N,N-甲基甲酞胺(N,N-dimethylformamide,簡稱DMF)是一種性能優良的有機溶劑,除鹵代烴以外,能與水及多數有機溶劑互溶,因此有萬能溶劑之稱。在化工行業中有著廣泛的應用。中國每年僅制革行業排放的含DMF廢水約1億t。我國職業性接觸毒物危害程度分級確定DMF為Ⅱ級(中度危害),美國確定DMF為人體可能致癌物質。DMF廢水排入水中會導致生物化學耗氧量和氮含量增加,使水質迅速惡化,而且難以生物降解,目前國內外鮮見對DMF廢水凈化和處理的報導。中國醫學院衛生學研究所經研究指出國內地表水中DMF最高容許的質量濃度的推薦值為25mg/L,因此對含有DMF的廢水進行處理是十分必要的。
1廢水水質及排放要求
海南某制膜公司以相轉化法制作超濾膜,其中DMF作為生產過程中的主要溶劑,廢水主要來源于噴膜、泡膜兩道工序,及少量地而沖洗用水,每天排放含DMF的廢水約40t。其廢水成分比較單一,其中的絕大部分有機物為DMF。其水質水量見表1。上述廢水混合后的水質指標為:CODCr的質量濃度為8000~11000mg/L,pH值為6~8。
該公司原先并沒有建設水處理設施,只是在廠區內開挖了一個大水塘,生產廢水直接排入水塘中。由于水塘容積有限,導致一部分廢水外排,給當地的環境造成了一定的危害。2廢水處理工藝
2.1工藝流程
由于廢水的CODCr的質量濃度比較高,因此考慮采用厭氧好氧聯合工藝來處理該廢水。本工程通過新型高效厭氧膨脹顆粒污泥床反應器(Expanded Granular Sludge Blanket,簡稱EGSB)去除廢水中的大部分可降解有機污染物,然后再用新型BioAX 生物接觸氧化工藝對剩余有機物進行降解,使DMF廢水處理后水質達到GB 8978-1996二級排放標準。工藝流程如圖1所示。
2.2技術說明
①調節池。來自生產車間的DMF廢水經過簡易格柵后直接進入調節池,以調節水質水量。調節池底部設穿孔曝氣管,通過曝氣對廢水進行混合。
②投配池。由于原廢水成分中一,缺乏微生物生長所必須的氮、磷等元素。因此廢水從調節池出來后進入投配池中,在此完成營養元素的添加以及pH值、堿度的調節。
③EGSB反應器。投配池出水由水泵定量打入EGSB厭氧反應器中,在此有效去除大部分的有機污染物。本工程厭氧反應器采用鋼制的AnaEG反應器,屬于EGSB反應器的一種,直徑2.5m,高8m,有效容積為40m3,廢水在反應器中的停留時間設計為1d,反應器的容積負荷為10kg[CODCr]/(m3·d-1),預計去除90%的有機物。反應器底部安裝有環狀布水器,頂部設置一個三相分離器。該三相分離器為專利產品,經多項工程實踐證明其性能先進可靠。反應器從下到上設置取樣口5個,并設有人孔,排泥管等。由于工程規模較小,產生的沼氣利用價值不大,故經過水封后高空排放。
④接觸氧化池。厭氧出水直接進入BioAX接觸氧化池,以去除剩余部分有機物。接觸氧化池內裝彈性填料,曝氣裝置采用與之配套的內循環式充氧混合器,造價低廉且不易堵塞,運行穩定性好,共裝12套。廢水在氧化池中停留時間設計為36h。
⑤斜管沉淀池。接觸氧化池出水進入斜管沉淀池,進行固液分離,清夜直接排放。污泥進入泥斗中,定期排放后深埋處理。
3主要構筑物及設備
主要構筑物見表2;主要設備見表3。
4運行效果及處理成本
該設施于2006年3月建成后,工藝運行效果穩定,廢水處理效果見表4。
從表4可以看出,DMF廢水經處理后,廢水CODCr的質量濃度下降至150mg/L以下,達到了GB 8978-1996二級排放標準。
工程總投資20萬元。污水處理站日耗電量為114 kW·h,以0.7元/(kW·h)計,則日耗電費為79.8元。由于規模比較小,可由車間生產工人代為管理,定員為1人,以月工資為800元計,人工費為26.7元/d。其它費用20元/d。合計126.5元/d。折合處理費用為3.16元/t。
5結論
針對DMF廢水較難處理的特點,采用EGSB反應器-BioAX生物接觸氧化工藝,經工程實踐證明是可行的,出水水質能達到GB 8978-1996二級排放標準。(來源:上海交通大學環境科學與工程學院)