顏料廢水處理方案

                       
顏料廢水處理方案

? ? 一、涂料廢水污染特征

  涂料生產使用的原料主要為各類樹脂、聚酯、有機溶劑、顏料、助劑如鋅鋇白、鈦白粉、鐵紅、滑石粉等,生產工藝大都涉及樹脂合成、色漆配制等,在此過程中不可避免產生廢水。涂料廢水含樹脂殘留物、老化樹脂(樹脂合成的中間產物)、油脂、苯、酚、極細的懸浮物。

  同時由于涂料行業生產規模相對偏小、品種多,具有組成復雜、水質復雜、濃度高、懸浮物多,CODCr高、水量變化大、色度變化大且濃度高的特點。單純的生化或物化處理均難以達到排放要求,被認為是難處理的廢水種類之一。

  二、涂料廢水常見處理工藝

  由于涂料生產廢水難生化降解、直接進入生化系統容易導致生化系統癱瘓的特點,國內外的涂料廠生產廢水處理手段主要為“物化+生化”組合的方式。

  物化處理常用的有氣浮、混凝沉淀、吸附、過濾、膜分離等方式,其中氣浮、混凝沉淀主要用于前處理,吸附、過濾、膜分離用于深度處理。

生化處理包括厭氧和好氧兩個工藝,由于涂料廢水有機物含量很高并帶有不易好氧降解的成份,一般采用“厭氧+好氧”聯合。厭氧工藝有上流式厭氧污泥反應器(UASB)、上流式污泥床過濾器(UBF)、厭氧生物濾池(AF)、厭氧流化床反應器(AFBR)、污泥膨脹床反應器(EGSB)等工藝,好氧工藝有接觸氧化、氧化溝、SBR工藝、MBR、生物轉盤、生物曝氣濾池等工藝,以及這些工藝的變種。

? ? 三、工程實例一

? ? 1、項目概況

  廣東某化工有限公司是國內首批民營涂料企業,位于江門市,專業從事涂料的研發、生產、銷售,是國家火炬計劃重點高新技術企業和廣東省高新技術企業。該公司的主要產品有:內外墻乳膠漆、水性木器漆、木器工業漆等。污水主要來源于洗浮膠漆罐廢水、清洗地板水和生活用水。

? ? 2、設計水量、水質

  設計水量:60m3/d;其中:生產廢水:20m3/d,生活廢水:40m3/d。

? ? 3、處理工藝及說明

  采用“二級物化+復合厭氧+接觸氧化+生物炭濾池”的處理工藝。鑒于生產廢水水量不大,采取物化間歇處理,生化連續處理的方式。

  為了提高廢水可生化性,在涂料廢水中引入生活污水一起處理。引入生活污水進入處理系統能夠為微生物提供充分的營養物質,但是同時又給系統帶來NH3-N、總P的問題,所以系統新增了脫氮和除磷的措施。流程圖如下:

  涂料生產廢水先進入調節池1均勻水質水量,充分混合后由泵提升至一級反應沉淀池。一級反應沉淀池的反應區分為2格,第一格投加NaOH、FeSO4,并通過pH監測儀控制廢水pH在9左右,第二格投加PAC、PAM,沉淀去除污水中部分懸浮物、乳化油和CODCr后上清液進入二級反應沉淀池,二級反應沉淀池與一級反應沉淀池相同設置,出水進入調節池2。在調節池2充分混合生產生活廢水后再泵入復合厭氧池反應,經厭氧反應后廢水中的污染物濃度已經得到很大程度的降低,廢水的可生化性得到提高,殘余大部分有機物在接觸氧化池內進一步被分解轉化。在接觸氧化池的出口投加PAC提高除磷效果。接觸氧化池的出水進入二沉池進行泥水分離后流進砂濾池。廢水在砂濾池截留大部分懸浮物后流入生物炭池吸附污水中的懸浮物、CODCr、BOD5。生物炭池的出水進入清水池后直接達標排放。砂濾池、生物炭池定期反沖洗,反沖洗水流回調節池2重新處理。

  二沉池的生化污泥自流入生化污泥池和反應沉淀池的物化污泥自流入物化污泥池中進行濃縮。濃縮后的污泥定期由污泥泵泵入壓濾機中脫水。壓干的污泥由人工外運,濾液回流至調節池2重新處理。

? ? 4、主要構筑物功能及設計參數

 ?。?/span>1)調節池1(地埋式)

  用于收集每天排放的生產廢水,調節生產廢水的水質水量;由于此類廢水具有一定的沉降性,為了防止顆粒沉積,設穿孔管預曝氣。

  凈空尺寸:3.50m×4.80m×4.00m;有效水深:3.2m,有效容積:53.76m3,停留時間:HRT=64.5h;配套設備:污水提升泵2臺,1用1備,規格參數:Q=7.2m3/h,H=13.0m,N=0.75kw。

 ?。?/span>2)一級反應沉淀池(半地埋式)

  中和廢水中多余的酸,調節pH至9左右,增強反應效果。投加NaOH、FeSO4、PAC和PAM,初步去除廢水中的污染物質。

  凈空尺寸:3.30m×2.00m×6.00m;反應區平均分為2格,反應時間:41.5min;表面負荷:1.00m3/(㎡?h);配套設備:攪拌機2臺,規格參數:N=0.55kw。

 ?。?/span>3)二級反應沉淀池(半地埋式)

  調節pH至9左右,增強反應效果。投加NaOH、FeSO4、PAC、PAM進一步去除廢水中的污染物質。

  凈空尺寸:3.30m×2.00m×6.00m;反應區平均分為2格,反應時間:40.2min,表面負荷:1.00m3/(㎡?h);配套設備:攪拌機2臺,規格參數:N=0.55kw。

 ?。?/span>4)調節池2(地埋式)

收集反應沉淀池的出水與生活廢水,池內設穿孔管曝氣充分混合兩股廢水。池內設液位控制器2套,控制泵的啟閉。凈空尺寸:7.50m×5.00m×4.00m;有效水深:3.2m,有效容積:120m3;停留時間:HRT=48h;配套設備:提升泵2臺,1用1備,規格參數:Q=13.0m3/h,H=18.0m,N=1.5kw。   

? ?(5)復合厭氧池(半地埋)

  該類廢水由于生化性較差,故厭氧是否高效成為此設計的關鍵。本設計的厭氧采用復合厭氧池結合UASB和UBF技術,其下部為污泥床區,廢水先通過污泥床與高濃度污泥接觸,SS被截留,有機物被微生物吸附發生水解。反應池的上部為填料區,填料具有巨大的比表面積,為微生物提供生長的場所。經過復合厭氧池處理后,廢水中的污染物濃度已經得到很大程度的降低,廢水的可生化性提高,為接下來的好氧準備好充分的條件。采用污水內部循環保證污水上升速度,增強厭氧效率,同時設污泥回流保證厭氧池內的污泥濃度,混合液回流保證對NH3-N的去除。

  凈空尺寸:6.80m×7.75m×7.50m;有效容積:368.9m3;污泥負荷:0.23kgCOD/(kgMLSS?d);停留時間:HRT=147.6h。

 ?。?/span>6)接觸氧化池(半地埋)

  去除污水中的有機物質,降低污染物質濃度;在出水口處設混凝段,投加PAC,進一步去除廢水中的污染物質、磷。

  凈空尺寸:3.30m×7.75m×6.00m;有效容積:140.7m3;污泥負荷:0.17kgBOD5/(kgMLSS?d);停留時間:HRT=56.3h。

 ?。?/span>7)二沉池(半地埋式)

  采用豎流式沉淀池,污水在其內進行泥水分離。

  凈空尺寸:2.30m×2.00m×6.00m;表面負荷:0.54m3/(㎡?h)。

 ?。?/span>8)?砂濾池(地上式)

  截留污水中的懸浮物質;底部設有氣管,利用氣水反沖洗。

  凈空尺寸:3.00m×2.00m×3.50m;配套設備:反沖洗泵1臺,規格參數:Q=65m3/h,H=25m,N=11kw。

 ?。?/span>9)生物炭池(地上式)

  生物炭池采用曝氣生物濾池的原理。利用活性炭的吸附能力吸附污水中的有機物質,進一步去除污水中的污染物質,同時利用活性炭作為生物的載體,在池內通入空氣,進一步去除水中的污染物質。

  凈空尺寸:2.80m×2.00m×3.50m。

? ? 5、工程投資及運行費用

 ?。?/span>1)項目占地面積:219㎡,總投資:60萬元。

2)運行費用:

? ? ?A、電費:工程每天用電量156.50kwh,每天運行電費114.75元。

? ? B、人工費用:污水處理站定員2人,每天人工費133.33元。

? ? C、藥劑費用:每天NaOH用藥量9.0kg;FeSO4用藥量24.0kg;PAC用藥量12.6kg;PAM用藥量0.5kg;每天藥劑費82.90元。

? ? D、污泥處置費:費用約為20.00元/日。

? ? E、總運行費用:350.98元/日;平均處理費用:239.18/60=5.85元/m3污水。

  由于項目處理水量小,在平均運行費用中,人工費及由間接人工產生的污泥處置費占2.56元,接近一半,因此按平均運行費用誤差較大。

? ? 6、運行效果

該公司污水處理站自2006年建成投入運行以來,處理效果穩定,排水達標,具有良好的環境效益。

? ? 四、工程實例二

? ? 河北省某化工企業主要生產有機顏料,在生產過程中產生了大量有機顏料廢水。本工程基于顏料生產企業的要求,以及段云霞等的研究成果,根據不同水質特點分別采取了鐵碳微電解、Fenton氧化、光合細菌、生化反應等工藝對污水進行治理,在保證達標排放的前提下,最大程度降低了運行成本。工程調試完成后,整個污水治理系統運行穩定,各項出水指標優于預期要求。

? ? 1、水質水量分析

? ? 河北省某化工企業主要生產有機顏料,廢水來源主要是工藝廢水、廢氣吸收廢水、地面沖洗水、生活污水等。

? ? 廢水按水質可以分為4大類:

? ? 第1類為高濃度廢水A(COD高、鹽分低),主要來源于精制廢水、濾洗廢水、粗品車間廢水,主要污染物為COD、苯系物等;

? ? 第2類為高濃度廢水B(COD高、鹽分高),主要來源于結晶過濾廢水、濾洗廢水、精餾塔頂流出液、廢氣吸收廢水、粗品車間廢水、母液,主要污染物為COD、苯系物、二氯乙烷、二甲基甲酰胺、水合肼、鹽分等;

? ? 第3類為低濃度廢水C,主要來源于消化廢水、水沖泵廢水、地面沖洗廢水、蒸餾放料槽廢水、蒸汽尾水、生活污水,主要污染物為COD、SS、氨氮、總磷、苯系物等;

? ? 第4類為稀廢水D,主要來源于產品洗水,主要污染物為COD、SS等。根據廢水水質不同先分質處理,再合并處理。最終處理出水執行《污水排入城鎮下水道水質標準》(CJ 343—2010)的B等級標準。各類廢水水質水量如表?1所示。

? ? 2、工藝分析

? ? 廢水處理工藝流程如圖?1所示。

圖?1?廢水處理工藝流程

? ? 根據4類廢水水質,采取不同的方式進行處理,最后混合進入生化系統。高濃度廢水A首先匯入1#集水池,然后經提升泵進入1# Fenton池進行氧化預處理,隨后進入調節池。低濃度廢水C直接進入調節池。高濃度廢水B首先匯入2#集水池,然后經提升泵進入鐵碳微電解池。鐵碳微電解工藝主要是利用設備中填充的鐵碳微電解填料中鐵和碳產生的“原電池”效應治理廢水,適合化工廢水的處理,尤其對于廢水中的氨基、硝基、苯環等難降解物質,能起到破環斷鏈,將難降解物質變為容易降解物質,增強廢水的可生化性。高濃度廢水B的pH在2.2左右,不需提前酸化,可以直接進入鐵碳微電解池。鐵碳微電解池內安裝高質量鐵碳填料,在處理過程中不產生板結和鈍化。鐵碳微電解池出水含大量的Fe2+,進入2#Fenton池后加入H2O2可以發生Fenton氧化反應,進一步去除廢水中的污染物,然后匯入調節池。3類廢水經調節池混合后進入厭氧池,在厭氧菌作用下將高分子物質斷鏈和開環,進一步提高廢水的可生化性,對COD也有一定的去除率。

? ? 廢水經過厭氧池處理后進入PSB(photosynthetic bacteria)反應池,利用光合細菌進一步降低廢水中的COD和氨氮。光合細菌在自然界中分布廣,既可以在有光照射無氧環境中生存,也可以在無光照有氧環境中生存。PSB反應池是通過投加特殊的光合細菌對污水進行處理,對高濃度有機廢水具有明顯的優勢。在PSB反應池中安裝大夾片填料利于光合細菌固著生長,可減少其流失。本工程廢水含鹽量很高,可以發揮PSB耐高鹽的特點,在無光照有氧環境中對廢水進行治理。PSB反應池出水經A/O池進一步去除有機物和氮元素,然后與稀廢水D混合進入接觸氧化池。接觸氧化池出水達標排放,進入城市下水道。

? ? 3、主要構筑物與設備參數

? ?(1)集水池

? ? 集水池2座,鋼砼結構,內襯防腐材料。1#集水池有效容積50 m3,2#集水池有效容積100 m3。每池安裝污水提升泵2臺(1用1備),型號IHF65-50-125,P=3 kW;池底布設穿孔曝氣管1套,安裝電磁流量計1臺。

? ?(2)鐵碳微電解池

? ? 鐵碳微電解池1座,鋼砼結構,內襯防腐材料,有效容積40 m3。池內安裝鐵碳微電解填料25 m3,池底安裝曝氣管道,與生化系統共用風機,鼓風量450 L/min。

? ?(3)Fenton氧化池

? ? Fenton氧化池2座,鋼砼結構,內襯防腐材料。1#Fenton池有效容積20 m3,2# Fenton池有效容積40 m3。兩池共用酸、堿、硫酸亞鐵、雙氧水、PAM投加設備。

? ? 4、調節池

? ? 調節池1座,鋼砼結構,有效容積1 200 m3。污水提升泵2臺(1用1備),型號IHF80-65-125,P=5.5 kW;池底安裝穿孔曝氣管1套。

? ? 5、厭氧池

? ? 厭氧池1座,鋼砼結構,有效容積1 600 m3。潛水攪拌器4臺,型號QJB7.5/12,P=7.5 kW,轉速480 r/min。

? ? 6、厭氧沉淀池

? ? 厭氧沉淀池1座,鋼砼結構,有效容積75 m3,水力停留時間4.2 h,水力表面負荷1.2 m3/(㎡˙h)。安裝污泥回流泵2臺(1用1備),型號80ZW65-25,P=7.5 kW。

? ? 7、PSB反應池

? ? PSB反應池4座,鋼砼結構,總有效容積1 760 m3。安裝大夾片填料1 100 m3。HSR125型三葉羅茨鼓風機4臺,池底安裝穿孔曝氣管道。

? ? 8、PSB沉淀池

? ? PSB沉淀池1座,鋼砼結構,有效容積100 m3,水力停留時間3.7 h,水力表面負荷1.4 m3/(㎡˙h)。安裝污泥回流泵2臺(1用1備),型號80ZW65-25,P=7.5 kW。

? ? 9、A池

? ? A池2座,鋼砼結構,有效容積600 m3。HSR150型三葉羅茨鼓風機3臺(2用1備),與O池共用,安裝大夾片填料360 m3。

? ? 10、O池

? ? O池2座,鋼砼結構,有效容積480 m3。鼓風機與A池共用,安裝小夾片填料300 m3。

? ? 11、二沉池

? ? 二沉池1座,鋼砼結構,有效容積120 m3,水力停留時間4.5 h,水力表面負荷1.36 m3/(㎡˙h)。安裝污泥回流泵2臺(1用1備),型號80ZW65-25,P=7.5 kW。

? ? 12、接觸氧化池

? ? 接觸氧化池4座,鋼砼結構,有效容積1 200 m3。HSR150型三葉羅茨鼓風機2臺,安裝大夾片填料750 m3。

? ? 13、終沉池

? ? 終沉池2座,鋼砼結構,有效容積150 m3,水力停留時間4.2 h,水力表面負荷0.68 m3/(㎡˙h)。安裝污泥回流泵2臺(1用1備),型號80ZW65-25,P=7.5 kW。

? ? 14、污泥濃縮池

? ? 污泥濃縮池2座,鋼砼結構,有效容積275 m3。污泥泵3臺(2用1備),規格:Q=30 m3/h,H=18 m,P=4 kW。

? ? 15、工程調試及運行結果

? ? 廢水處理工程設計階段對高濃度廢水進行了鐵碳微電解和Fenton氧化小試試驗,綜合考慮成本和排放要求,分別確定了廢水A的COD去除率達到30%,廢水B的COD去除率達到50%的最佳藥劑投加量和反應時間,以此指導現場調試。生化處理部分在廢水處理工程建成后直接現場調試。

? ? 高濃度廢水A加硫酸調節pH為3~4后進入1# Fenton池,向池內投加質量分數為0.3%的硫酸亞鐵和質量分數為1%的雙氧水,氧化4 h,可以去除30%的COD。

? ? 高濃度廢水B本身pH在2.2左右,可以直接進鐵碳微電解池,控制微電解反應4 h,氣水比3: 1。鐵碳微電解池出水加酸調節pH=3后進入Fenton氧化池,補充質量分數為1%的雙氧水,Fenton氧化4 h。Fenton氧化池出水加石灰調節pH=8.5。在上述條件下,COD去除率可以達到50%。

? ? 廢水A、B、C混合后進入厭氧池,通過厭氧菌作用提高廢水的可生化性。調試過程中控制COD容積負荷在0.3 kg/(m3˙d),根據m(COD): m(N): m(P)-200: 5: 1,適當投加營養元素。

? ? 企業購買PSB混合菌種后自行培養馴化。調試過程中定期投加菌種,補充光合細菌的流失。調試初期投加營養劑,增加廢水的可生化性,并激活光合細菌的活性。PSB系統調試初期進水COD控制在1 000 mg/L以下,后續進水COD逐漸提高到6 000 mg/L左右。經過2個月的時間,完成了PSB反應池的調試。水力停留時間44 h,進水pH控制在7左右,COD去除率在70%左右。

? ? 生化池接種污泥取自城市污水廠脫水后新鮮干污泥,含水率約為80%。調試階段,A池投加40 t,O池投加20 t,接觸氧化池投加60 t,共分2次添加。首先將低濃度廢水C和稀廢水D引入系統,并增加少量糞便污水。前3天控制曝氣8 h,停機4 h,后續逐步減少停機時間直至連續曝氣,A池溶解氧控制在0.5 mg/L,O池溶解氧控制在2 mg/L。培菌過程中觀察生物相和進出水的變化,經過調試,確定A/O系統污水回流比控制在200%效果最佳。A/O系統污泥回流比控制在70%,主要回流到A池,根據污泥濃度變化,污泥也可少量回流到O池。接觸氧化池在調試期間保持終沉池污泥回流,調試完成后終沉池污泥不再回流,直接進污泥濃縮池。

? ? 每天產生的305 t稀廢水D,根據調試情況,部分可作為厭氧池或PSB生物反應池濃度控制調配用水。

? ? 五、結論

  涂料廢水處理采用“二級物化+復合厭氧+接觸氧化+生物炭濾池”的工藝是可行的。其中,復合厭氧池結合UASB和UFB的特點,使之更適合小型污水處理;生物炭濾池采用曝氣生物濾池的原理,改用活性炭作為載體,提高了吸附及處理的效率。