高濃度日用化工廢水處理工藝
日用化工廢水組分復(fù)雜、水質(zhì)波動大、有機(jī)污染物濃度高、生物可降解性差并且有一定毒性，如果不經(jīng)處理直接排放會對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
江蘇隆力奇生物科技股份有限公司是國內(nèi)生產(chǎn)規(guī)模最大、技術(shù)力量最先進(jìn)的日化產(chǎn)品研究開發(fā)和產(chǎn)銷基地，其主要產(chǎn)品為洗發(fā)露、肥皂、化妝品等日用產(chǎn)品，在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量日用化工廢水。該公司的廢水處理工程由蘇州思源環(huán)保工程有限公司負(fù)責(zé)設(shè)計、施工與調(diào)試。經(jīng)過1年多的設(shè)計、施工與調(diào)試，運(yùn)行狀況良好，出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)一級標(biāo)準(zhǔn)，并通過環(huán)保部門驗收。
1廢水水質(zhì)與設(shè)計水量
該公司排放生產(chǎn)廢水量約為150m3/d，生活污水約450m3/d，則設(shè)計處理廢水量為600m3/d。
公司主要產(chǎn)品為化妝品、殺菌皂、洗發(fā)露等，其中化妝品、殺菌皂生產(chǎn)廢水量較少，廢水主要來源于洗滌用品生產(chǎn)過程中清洗反應(yīng)釜所產(chǎn)生的高濃度廢水。廢水中主要成分為表面活性劑、脂肪酸、香料等有機(jī)物質(zhì)，廠區(qū)內(nèi)的生活污水也一并處理。工程的出水水質(zhì)執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)一級標(biāo)準(zhǔn)。
設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。
表1設(shè)計進(jìn)、出水水質(zhì)mg·L-1
2廢水處理工藝的確定
該廢水組分復(fù)雜，有機(jī)污染物濃度高，BOD5/COD值＜0．25，屬于難生化降解廢水，廢水中SS濃度高且含有一定濃度的表面活性劑、動植物油類。
綜合考慮廢水水量、水質(zhì)特點和處理成本，決定采用UASB/延時曝氣/氣浮聯(lián)合工藝，流程如圖1所示。
生產(chǎn)廢水首先經(jīng)由格柵池截留較大懸浮物后進(jìn)入集水池，內(nèi)設(shè)一小型隔油池來截留部分油脂，廢水在1#調(diào)節(jié)沉淀池中調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量并去除部分SS后，添加氮、磷元素并控制溫度為35～37℃，由泵提升進(jìn)入UASB反應(yīng)器，與厭氧污泥充分接觸去除廢水中大部分有機(jī)污染物、LAS等。UASB出水進(jìn)入混凝沉淀池，通過投加FeSO4、PAC、PAM去除剩余的有機(jī)污染物、LAS、SS等。混凝沉淀池出水與生活污水一起進(jìn)入2#調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量后進(jìn)入延時曝氣池進(jìn)一步去除剩余污染物。好氧出水經(jīng)過沉淀后進(jìn)入氣浮池，最終出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
UASB、調(diào)節(jié)池、混凝沉淀池、二沉池以及氣浮池產(chǎn)生的剩余污泥由污泥泵排入污泥濃縮池，重力濃縮后經(jīng)板框壓濾機(jī)壓濾并外運(yùn)處理。
3主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)
①格柵池
廢水中SS濃度很高，首先進(jìn)入格柵池去除較大的懸浮物，設(shè)計尺寸:0．7m×0．7m×1．0m，鋼混結(jié)構(gòu)，內(nèi)置2套斜板格柵，尺寸:0．7m×0．7m，柵條間距為10mm，不銹鋼材質(zhì)，采用人工清渣。
②集水池
集水池內(nèi)設(shè)一小型隔油池，起到截留部分油脂的作用，設(shè)計尺寸:3m×3m×2．5m，有效容積為18m3，鋼混結(jié)構(gòu)。
③1#調(diào)節(jié)沉淀池
廢水水質(zhì)波動大，需進(jìn)入調(diào)節(jié)沉淀池進(jìn)行水質(zhì)、水量的均和調(diào)節(jié)并去除部分SS，便于后續(xù)的生化處理。1#調(diào)節(jié)沉淀池設(shè)計尺寸:10m×6m×4m，分為2個單元，前段為沉淀區(qū)，有效容積為60m3;后段為調(diào)節(jié)區(qū)，有效容積為160m3，調(diào)節(jié)時間為24h，均為鋼混結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)池后段配有機(jī)械攪拌設(shè)備、蒸汽加熱設(shè)備及pH控制儀各一套，并配有2臺出水泵，1用1備，Q=20m3/h，H=120kPa，N=2．2kW。
④UASB厭氧反應(yīng)系統(tǒng)
調(diào)節(jié)沉淀池出水需要添加氮源、磷源，并設(shè)置1臺溫度控制儀控制蒸汽管道上的電磁閥對廢水加熱，保證UASB進(jìn)水溫度為35～37℃。進(jìn)水與污泥床充分接觸，去除廢水中大部分有機(jī)污染物、LAS等。UASB內(nèi)置1臺pH控制儀，每天監(jiān)測混合液pH值，防止酸化。設(shè)計尺寸:8m×5m×12m，HＲT=58h，設(shè)計容積負(fù)荷為6．75kgCOD/(m3·d)，鋼混結(jié)構(gòu)。UASB設(shè)計進(jìn)水流量為20m3/h，出水回流至1#調(diào)節(jié)池，回流量為14m3/h，配有1套脈沖布水器、1套三相分離器以及1臺回流泵，Q=20m3/h，H=120kPa，N=2．2kW。
⑤混凝沉淀池
UASB出水進(jìn)入混凝沉淀池，通過投加FeSO4、PAC、PAM去除剩余的有機(jī)污染物、LAS、SS等，降低后續(xù)延時曝氣系統(tǒng)的處理壓力。設(shè)計尺寸:3m×3m×6m，有效停留時間為2．5h，其中反應(yīng)池容積為3m3，內(nèi)設(shè)1臺攪拌機(jī)及2臺污泥泵，1用1備，Q=36m3/h，H=100kPa，N=4kW。
⑥2#調(diào)節(jié)池
混凝沉淀池出水與生活污水進(jìn)入2#調(diào)節(jié)池均和廢水水質(zhì)、水量同時通過鼓風(fēng)曝氣吹脫UASB出水中部分H2S等有毒、有害氣體。設(shè)計尺寸:10m×5m×3．5m，有效容積為150m3，調(diào)節(jié)時間為6h，鋼混結(jié)構(gòu)。2#調(diào)節(jié)池設(shè)置1臺攪拌機(jī)，2臺出水泵，1用1備，Q=30m3/h，H=120kPa，N=4kW以及2臺污泥泵，1用1備，Q=36m3/h，H=100kPa，N=4kW。與延時曝氣池共用一套曝氣設(shè)備，2臺羅茨風(fēng)機(jī)，風(fēng)量為11m3/min，風(fēng)壓為50kPa，功率為11kW，曝氣器采用D65的曝氣軟管，L=300m。
⑦延時曝氣好氧反應(yīng)系統(tǒng)
延時曝氣池中細(xì)胞物質(zhì)氧化時會釋放出氮、磷，適合處理缺少氮、磷的廢水。厭氧出水與生活污水混合后在延時曝氣池中去除剩余的有機(jī)污染物、LAS、SS等。延時曝氣法的容積負(fù)荷低、曝氣池容積大，設(shè)計尺寸:12m×10m×5m，HＲT為24h，鋼混結(jié)構(gòu)。曝氣時間24h，氣水比為15∶1，與2#調(diào)節(jié)池共用2臺羅茨風(fēng)機(jī)曝氣，風(fēng)量為11m3/min，風(fēng)壓為50kPa，功率為11kW，曝氣器采用D65的曝氣軟管，L=300m。通過污泥回流保持曝氣池中污泥濃度，污泥回流比為100%，配有2臺回流泵，1用1備，Q=36m3/h，H=100kPa，N=4kW。
二沉池采用豎流式沉淀池，設(shè)計尺寸:6m×6m×5m，表面負(fù)荷為0．7m3/(m2·h)，鋼混結(jié)構(gòu)。污泥部分回流，剩余污泥則由污泥泵排入污泥濃縮池進(jìn)行重力濃縮。
⑧氣浮池
延時曝氣好氧系統(tǒng)出水進(jìn)入氣浮池，通過投加FeSO4、PAC、PAM進(jìn)一步去除殘余有機(jī)污染物、LAS等。采用加壓溶氣氣浮池，設(shè)計尺寸:6m×4m×3．5m，有效容積為30m3，進(jìn)水流量為25m3/h，鋼混結(jié)構(gòu)。氣浮池包含溶氣系統(tǒng)、刮泥系統(tǒng)及控制系統(tǒng)各一套，攪拌器功率為0．75kW，材質(zhì)為304不銹鋼;溶氣罐設(shè)計尺寸:0．6m×2．2m，材質(zhì)為304不銹鋼;溶氣罐進(jìn)水泵Q=12．5m3/h，H=320kPa，N=3．0kW。氣浮池既刮除了沉淀池出水中的污泥，又去除了廢水中的剩余污染物，保證了出水能夠達(dá)標(biāo)排放。
⑨污泥處理系統(tǒng)
剩余污泥由泵排入污泥濃縮池重力濃縮，并由板框壓濾機(jī)壓濾后外運(yùn)處理。UASB產(chǎn)生剩余污泥量為375kg/d，延時曝氣好氧工藝產(chǎn)泥量很少，不予考慮。調(diào)節(jié)池、混凝沉淀池、二沉池及氣浮池產(chǎn)泥量為500kg/d，處理污泥總量為875kg/d。設(shè)2座污泥池，設(shè)計尺寸:4m×4m×3．5m，有效容積為50m3，停留時間24h，鋼混結(jié)構(gòu)。濃縮污泥由污泥泵打入板框壓濾機(jī)，配有2臺污泥泵，1用1備，Q=8m3/h，H=600kPa，N=4kW。采用過濾能力為3kg/(m2·h)(干固體)的板框壓濾機(jī)，壓濾面積為40m2，壓濾后污泥含水率為80%。
4工程調(diào)試與運(yùn)行結(jié)果
工程調(diào)試的重點在于UASB厭氧反應(yīng)系統(tǒng)的啟動，關(guān)鍵在于控制UASB不發(fā)生酸化。UASB啟動直接購買顆粒污泥進(jìn)行接種，接種量為150m3。啟動初期采用間隙進(jìn)水方式，進(jìn)水量為150m3/d，利用出水回流稀釋進(jìn)水COD在4000～5000mg/L，通過蒸汽加熱保證進(jìn)水溫度略高于37℃，投加NaOH控制pH值為7．2～7．5，能夠有效防止由于容積負(fù)荷的提高所引起的反應(yīng)器酸化，投加氮源、磷源以及必需的微量元素以保證進(jìn)水中C∶N∶P為200∶5∶1。啟動階段UASB出水VFA＜200mg/L，沒有出現(xiàn)積累現(xiàn)象，表明UASB中產(chǎn)甲烷菌活性較好，生化處理效果良好。UASB啟動時間短，一個月左右達(dá)到了設(shè)計容積負(fù)荷，進(jìn)水COD濃度經(jīng)稀釋后為7200mg/L，出水為1400mg/L，去除率＞80%。延時曝氣池接種污泥采用當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S的好氧污泥，運(yùn)行穩(wěn)定后污泥濃度為4000mg/L，控制污泥回流比為100%。延時曝氣池進(jìn)水COD濃度約為600mg/L，出水為132mg/L，去除率＞78%。
工程調(diào)試比較順利，沒有出現(xiàn)酸化現(xiàn)象，調(diào)試時間3個月。系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，出水水質(zhì)均優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)一級標(biāo)準(zhǔn)。主要構(gòu)筑物出水COD濃度見表2。
表2各主要構(gòu)筑物對COD的處理效果
5濟(jì)分析
①工程投資費(fèi)用:土建費(fèi)54．10萬元、設(shè)備費(fèi)76．31萬元、設(shè)計與調(diào)試費(fèi)13．04萬元、運(yùn)輸及安裝費(fèi)13．11萬元，合計156．65萬元。
②工程運(yùn)行費(fèi)用主要包括電費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)。工程正常連續(xù)運(yùn)行時設(shè)備功率為22．9kW，電價為0．57元/(kW·h)，電費(fèi)為0．52元/m3。廢水處理過程中需要添加N、P、混凝劑及消泡劑，藥劑費(fèi)為0．5元/m3。日常安排5名管理人員(兼職)，工資為500元/(月·人)，人工費(fèi)約0．17元/m3。合計1．21元/m3，與同類廢水的其他處理工藝相比較為經(jīng)濟(jì)。
6結(jié)論
①采用UASB/延時曝氣/氣浮聯(lián)合工藝處理高濃度日用化工廢水，COD去除率＞99%，SS去除率＞96%，LAS去除率＞95%，出水水質(zhì)優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)一級標(biāo)準(zhǔn)。
②工程正式投入使用后，運(yùn)行良好，操作簡便，出水水質(zhì)穩(wěn)定，剩余污泥量少，處理費(fèi)為1．21元/m3，對于不同類型的高濃度、水質(zhì)波動大、生化降解性差的工業(yè)廢水的處理有一定參考意義。
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