长链脂肪酸酯是一类重要的化工原料,通常以硫酸和皂角为生产原料,通过控制生产工艺条件进行生产。此类工艺费用低,应用范围广,但由此产生的深褐色油渣和废水量较大,污染性极强。每加工1t的皂角,会产生700~800kg的废水,废水中硫酸根含量为80000~120000mg/L、COD>20000mg/L。含有长链脂肪酸酯的污水处理难度较大,极难实现达标排放。开展高浓度酯类废水处理工艺研发与设计,可为废水在较低成本下的达标排放提供指导。
目前针对此类废水的处理均采用组合工艺,包括预处理和深度处理。预处理工艺主要包括隔油、气浮等物理处理方法,深度处理工艺主要包括电解、膜分离等方法。预处理工艺主要是分离废水中的油,再处理废水,由于长链有机物的存在,废水与油分离困难。通过隔油池之后,废水中的含油量仍然较高,且废水中硫酸根含量很高,pH值较低,从而导致废水可生化性较低,极大限制了生物法的应用,只能选择处理成本较高的电解处理工艺或膜分离工艺。目前,采用电解工艺对预处理后的废水进行处理,多存在电极板表面结焦、耗电量大等问题,而采用膜分离法,则对膜的抗污染性要求较高,膜的清洗频率也会提高,影响膜系统的使用寿命。基于目前高浓度酯类废水的水质特点,废水的处理过程受到多方面的限制,废水处理的工艺运行稳定性较差,成本也较高。针对高浓度酯类废水的处理过程,应以提高废水可生化性、实现废水的生物处理为终目标。应加强废水中油类物质和硫酸根的分离效果,尽量降低废水中的油含量和硫酸根含量;还可采用化学氧化的方式,将废水中的大分子物质氧化为分子量较小的物质,提高废水的可生化性。
文章以山东德州某制造辛二酯的化工厂所产生的废水为研究对象,废水每天产生量为200t,废水出水为深褐色,上层为油层,静置后油层为黑色,水层为红棕色,油层和水层体积比为1∶15,COD为87000mg/L,悬浮物含量>10000mg/L,pH值<3.5,硫酸根含量为28000mg/L。采用化学药剂除油—化学氧化—生物处理的工艺路线,对废水进行处理,终确定氧化钙沉降—过氧化氢氧化—活性污泥处理的工艺路线,探索了预处理、氧化处理等工艺的佳效果,阐明了废水在经过预处理后的可生化性和工艺的稳定性。
1、试验材料与理化指标
1.1 试验仪器和试剂
(1)实验所需药品有:氧化钙(分析纯,国药集团化学试剂有限公司)、氧化铁(分析纯,国药集团化学试剂有限公司)、聚合硫酸铁(工业级,国药集团化学试剂有限公司)、聚丙烯酰胺(工业级,淄博万景水处理技术有限公司)、氢氧化钠(分析纯,国药集团化学试剂有限公司)、过氧化氢(分析纯,国药集团化学试剂有限公司)、次氯酸钠(分析纯,国药集团化学试剂有限公司),污泥取自济南某污水处理厂(二沉池回流污泥)。
(2)实验所需设备有:臭氧发生器(3g/L,广州飞鸽仪器有限公司)、COD检测仪(美国HACH公司,DR1010)、pH值计(美国ThermalFisher公司,320P-01A)、BOD检测仪(美国HACH公司,BODTrakTMII生化需氧量分析仪)、离心机(德国Sigma2-5)、气相色谱(美国Agilent公司,7890B)、紫外可见分光光度计(美国ThermalFisher公司,Evolution600)。
1.2 污水理化指标
取10mL废水样品置入100mL容量瓶中,定容摇匀;取2mL稀释后的废水,加入到COD检测仪自带的COD测试管(200~15000mg/L)中,混合均匀后于150℃消解120min,冷却后,利用COD分析仪测定COD。
悬浮物测试方法按照称重法进行检测,将滤膜浸湿后,放在烘箱内80℃烘干至恒重,将一定体积的废水通过0.45μm的滤膜,称取截留在滤膜上的固体质量。废水中悬浮物的含量计算由式(1)表示为
悬浮物含量(mg/L)=(过滤烘干后滤纸的质量-浸湿烘干后滤纸的质量)/水的体积(1)
硫酸根的检测采用硫酸盐分光光度法,收集通过0.45μm膜的废水,以硫酸钠作为硫酸根测定基准物。