長鏈二元酸是指碳鏈中含有10個(gè)以上碳原子的直鏈二元酸，結(jié)構(gòu)通式為HOOC-(CH2)n-COOH(n=8~16)，是一類有著重要和廣泛工業(yè)用途的精細(xì)化工品。生物發(fā)酵法是長鏈二元酸的主要生產(chǎn)工藝，以正構(gòu)烷烴(C10~C18)為原料，利用專性微生物進(jìn)行生產(chǎn)。發(fā)酵液過濾設(shè)備的反沖洗過程和二元酸晶體的壓濾過程會排放高濃度廢水；二元酸濾餅的洗滌過程會排放低濃度廢水。二元酸廢水中殘留二元酸鹽及培養(yǎng)基成分，故其水質(zhì)指標(biāo)中總磷和COD非常高�？偭走^高會導(dǎo)致石油化工企業(yè)綜合污水處理廠(簡稱“污水處理廠”)無法將污水直接處理至達(dá)標(biāo)；COD雖易被降解，但其負(fù)荷較大，會大幅增加污水處理廠生化處理單元的運(yùn)行負(fù)荷。目前，二元酸廢水處理多采用復(fù)雜組合工藝且多數(shù)未解決總磷超標(biāo)問題。楊建等采用“中和沉淀+SBR”工藝處理二元酸廢水，COD去除率可達(dá)到90%，但未考慮總磷去除。湯貴蘭采用“中和沉淀+UASB+MBR”工藝處理二元酸廢水可降解97%的COD，但未提及總磷超標(biāo)問題。許莉等采用“電解+納濾”工藝能去除99%的COD，但總磷未滿足達(dá)標(biāo)排放要求。因此，亟需開發(fā)簡單、經(jīng)濟(jì)、高效的預(yù)處理除磷技術(shù)以降低二元酸廢水的總磷和COD，保障污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行。
除磷方法主要有生物法、吸附法和化學(xué)沉淀法。生物除磷成本低，但耗時(shí)長、能耗高、除磷效率低且效果易受環(huán)境影響，通常適用于低含磷的城市污水處理工藝。吸附法雖工藝簡單，但其除磷效率不高。常用吸附劑有粉煤灰、沸石、凹凸棒石、海泡石等。吸附劑存在再生困難和再生后吸附性能下降等問題，使得該方法成本高且無法有效處理高濃度含磷廢水�；瘜W(xué)沉淀法操作簡單、反應(yīng)迅速、除磷效率高，常被用于處理高含磷廢水。常用除磷劑有鋁鹽、鐵鹽和鈣鹽3類。鋁鹽在水中可電離出Al3+并與PO43-反應(yīng)生成AlPO4沉淀，反應(yīng)如式(1)所示。PARK等將氫氧化鈉涂層包覆的鋁渣用于去除真實(shí)廢水中的磷酸鹽并探究pH對除磷效果的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，在pH大于8的堿性條件下該方法的除磷效率穩(wěn)定在60%。鐵鹽通過電離出的Fe3+與PO43-生成難溶鹽，反應(yīng)如式(2)所示。HANG等發(fā)現(xiàn)鐵鹽作為除磷劑時(shí)還可刺激反硝化菌的活性，強(qiáng)化反硝化作用。另外，鈣鹽除磷劑主要利用Ca2+與PO43-生成一系列難溶性磷酸鈣鹽，包括磷酸氫鈣、磷酸八鈣、無定形磷酸鈣、多羥基磷灰石、磷酸三鈣等，相關(guān)反應(yīng)如式(3)～～式(5)所示。
本研究以真實(shí)二元酸廢水為對象，結(jié)合化學(xué)沉淀、混凝與吸附等多種方法，先進(jìn)行預(yù)處理實(shí)驗(yàn)，即在實(shí)驗(yàn)室對除磷藥劑進(jìn)行篩選，再探究優(yōu)化絮體沉降性能的方法及實(shí)驗(yàn)室最優(yōu)處理?xiàng)l件，確定降低總磷和COD的預(yù)處理方案，最終在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并構(gòu)建二元酸廢水預(yù)處理的現(xiàn)場裝置，考察實(shí)際工程運(yùn)行條件及處理效果，以期為實(shí)現(xiàn)石油煉化企業(yè)或化工園區(qū)綜合污水處理廠的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行提供參考。
1、預(yù)處理實(shí)驗(yàn)
1.1 實(shí)驗(yàn)材料及方法
1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
1)實(shí)驗(yàn)水樣。預(yù)處理實(shí)驗(yàn)采用取自某石油化工企業(yè)新建二元酸生產(chǎn)流程集水池的真實(shí)長鏈二元酸發(fā)酵廢水。該廢水的pH為3~4，總磷為250~300mg·L-1，COD為6000~7000mg·L-1，總有機(jī)碳(TOC)為2200~2500mg·L-1，BOD5為3000~3500mg·L-1。
2)實(shí)驗(yàn)藥劑。氫氧化鈉、聚合氯化鋁(PAC)、氯化鐵(FeCl3)、氯化鈣(CaCl2)、氫氧化鈣(Ca(OH)2)、聚丙烯酰胺(PAM)等藥劑均為工業(yè)級。
1.1.2 實(shí)驗(yàn)方法
1)預(yù)處理藥劑篩選及投加量優(yōu)化。取100mL水樣于200mL燒杯中進(jìn)行燒杯實(shí)驗(yàn)。分別向燒杯中投加相同質(zhì)量濃度(2g·L-1)的PAC、CaCl2、FeCl3和Ca(OH)2，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)水樣pH。將燒杯置于六聯(lián)攪拌器下以300r·min-1快速攪拌180s，之后加入25mg·L-1 PAM以促進(jìn)絮體分離(PAM的投加量由預(yù)實(shí)驗(yàn)確定)；在進(jìn)行快速攪拌(轉(zhuǎn)速為300r·min-1)20s后，再慢速攪拌(轉(zhuǎn)速為100r·min-1)300s；靜置20min后取上清液過濾，測定總磷和COD。根據(jù)測定結(jié)果，篩選出最優(yōu)預(yù)處理藥劑及最佳pH條件，并通過測定不同投加劑量下總磷和COD變化，確定最優(yōu)藥劑投加量。
2)預(yù)處理副產(chǎn)物固渣產(chǎn)率和元素組成分析。副產(chǎn)物固渣經(jīng)定量濾紙過濾后置于潔凈蒸發(fā)皿中，放入105℃的烘箱烘烤4~5h，隨后放入干燥器中冷卻至室溫后稱重。反復(fù)烘干稱重，直至恒重，即2次稱重?cái)?shù)值相差不超過0.0005g，得到結(jié)果為固渣干重并以此計(jì)算預(yù)處理單位廢水的絕干固渣產(chǎn)率。采用X射線熒光光譜法(XRayFluorescence,XRF)分析固渣的元素組成，并判斷其可利用性，。
3)沉淀粒徑分析。取沉淀反應(yīng)及絮凝階段的沉淀物，為保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，整個(gè)取樣過程控制在10s內(nèi)。采用激光粒度儀(Mastersizer3000，英國馬爾文)對沉淀物平均粒徑進(jìn)行分析測量；采用光學(xué)顯微鏡(BK1201，重慶光電)觀察沉淀反應(yīng)階段及絮凝階段沉淀物的形貌特征。
4)水質(zhì)指標(biāo)分析。pH的測定參照《水質(zhì)pH值的測定玻璃電極法》(GB6920-1986)，采用梅特勒-托利多FE28型pH儀測定；總磷(TP)的測定參照《水質(zhì)總磷的測定鉬酸銨分光光度法》(GB11893-1989)，采用美國哈希DR1900型便攜式分光光度計(jì)測定；總有機(jī)碳(TOC)的測定參照《總有機(jī)碳水質(zhì)自動分析儀技術(shù)要求》(HJ/T104-2003)，采用日本島津TOC-LCPHCN200TOC分析儀測定；化學(xué)需氧量(COD)的測定參照《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測定重鉻酸鉀法》(HJ828-2017)，使用CTL-12型化學(xué)需氧量速測儀；五日生化需氧量(BOD5)的測定參照《水質(zhì)五日需氧量的測定稀釋與接種法》(HJ505-2009)，使用美國哈希BODTrakII型BOD測定儀；總?cè)芙夤腆w(TDS)的測定參照《水質(zhì)總?cè)芙庑怨腆w測定重量法》(GB5749-2006)。
5)有機(jī)組成分析。利用氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)分析預(yù)處理前后水樣中有機(jī)組成的變化。樣品預(yù)處理步驟如下：取100mL水樣于250mL分液漏斗，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至12以下，加入30mL二氯甲烷，置于振蕩器中振蕩10min，取下靜置20min后，分離出有機(jī)相，再加入30mL二氯甲烷，重復(fù)上述步驟；在分離后的水相中加入一定量的10%硫酸溶液調(diào)節(jié)水樣pH至2以下，加入30mL二氯甲烷，置于振蕩器中振蕩10min，取下靜置20min后，分離出油相，再向水相中加入30mL二氯甲烷，重復(fù)上述步驟；最后，將有機(jī)相集中在同一錐形瓶中，氮吹濃縮至1~2mL后轉(zhuǎn)移至色譜瓶中，于-18℃下暗處保存直至檢測。儀器分析條件：采用安捷倫7890BGC/5977BMSD聯(lián)用儀以及DB-35毛細(xì)管色譜柱(30m×0.25mm×0.25μm)，進(jìn)樣溫度50℃，接口溫度300℃。色譜柱升溫程序：50℃恒溫，2min；10℃·min-1升至100℃，恒溫2min；10℃·min-1升至200℃，恒溫2min；10℃·min-1升至280℃。
1.2 預(yù)處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
1.2.1 預(yù)處理藥劑的篩選
在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行4種預(yù)處理藥劑的篩選，結(jié)果如圖1(a)和1(b)所示。在較寬的pH范圍內(nèi)，PAC的除磷效果均不佳是由磷酸鋁沉淀易發(fā)生再溶解所致。當(dāng)pH為7時(shí)，FeCl3除磷率達(dá)到最高的82.1%，但隨著pH的升高又迅速下降。這是由于在中性條件下，Fe3+與PO3-4PO43-生成磷酸鐵沉淀；而在堿性條件下，Fe3+會優(yōu)先與OH-生成Fe(OH)3沉淀，與PO3-4PO43-生成磷酸鐵沉淀的幾率降低，故在堿性條件下鐵鹽的除磷效果不理想。
而在堿性條件下，Ca2+能與PO3-4PO43-形成更為穩(wěn)固的羥基磷酸鈣沉淀。在鋁鹽、鐵鹽和鈣鹽和PO3-4PO43-形成的沉淀中，以羥基磷灰石的平衡常數(shù)最大，是最易形成且最穩(wěn)定的固態(tài)磷酸鹽沉淀，故鈣基藥劑對總磷的去除率優(yōu)于鐵基和鋁基。CaCl2和Ca(OH)2的除磷率隨pH的升高而增大，而Ca(OH)2的除磷率要優(yōu)于CaCl2，在pH為11時(shí)達(dá)到93%。4種預(yù)處理藥劑對COD都表現(xiàn)出一定去除效果。隨著pH升高，Ca(OH)2對COD的去除率明顯增大。在pH達(dá)到11時(shí)，COD去除率達(dá)到22.5%，明顯優(yōu)于其他3種。Ca(OH)2相比于CaCl2而言性能更加穩(wěn)定，無論是去除水體中總磷還是COD，都具有明顯優(yōu)勢。這是由于投加Ca(OH)2后會直接生成沉淀物絮體，而CaCl2在堿度驅(qū)動下生成絮體的速度較慢，而且Ca(OH)2生成絮體更加密實(shí)，對水中游離磷酸鈣沉淀微粒及有機(jī)物具有更強(qiáng)的卷掃捕集和吸附作用。
對比了在相同投加質(zhì)量濃度(2g·L-1)條件下，4類預(yù)處理藥劑對二元酸廢水總磷和COD的去除效果，結(jié)果如圖1(c)所示。PAC的綜合去除效果最差。FeCl3僅表現(xiàn)出對總磷的去除效果較好。而Ca(OH)2對總磷和COD的去除率均大于其他3種，故優(yōu)選出Ca(OH)2繼續(xù)開展預(yù)處理實(shí)驗(yàn)。
1.2.2 預(yù)處理藥劑投加量的確定
通過實(shí)驗(yàn)繼續(xù)確定預(yù)處理藥劑的投加量并對預(yù)處理前后水質(zhì)指標(biāo)變化進(jìn)行綜合分析，以判斷預(yù)處理后廢水對污水處理廠的影響。如圖2所示，隨著藥劑投加質(zhì)量濃度增至3.0g·L-1，對總磷和COD的去除率分別達(dá)到97.9%和41.5%，再繼續(xù)增大投加量對去除效果無明顯改善，故確定最佳藥劑投加質(zhì)量濃度為3.0g·L-1。
1.2.3 沉淀物的沉降性能探究
為考察Ca(OH)2最佳藥劑投加質(zhì)量濃度為3.0g·L-1時(shí)，除磷過程中沉淀物平均粒徑的變化，將除磷過程分為沉淀反應(yīng)(0~180s)和絮凝(180~500s)2個(gè)階段。在絮凝階段，投加質(zhì)量濃度25mg·L-1的PAM至水樣中以促進(jìn)沉淀物的沉降。此時(shí)沉淀物的平均粒徑開始緩慢上升，如圖3所示。在除磷過程的沉淀反應(yīng)階段，Ca2+與PO43-逐漸形成橢球狀羥基磷酸鈣晶體，如圖4(a)所示。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行至80s時(shí)，沉淀物的平均粒徑為121μm。隨著反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，受到晶體飽和度及離子質(zhì)量濃度的影響，沉淀物的粒徑?jīng)]有進(jìn)一步增大。在投加PAM后，為確保PAM能均勻分散至水樣中，在絮凝的初始階段(180~200s)需要快速攪拌，此時(shí)分散的晶體顆粒無法有效聚結(jié)，平均粒徑增長較為緩慢；在慢速攪拌階段(200~500s)，沉淀物平均粒徑驟增，分散的橢球狀晶體和懸浮顆粒在PAM吸附橋聯(lián)的作用下聚結(jié)，形成不規(guī)則的塊狀沉淀，如圖4(b)所示。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行至320s時(shí)，沉淀物的平均粒徑為2946μm，且隨著反應(yīng)的進(jìn)行平均粒徑不再增加。因此，投加25mg·L-1 PAM可提高沉淀物的沉降性，并促進(jìn)反應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)完成固液分離。
1.2.4 藥劑投加前后污染物的變化
在最優(yōu)藥劑投加量下，二元酸廢水預(yù)處理前后水質(zhì)指標(biāo)變化如表1所示。預(yù)處理對TOC和COD的去除率均達(dá)到40%以上。該結(jié)果表明，化學(xué)沉淀法、混凝作用以及其他物理化學(xué)反應(yīng)的共同作用才使得該方法的有機(jī)負(fù)荷去除率能達(dá)到此水平。這是由于二元酸廢水以有機(jī)酸類為主，在酸性條件下，有機(jī)酸類的電離程度較低，通常以分子態(tài)的形式存在。然而，在堿性條件下，有機(jī)酸易電離，以帶負(fù)電荷的有機(jī)酸陰離子狀態(tài)存在。本研究優(yōu)選的預(yù)處理藥劑為水體提供了適宜的pH，二元酸廢水進(jìn)水pH為3.5，而當(dāng)投加量為3.0g·L-1時(shí)，pH為11.0，故有機(jī)酸類污染物一直以陰離子狀態(tài)存在。另外，Ca(OH)2絮體在水中帶正電荷，通過靜電引力吸附作用可對這些有機(jī)酸陰離子進(jìn)行去除，從而大幅降低了二元酸廢水中的有機(jī)負(fù)荷。
有機(jī)污染組成的變化情況如表2所示。二元酸廢水的有機(jī)污染組成以有機(jī)酸類為主，相對豐度達(dá)到92.9%。此外，還含有少量酯類、醇類、胺類及長鏈正構(gòu)烷烴類。這些有機(jī)污染物均為發(fā)酵產(chǎn)物、副產(chǎn)物和原料在水體中的殘留，故此類廢水的可生化性較好(BOD5/COD達(dá)到0.56)。經(jīng)過預(yù)處理后，有機(jī)污染物數(shù)量減少，烷烴和醇類被徹底去除，且部分易生化有機(jī)酸類亦被去除，使得BOD5/COD微降至0.46，但仍為易生化降解廢水。
預(yù)處理后廢水的TDS由19197mg·L-1微降至17183mg·L-1。高濃度絮體沉淀的吸附和卷掃捕集作用能去除部分電離的有機(jī)物，但預(yù)處理藥劑又會帶入無機(jī)鹽，故預(yù)處理對TDS去除率僅有10.5%。
預(yù)處理的絕干固渣產(chǎn)率為每噸廢水3.4kg。固渣主要由磷酸鈣、羥基磷酸鈣、硫酸鈣及氫氧化鈣沉淀構(gòu)成，Ca、P和S元素含量分別為65%、20.3%和4.2%。固渣呈堿性且含有大量Ca元素，其中Ca(OH)2和羥基磷酸鈣占比較大。
2、二元酸廢水預(yù)處理技術(shù)的工程應(yīng)用
2.1 預(yù)處理工藝流程
根據(jù)預(yù)處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為某石油化工企業(yè)新建的二元酸生產(chǎn)流程配套設(shè)計(jì)了6t·h-1規(guī)模的廢水預(yù)處理工程裝置。裝置主體由藥劑投加系統(tǒng)、除磷全混流反應(yīng)器、絮凝沉降罐、污泥緩沖罐和板框壓濾機(jī)等設(shè)備構(gòu)成。主體工藝流程如圖5所示。二元酸生產(chǎn)排放的點(diǎn)源廢水在集水池內(nèi)進(jìn)行混合，均質(zhì)均量后進(jìn)入預(yù)處理裝置。二元酸廢水經(jīng)水泵提升后在管道內(nèi)通過靜態(tài)混合器與預(yù)處理藥劑(投加量3kg·t-1)充分混合，再進(jìn)入除磷全混流反應(yīng)器內(nèi)。在反應(yīng)器內(nèi)通過沉淀、混凝與吸附綜合作用去除總磷和COD；全混流反應(yīng)器出料與絮凝劑PAM(投加量25g·t-1)混合后，自流進(jìn)入絮凝沉降罐，凝聚形成大顆粒絮體沉淀；上層清液溢流至監(jiān)測池，下層沉淀送入污泥緩沖罐；污泥緩沖罐內(nèi)污泥經(jīng)氣動隔膜泵送入板框壓濾機(jī)實(shí)現(xiàn)固液分離，脫水后污泥(60%含水率)作為一般固廢外委處置，濾液排放至監(jiān)測池。監(jiān)測池總磷滿足小于30mg·L-1的要求后，再排往污水處理廠。
2.2 各流程的設(shè)計(jì)參數(shù)及操作要點(diǎn)
2.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)
1)藥劑投加系統(tǒng)。藥劑投加系統(tǒng)由除磷藥劑投加單元和絮凝劑投加單元構(gòu)成。除磷藥劑制備箱外形尺寸：3000mm×1500mm×2250mm，數(shù)量1臺。攪拌機(jī)型號：BLD2-29-2.2KW，數(shù)量2臺。預(yù)處理藥劑投加泵：G25-1，Q=2m3·h-1，H=60m，N=2.2kW，數(shù)量2臺。絮凝劑制備箱外形尺寸：2000mm×1000mm×2250mm，數(shù)量1臺。攪拌機(jī)型號：BLD2-29-1.5KW，數(shù)量2臺。絮凝劑投加泵：JXM-A-315/0.5，Q=0.315m3·h-1，H=50m，N=0.55kW，數(shù)量2臺。絮凝劑制備箱內(nèi)有隔斷，2個(gè)絮凝劑配制罐一用一備，分為制備和投加兩個(gè)環(huán)節(jié)。
2)除磷罐全混流反應(yīng)器。除磷罐反應(yīng)器外形尺寸：Φ1800mm×2250mm，數(shù)量1臺。攪拌機(jī)型號：BLD2-17-4KW，數(shù)量1臺。反應(yīng)器設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為0.95h。二元酸含磷污水廢水通過泵打入全混流反應(yīng)器除磷罐，當(dāng)液位淹沒攪拌機(jī)槳葉時(shí)開啟攪拌機(jī)，同時(shí)開啟除磷預(yù)處理藥劑投加泵。根據(jù)全混流反應(yīng)器除磷罐pH及出水總磷調(diào)整除磷劑的投加量，pH應(yīng)控制在11～12。
3)沉淀罐。沉淀罐外形尺寸：Φ1800mm×5400mm，數(shù)量2臺。污泥提升泵：QBY-40，Q=8m3·h-1，H=40m，數(shù)量2臺。全混流反應(yīng)器除磷罐出水和絮凝劑混合后自流進(jìn)入沉淀罐中心筒，在沉淀罐內(nèi)完成初步泥水分離。沉淀罐上清液溢流至清水箱，罐底含磷污泥通過污泥提升泵排入污泥緩沖罐內(nèi)。2臺沉降罐交替使用，每臺沉降罐進(jìn)水6h(時(shí)間可根據(jù)進(jìn)水量調(diào)節(jié))。當(dāng)一臺罐進(jìn)水時(shí)，另一臺罐沉淀3h，通過排泥2.5h靜置0.5h后再進(jìn)水。
4)固液分離系統(tǒng)。固液分離系統(tǒng)主要由污泥緩沖罐和板框壓濾機(jī)2部分構(gòu)成，主要功能為實(shí)現(xiàn)預(yù)處理后二元酸廢水的固液分離。污泥緩沖罐外形尺寸：Φ3000mm×5400mm，數(shù)量1臺。系統(tǒng)設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間為6.4h。污泥提升泵為2臺，Q=8m3·h-1，H=40m)。板框壓濾機(jī)：XMZ150/1250-30U。過濾面積為150m2。濾室容積為2200L。額定過濾壓力為0.55MPa。
2.2.2 操作要點(diǎn)
1)投加絮凝劑的操作要點(diǎn)。高分子絮凝劑PAM溶解緩慢且易結(jié)塊，配置時(shí)應(yīng)緩慢投加，避免絮凝劑成坨無法溶解，會影響絮凝劑投加泵的穩(wěn)定運(yùn)行。若絮凝劑溶解充分，則溶液呈透明狀并有一定粘度；若絮凝劑未充分溶解，罐中會形成結(jié)團(tuán)的白色漂浮物。以上現(xiàn)象可用來判斷絮凝劑是否充分溶解。當(dāng)絮凝劑投加量不足時(shí)易導(dǎo)致絮體松散、沉降性能差，進(jìn)而影響除磷效果。另外，還應(yīng)通過二元酸廢水的水量和沉淀罐內(nèi)絮體的絮凝效果來控制絮凝劑溶液的投加量。若沉淀罐中絮體上浮松散，則需要增大絮凝劑的投加量。
2)固液分離系統(tǒng)操作要點(diǎn)。污泥緩沖罐中污泥的質(zhì)量濃度會直接影響固液分離效率。若緩沖罐中污泥濃度過低，則固液分離效率差。當(dāng)污泥緩沖罐內(nèi)污泥液位至溢流口時(shí)，可打開污泥沉降罐中的污泥提升泵。若開泵后污泥緩沖罐中的污泥上浮明顯，則表明污泥緩沖罐中的污泥已達(dá)到一定濃度，可進(jìn)行壓濾。壓濾機(jī)進(jìn)泥泵為氣動隔膜泵，開啟氣源閥門，泵開始工作。在氣泵隔膜泵開啟前，需對氣路管道進(jìn)行檢查，若氣路管道含水將會影響隔膜泵的使用。
2.3 預(yù)處理現(xiàn)場裝置的運(yùn)行
2.3.1 廢水處理效果
二元酸廢水預(yù)處理現(xiàn)場裝置于2020年初建成，在完成調(diào)試后進(jìn)行了3個(gè)月的試運(yùn)行，運(yùn)行效果如見圖6所示。進(jìn)水總磷平均值為160.3mg·L-1，出水總磷平均值為12.3mg·L-1，去除率高達(dá)93.3%，遠(yuǎn)優(yōu)于出水30mg·L-1的設(shè)計(jì)指標(biāo)。進(jìn)水COD平均值為5641mg·L-1，出水COD平均值為2651mg·L-1，遠(yuǎn)優(yōu)于設(shè)計(jì)進(jìn)水5000mg·L-1的去除指標(biāo)，去除率達(dá)53.0%，且預(yù)處理出水的可生化性良好。預(yù)處理現(xiàn)場裝置投入運(yùn)行后，有效保障了污水處理廠出水的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，出水的總磷遠(yuǎn)低于0.5mg·L-1的排放限值。
2.3.2 預(yù)處理現(xiàn)場裝置的運(yùn)行成本
對預(yù)處理現(xiàn)場裝置的直接運(yùn)行成本進(jìn)行了評估，處理每噸廢水會消耗3kg預(yù)處理藥劑和25gPAM，以及52kg新鮮水(用于藥劑配制)，其中預(yù)處理藥劑約2000元·t-1、PAM約60000元·t-1、新鮮水4.1元·t-1，故藥劑使用及用水成本約合7.71元·t-1。此外，提升、攪拌、注劑及壓濾等動力過程的電耗約2.12元·t-1。因此，合計(jì)每噸二元酸廢水預(yù)處理的直接成本約為9.83元。如果考慮到冬季采用保溫伴熱等措施，運(yùn)行成本會略有增加，但總體保持在較低水平。
3、結(jié)論
1)為緩解發(fā)酵法長鏈二元酸生產(chǎn)流程排放的高總磷、高COD廢水對石油化工企業(yè)綜合污水處理廠的沖擊，基于源頭控制開展了預(yù)處理方法研究。在實(shí)驗(yàn)室優(yōu)選出鈣基預(yù)處理藥劑Ca(OH)2，在最佳投加量下，二元酸廢水的總磷和COD去除率達(dá)到97.9%和41.5%，副產(chǎn)物固渣產(chǎn)量約每噸廢水3.4kg。
2)Ca(OH)2電離出的Ca2+與廢水中游離的磷酸根生成磷酸鈣、羥基磷酸鈣等沉淀。Ca(OH)2向水體提供足量的OH-，使得有機(jī)酸類污染物以陰離子狀態(tài)存在，有利于帶正電Ca(OH)2絮體的靜電吸附。Ca(OH)2絮體緊實(shí)，通過沉淀、混凝與吸附等綜合效應(yīng)，可共同促進(jìn)對總磷和COD的去除。在投加PAM后，沉淀物平均粒徑為2946μm，沉降性能良好。
3)在預(yù)處理實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)并建成處理量6t·h-1的二元酸廢水預(yù)處理現(xiàn)場裝置，其總磷和COD去除率為93.3%和53.0%，可綜合污水處理廠的總磷達(dá)標(biāo)和穩(wěn)定運(yùn)行。該現(xiàn)場裝置的直接運(yùn)行成本僅為9.83元·t-1。（來源：中國石油大學(xué)(北京)化學(xué)工程與環(huán)境學(xué)院，石油石化污染物控制與處理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南瑞東實(shí)業(yè)有限公司）
