某乡镇企业与国外一著名公司合资生产高品质铸造粘结剂,产品年设计生产能力1000t。生产过程中每天产生1t高浓度有机废水,废水中主要污染物为苯酚与甲醛,根据要求,废水处理后应达到GB8978-96《污水综合排放标准》表4中的二级标准。
1 废水水质
铸造粘结剂为一种高分子材料,聚合反应过程中有水产生,反应必须保持在真空状态下进行,以利于排出反应生成水,使得聚合反应能顺利进行。由于反应在高温下进行,真空泵在抽真空时,部分反应单体苯酚、甲醛随水蒸气一起吸出,混合气体冷凝下来后,即为高浓度的有机废水。
经测定,废水PH值为7.5,CODcr浓度为178 500 mg/L,BOD5浓度为78 000mg/L,其中苯酚浓度约为6%(重量比),折算成CODcr浓度约为130 000 mg/L。
废水无色透明,露置于空气中,会变成淡红色,废水粘度很小,流动性很好,与水相似。
2 处理工艺
2.1 处理工艺选择
目前,含酚废水常用的处理方法是将废水先采取萃取、缩聚、吸附等方法进行预处理后,再生化处理[1]。
我们将该废水进行了萃取、缩聚、吸附、氧化试验,从试验结果来看,几种处理方法均有一定的去除效果,废水中CODcr的去除率35%~55%之间。经预处理后,废水中CODcr浓度仍高达数万毫克每升,与GB8978-96《污水综合排放标准》表2中的二级标准相差甚远。
国外专家认为,废水CODcr浓度大于10万mg/L,热值大于4.1868×2500kJ/kg,粘度小于40mps,悬浮物粒度小于40目的高浓度废水,用焚烧法比其它方法更经济合理。
为避免焚烧尾气对环境造成二次污染及对设备产生腐蚀作用,焚烧炉生产厂家要求废水中的有机物最好不含氟、氯、硫等基团。
鉴于废水具备上述特点,又因焚烧处理能实行自动控制,操作简单,对于技术力量较弱的乡镇企业来说,较为适宜,因此确定该高浓度含酚废水采用焚烧法进行处理。
2.2 焚烧炉运行参数
焚烧炉型号:YEW-100型卧式焚烧炉
处理能力:70~100kg/h
冷却方式:夹套水冷却
排气筒高度:15m
除尘方式:旋风除尘
燃料:0#柴油
总电机功率:10kW
耗油量:10~15kg/h
炉内温度:800~1000℃
空气过剩系数:1.3
烟气黑度:低于林格曼1级
NOX排放浓度: 20.5mg/m3(二级标准:240mg/m3)
NOX排放速度: 0.05kg/h (二级标准:240kg/h)
苯酚排放浓度:9.80mg/m3(二级标准:100mg/m3)
苯酚排放速率:0.02kg/h (二级标准:0.10kg/h)
甲醛排放浓度:0.61mg/m3(二级标准:25mg/m3 )
甲醛排放速率:0.001kg/h(二级标准:0.26kg/h)
3 结论
3.1 高浓度含酚废水经焚烧处理后,废水不再排放,焚烧尾气中NOX、苯酚、甲醛的排放浓度远低于GB 16297-1996《大气污染物综合排放标准》表2中的二级标准。
3.2 焚烧炉正常运行时,平均每小时产生90℃以上的热水12t,热水中不含污染物,可作为生产或生活用水。
3.3 焚烧炉开始投入使用时,每焚烧1t高浓度含酚废水耗用0#柴油180~200kg,耗电75kW.h,每处理1t废水的直接费用为530元,包括(人工工资),处理费用较高。后来经过试验,焚烧燃料改为柴油机厂产生的废机油和废汽油,使得废水处理费用大大降低,每处理1t废水的费用不超过200元,同时也不影响焚烧炉的正常运行,这样采用焚烧法处理高浓度废水的优越性就更加明显。
3.4 废水中有机物浓度的高低,直接影响到废水的处理成本,我们曾对-CODcr浓度高达3×105mg/L的废水进行焚烧试验。焚烧炉点火后,废水可以自燃,不再需补充燃油,这时废水焚烧的直接费用为电费及人工费,其最低费用为80元/t废水。