酞菁蓝生产废水的处理

杨　杰
甘肃省石化设计院，甘肃　730030

　　摘要：酞菁蓝颜料生产中排放的污水中含COD 1860 mg/L；NH₃-N 1034 mg/L；Cu²⁺ 26 mg/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40 mg/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
　　中图分类号：X788
　　文献标识码：A
　　文章编号：1009－2455(2000)03－0021－02

Treatment of Wastement of Wastewater from Phthalocyanine Blue Production
YANG Jie

　　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。

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。

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：
　?1?GB 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．

作者简介：
　　杨杰?(1967－ )，男?工程师，从事给排水工程设计工作。