氣浮/鐵碳/Fenton+水解+A/O+接觸氧化組合工藝處理農藥廢水

田啟平，許 猛，賴 亮，徐麗亞，張 峰，姚華奇

（浙江省機電設計研究院有限公司，浙江杭州 310000）

我國是世界上最大的農藥生產國和出口國，農藥產量占世界的1/3以上〔1〕。農藥生產過程中產生大量廢水，該廢水成分復雜，鹽分、有機物、氮、磷濃度高，含有大量油脂、有機溶劑類物質〔2〕。同時，農藥廢水可生化性差，其中的殺菌劑對微生物具有抑制作用，降低了微生物的生物降解能力。因此，采用傳統的廢水處理方法對農藥廢水進行處理，往往難以達到理想的處理效果〔3-4〕，并且運行費用高，不利于社會經濟的可持續發展〔5〕。筆者擬采用氣浮/鐵碳/Fenton+水解+A/O+接觸氧化組合工藝處理農藥廢水，以期更經濟、高效地實現出水達標排放，為類似農藥廢水項目設計、建設及運行提供參考。

1 工程概述

1.1 項目概況

1.2 進水水質及排放標準

本工程設計水量500 m3/d，其中，工藝廢水240 m3/d，其他廢水260 m3/d。工藝廢水設計進水水質pH 3～11，COD≤8 000 mg/L，NH4+-N≤60 mg/L，甲苯≤70 mg/L；其 他 廢 水 設 計 進 水 水 質pH 6～9，COD≤1 200 mg/L，NH4+-N≤30 mg/L。

處理后的農藥廢水納管排入嘉興某污水處理廠，排放標準執行《污水排入城鎮下水道水質標準》（GB/T 31962—2015）B級標準，主要出水水質要求：pH 6.0～9.0，COD≤500 mg/L，NH4+-N≤35 mg/L，甲苯≤0.5 mg/L。

1.3 工藝流程

本工程工藝廢水經車間預處理后進入廢水處理站，結合來水的水質水量特點，采用氣浮/鐵碳/Fenton+水解+A/O+接觸氧化組合工藝對其進行處理，工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程Fig.1 Wastewater treatment process

2 主要構筑物及設備選型

工藝廢水調節池1座，設計流量10 m3/h，尺寸為11.0 m×8.0 m×4.0 m，有效容積為260 m3，HRT為26 h，配置工藝廢水提升泵2臺，流量為12 m3/h，1用1備。

淺層氣浮池1座，尺寸D15.0 m×8.0 m，表面負荷6 m3（/m2·h），溶氣水回流比40%，配置溶氣水泵2臺，流量為4 m3/h，1用1備。

鐵碳微電解反應池1座，尺寸為3.0 m×3.0 m×4.0 m，有效容積為27 m3，HRT為2.7 h，池內填充鐵碳填料，此處投加HCl調節pH至3～5。

Fenton反應池1座，尺寸為2.0 m×6.0 m×3.5 m，有 效 容 積 為30 m3，HRT為3.0 h，此 處 投 加FeSO4、H2O2、PAM，在酸性條件下發生Fenton氧化反應。

初沉池1座，地上豎流式，尺寸為4.0 m×5.3 m×4.0 m，表面負荷為0.5 m3（/m2·h），配置初沉污泥泵2臺，流量為10 m3/h，1用1備。

調配池1座，設計流量21 m3/h，尺寸為15.0 m×8.5 m×4.0 m，有效容積380 m3，HRT為18 h，配置調配池提升泵2臺，流量為21 m3/h，1用1備。

兼氧水解池1座，尺寸為11.0 m×21.8 m×6.0 m，有效容積為1 199 m3，HRT為57.5 h，池內設置彈性立體填料。

A池2座，按兩系列設計，單座尺寸為3.0 m×11.0 m× 5.5 m，總有效容積為297 m3，HRT為14 h，配置3.0 kW進口潛水曝氣機2臺。

O池2座，按兩系列設計，單座尺寸為11.0 m×13.0 m×5.5 m，總有效容積為1 287 m3，HRT為62 h，配置空氣懸浮風機3臺，風量為11 m3/min，功率為22 kW，2用1備，與后續接觸氧化池共用，內回流比按400%設計，配置內回流泵4臺，流量為42 m3/h，2用2備。

二沉池1座，中心傳動，尺寸為D7.0 m×4.1 m，表面負荷為0.5 m3（/m2·h），配置外回流污泥泵2臺，流量為21 m3/h，1用1備。

接觸氧化池2座，尺寸為11.0 m×10.0 m×5.5 m，有效容積990 m3，HRT為24 h，設置彈性立體填料550 m3，采用穿孔管曝氣，風機與O池風機共用。

排放水池1座，尺寸為5.0 m×2 m×2.5 m，有效容積20 m3，HRT為1 h，重力排放。

3 工藝特點

1）本工程選擇氣浮+鐵碳+Fenton作為物化預處理單元。氣浮去除廢水中的油脂、有機溶劑，降低COD，回收有機溶劑〔6〕。鐵碳微電解、Fenton具有強氧化性，能破壞大分子有機物的結構，去除部分有毒有害物質，同時提高廢水可生化性〔7〕。殺菌劑廢水經鐵碳微電解、Fenton處理后活性被破壞，對保護后續生物處理的微生物起到關鍵性作用。

2）鐵碳/Fenton組合工藝中的Fe2+、Fe3+及其水合物具有強烈的吸附絮凝活性〔8-9〕，對色度、SS及膠體均有較好的去除效果〔10〕。鐵碳微電解和Fenton反應均為酸性環境，Fenton反應無需再加酸調節pH，減少加酸量。鐵碳微電解產生的Fe2+可繼續作為后續Fenton反應的催化劑，可減少Fenton反應中硫酸亞鐵的加藥量，降低運行費用〔11〕。

3）利用剩余污泥的絮凝性能，通過將A/O系統剩余污泥回流到初沉池前的絮凝反應池，可降低混凝反應加藥量，同時也能改善剩余污泥的脫水性能〔12〕。

4）生化系統采用水解+A/O+接觸氧化，水解酸化提高廢水B/C比，A/O與接觸氧化串聯運行，前者富集高負荷微生物菌群，后者富集低負荷微生物菌群，提高生化處理效率，實現出水達標排放〔13〕。

4 運行效果

該項目運行至今，工程處理效果穩定，2022年監測數據年均值見表1。

表1 工程穩態運行效果Table 1 Engineering steady-state operation effect

由表1可以看出，在平均進水COD 7 866 mg/L、NH3-N 56 mg/L、甲苯53 mg/L的條件下，COD平均去除率94.5%，NH3-N平均去除率81%，甲苯平均去除率99.2%，系統出水達到納管標準。生化系統培菌期間，無剩余污泥回流到初沉池前，當PAC投加質量濃度為126 mg/L，PAM投加質量濃度為2.7 mg/L時，初沉池出水COD能維持在3 600 mg/L以下。生化系統穩定運行后，剩余污泥回流到初沉池，PAC投加質量濃度降至93 mg/L，PAM投加質量濃度降至1.8 mg/L，初沉池出水COD能維持在與培菌前相當水平，PAC投加量降幅達26%，PAM投加量降幅達33%。利用剩余污泥的生物絮凝性能，能有效降低混凝反應的加藥量，從而降低運行費用，同時也能改善剩余污泥的脫水性能。

5 經濟技術指標

1）工程投資。工程總投資858萬元，其中土建投資為450萬元，設備及安裝投資為408萬元，噸水投資為1.716萬元。

2）運行費用。項目裝機功率270 kW，常用功率180 kW，噸水運行費用為17.40元，其中噸水電耗4.68元，噸水藥耗11.12元，噸水人工費1.60元。

3）占地面積。該工程占地面積2 160 m2，噸水占地4.32 m2。

6 結論

1）本工程采用氣浮/鐵碳/Fenton+水解+A/O+接觸氧化組合工藝處理農藥廢水，COD、NH3-N、甲苯污染物平均去除率分別為94.5%、81%、99.2%，排水水質達到《污水排入城鎮下水道水質標準》（GB/T 31962—2015）B級標準，且經濟合理，可為類似農藥廢水處理設計建設時提供參考。

2）鐵碳微電解和Fenton氧化組合作為預處理，減少Fenton反應所需的加藥酸量，鐵碳微電解產生的Fe2+可繼續作為后續Fenton反應的催化劑，可降低Fenton反應中硫酸亞鐵的加藥量，從而降低運行費用。

3）剩余污泥具有促進生物絮凝的性能，將A/O系統剩余污泥回流到Fenton反應后的絮凝反應池，降低絮凝劑的加藥量，在降低運行費用的同時改善了剩余污泥的脫水性能。

4）生化系統采用水解+A/O+接觸氧化，水解酸化提高廢水B/C比，A/O與接觸氧化串聯運行，前者富集高負荷微生物菌群，后者富集低負荷微生物菌群，提高生化處理效率，實現出水達標排放。