酞菁蓝生产废水的处理
摘要：酞菁蓝颜料生产中排放的污水中含COD 1860mg/L;NH3-N 1034 mg/L;Cu2+ 26mg/L。采用化学置换法、沉淀法、生化法联合处理工艺，处理后废水中的COD为40mg/L;NH3-N为11 mg/L;Cu2+为零。
关键词：颜料生产 废水处理 置换 沉淀 生化处理
Treatment of Wastement of Wastewater from Phthalocyanine Blue Production
Abstract: The wastewater discharged from the production of phthalocyanine blue pigment contains COD 1860 mg/L;NH3-N 1034 mg/L and Cu2+ 26 mg/Land.When a combined process of chemical replacement-setting-biochemical treatment was used the COD in the treatment wastewater was 40 mg/L NH3-N was 11 mg/L and Cu2+ was 0.
Key words:pigment production;wastewater treatment;replacement;settling;biochemical treatment
概述
酞菁蓝是一类高级有机颜料，几乎可用于所有的色材领域。由我院承担设计的甘谷油墨厂2000t/a酞菁蓝生产线，采用捷克先进技术—连续式无溶剂法生产工艺，以苯酐、尿素、氯化亚铜等为原料，钼酸铵为催化剂，通过原料予预混、反应合成、粗品纯化、压滤干燥等工序，生产出铜酞菁精品。在粗品铜酞菁的纯化过程中产生的滤液和冲洗水，含有大量的有害物质。经我院设计人员与省环保协会专家组的共同研讨，最终确定了该工艺废水的处理方案。
1 废水的来源及性质
废水来自粗品铜酞菁纯化过程产生的滤液和冲洗水，水量为5.7 m3/h，污染物质量浓度见表1。
| 污染物 | COD | BOD5 | NH3-N | SO42- | Cu2+ |
| 质量浓度/(mg·L-1) | 860.0 | 522.0 | 1034.0 | 2287.0 | 26.0 |
| 注：处理前废水pH为6.7 | |||||
2 关键因素 分析
从表1数据可见，废水中的氨氮含量较高，而国家标准对于排入 自然 水体的废水氨氮浓度要求甚为严格，不得超过15.0 mg/L。因此，如何去除氨氮则成为本设计要解决的一个关键环节。由于通常的生化处理法对氨氮的降解率只有70%～80%，所以单纯采用生化法处理难以达到理想效果。如果先以其它物理 方法 ，诸如解吸或吹脱，先将废水中的NH3吹脱，使氨氮含量降低，再采用生化法处理，可同时去除剩余的氨氮和BOD5、COD。这样可使废水中的主要污染物指标达到排放要求。再者，废水中含铜，铜离子能使生物酶失去活性，对生物氧化系统有毒性效应。而且，铜价值很高，不采用铜回收工艺，会造成资源的浪费。
3 废水处理流程简述
如图1所示，将纯化废水与车间排出的冲洗水(1.5 m3/h)混合后泵入一级调节池，加硫酸搅拌调节pH为4.0，进入充满铁刨花填料的置换池，停留5～6 h，可使废水中的铜离子得以置换，质量浓度降至0.5 mg/L以下，铜的去除率达98%以上。废水自置换池进入二级调节池，向池中投加石灰乳搅拌混合均匀，调节pH为11.0左右，使废水中的氨氮主要呈游离氨(NH3)形式逸出，此时用液下泵将澄清液送入吹脱塔并向塔内鼓入空气，同时通入蒸汽，将NH3吹脱，经排气筒送至高位吸氨器吸收。据 计算 ，经吹脱塔吹脱去除的NH3为7.4 g/h。通过上述物理方法去除部分氨氮，使氨氮质量浓度降至140.0 mg/L左右，并将厂区冷却塔排出的废水(4.5 m3/h)与之混合，进入三级调节池，调节废水pH为8.0～9.0，以达到生化处理对碱度的要求。此时三级调节池内的废水处理量为11.7 m3/h，主要污染物质量浓度：氨氮为 60.0 mg/L，COD为510.0 mg/L，BOD5为143.0 mg/L。随后将废水送入“A—O生化处理系统”，经生化处理后再经砂滤池过滤，去除残留悬浮物，最后排出厂外。排出厂外的废水中污染物质量浓度见表2，满足《污水综合排放标准》的要求。
| 污染物 | COD | BOD5 | NH3-N | SO42- | Cu2+ |
| 质量浓度/(mg·L-1) | 40.0 | 21.0 | 11.0 | 100.0 | 0.0 |
| 注：处理后废水pH为7.2 | |||||
4 主要工艺过程分析
4.1 铜回收
废水治理流程中，铜回收分渗铁法回收铜和沉淀法回收氢氧化铜两步进行。渗铁法回收铜的装置在流程中称为铜置换池，该池中废水渗滤穿过装有铁刨花的床层，通过氧化还原反应，铜在铁上析出，而置换出的铁则进入废水中。回收铜后的废水经加石灰乳调节pH、沉淀处理，残余的铜离子与OH-反应生成难溶的氢氧化铜[1]。
4.2 吹脱
本设计采用穿流式筛板吹脱塔(又名泡沫塔)，筛板孔径6 mm，筛板间距250 mm。水自上向下喷淋，穿过筛孔流下，空气则自下向上流动。控制空塔的气流速度达到2.0m/s，筛板上的一部分水就被气流冲击成泡沫状态，使传质面积大大增加，强化了传质过程，提高吹脱效率，空气由鼓风机供给，冬季为避免温度下降 影响 吹脱效率，可向塔中通入蒸汽，维持高效去除率所需的水温。泡沫塔在正常工作状态下对NH3的去除效率在95%以上[2]。
4.3 A-O生化处理
“A-O生化处理”对废水中的有机物和氨氮有很高的去除率。生物硝化脱氮是一个两阶段的生物反应过程，第一过程为硝化过程，分两部进行，首先NH4-N在亚硝化菌的作用下生成NO2-，其后NO2-再在硝化菌的作用下氧化生成NO3-。第二过程为反硝化过程，是完成生物脱氮的最后一步，NO3--N在反硝化菌的作用下，以有机碳为碳源和能源，以硝酸盐作为 电子 受体，将硝酸盐还原为气态氮。所以“A级生物池”不仅具有去除有机物的功能，而且可以完成反硝化作用最终消除氮的富营养化污染。“O级生物池”即好氧反应池，利用好氧微生物对有机物的降解作用，去除上一级残余的有机物，最终达到废水处理要求。
生化处理系统运行中，控制废水温度在22～28℃，pH为7.5～8.0，为硝化菌和反硝化菌提供适宜的环境。控制厌氧池溶解氧浓度低于0.5 mg/L，停留时间4 h;好氧池溶解氧浓度2.5～3.0 mg/L，停留时间16h。反应池污泥浓度5.0～6.0 g/L;总回流比为8.3。
5 结论
目前 利用生化处理 方法 去除废水中的氨氮被广泛采用，事实证明去除率较高，但对于本设计所涉及的废水，因其特殊的高含氨氮量则不适于用单一的生化方法来处理，生化处理法对进入处理系统的污水氨氮浓度要求有一定的适宜范围，如果浓度太高会阻碍生物氧化过程的进行，质量浓度在1000 mg/L以上时会使微生物中毒[3]，进而 影响 生化系统的去除效率。因此，必须采用一种切实可行的预处理方法，先去除部分氨氮，使废水中的氨氮浓度降至140.0 mg/L以下，再采用生化处理方法去除残留氨氮，以达到最终去除氨氮的目的。
参考 文献 ：
1GB 8978-96，污水综合排放标准[S].
2黄海啸，方淑琴铜酞菁生产三废综合利用[M].北京：环境工程出版社，1998.31～32.
3顾夏声水处理工程[M].北京：清华大学出版社，1985.301.
4蒋展鹏环境工程学[M].北京：高等 教育 出版社，1993.162.
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