500 mg/L时，经过预处理后出水甲醛浓度维持在500 mg/L左右，去除率可达70%。

图2 预处理进水、出水甲醛与甲醛去除率的变化

2.2 厌氧反应器运行效果分析

控制厌氧反应器的废水温度为37 ℃±2 ℃，pH值6.5～7.0，运行调试和监测时间120天后，厌氧反应器的运行效果分析如图3所示。

图3 厌氧反应器进水、出水COD与COD去除率的变化

从图3中可以看出，在废水经过预处理后，厌氧反应器进水甲醛浓度在500 mg/L左右时，经过厌氧反应器，废水停留6天后，出水甲醛浓度稳定在50 mg/L左右，去除率可达90%。厌氧反应器进水COD在5 000 mg/L时，废水停留6天后，出水COD稳定在2 000 mg/L和BOD5约450 mg/L，COD和BOD5去除率分别是60%和70%。反应器的运行调试采用缓慢增加负荷的方法，调试期的70天左右时，此时厌氧反应器能满足设计负荷。厌氧反应器进水、出水甲醛与甲醛去除率的变化如图4所示。

图4 厌氧反应器进水、出水甲醛与甲醛去除率的变化

2.3 好氧反应器运行效果分析

在经过预处理及厌氧反应器后，好氧反应器的进水甲醛浓度在50 mg/L左右，COD浓度在2 000 mg/L左右。经过120天的调试及数据统计分析，经过停留时间为4天的好氧生化反应后，出水甲醛浓度可以低至0.88 mg/L，COD浓度为190 mg/L，BOD5浓度为25 mg/L，此时好氧反应器的曝气强度为86 L/(m2·min)。好氧反应器出水再经后续的混凝沉淀反应，最终出水COD为130 mg/L，BOD5浓度为20 mg/L。好氧反应器进水、出水COD与COD去除率的变化如图5所示。好氧反应器进水、出水甲醛与甲醛去除率的变化如图6所示。

图5 好氧反应器进水、出水COD与COD去除率的变化

图6 好氧反应器进水、出水甲醛与甲醛去除率的变化

3 结语

采用“预处理+厌氧反应器+好氧+混凝沉淀”为主的工艺，当进水COD为6 000 mg/L左右、BOD5浓度为1 500 mg/L左右，甲醛浓度1 400～1 500 mg/L时，经过各个工艺段处理后出水可以做到COD为130 mg/L，BOD5浓度为20 mg/L，甲醛浓度0.88 mg/L，去除率分别可达97%、98%和99%。经过实验数据分析，预处理池控制的运行参数为：曝气强度13 L/(m2·min)，pH值6.5～7.0，反应时间36 h；厌氧反应器需控制温度在37 ℃±2 ℃，容积负荷0.88 kg COD/(m3·d)，停留时间6天；好氧反应器运行参数为：曝气强度86 L/m2·min，容积负荷为0.5 kg COD/(m3·d)，反应时间4天；工艺在以上运行参数下取得最佳去除效果。采用预处理作为生化处理过程的前处理工艺，对甲醛的去处率可达50%，大大降低了进生化段甲醛的浓度，进而有效避免了对生化处理过程的影响，保证系统稳定运行。厌氧反应器及好氧的组合生化工艺使整个废水处理工程的污泥量大大减少，降低了污泥处理费用。