氣浮-水解酸化-高效接觸氧化工藝處理汽車廢水
某汽車公司的生產車間位于廣東省惠州市大亞灣經濟技術開發區內,其外排的廢水經排水管網最終進入淡水河的坪山河支流新寮段。為保護環境,避免廢水對周圍環境造成污染,必須對其廢水進行處理。該公司原來的處理系統處理效果不佳,不能滿足要求,因此對該系統進行了改造。經改造后的系統處理后,其水質達到DB44 /26 - 2001《廣東省水污染物排放標準》的一級標準(第二時段) 。
1 廢水來源和性質
進入廢水處理系統的廢水包括生活污水和工業廢水,生活污水排放量為約63.2m3/d,連續排放。工業廢水包括清洗機廢液、機加工冷卻廢液、清洗廢水,其排放量為約49. 95m3/d。清洗機廢液主要包括清洗機廢液、涂裝清洗廢水等,排放量為14.4 m3/次,排放周期為10～15日/次。機加工冷卻廢液主要是切削廢液排放量為61. 35 m3 /次,排放周期為15～30日/次。清洗廢水主要是地面清洗廢水,排放量為約44. 9 m3 /d,連續排放。為掌握廢水的水質,委托深圳市環境保護監測站對廢水進行水質分析,結果分別見表1和表2。
2 工藝流程的確定
該公司已對廢水進行處理,但其廢水處理系統存在以下問題: 1、原廢水處理設施采用了隔油、油水分離、氣浮、破乳、電解、沉淀、砂濾、碳濾等工序,處理流程長,處理流程復雜,處理工序多,許多工序的作用和目的重復。2、缺乏相應的控制工序。如氣浮機未設液位控制裝置,排渣量無法控制,進水未進行pH值自控,出水的pH值僅為3. 5,呈較強的酸性,而氣浮工藝卻要求廢水應在中性或偏堿性范圍內,否則混凝劑在水中的溶解性很強,沉淀性能降低,氣浮效果很差,出水渾濁。3、運行成本高。原廢水處理設施采用破乳- 電解工藝,由于原廢水中的主要污染物帶電荷較少,無法直接進行電解,必須加入大量的酸及鹽類物質,才能保證電解的順利進行,因此藥品消耗很大。4、操作維護不便。原廢水處理設施缺乏相應的自控設備,且由于場地等原因而操作困難,電解設備的電極板消耗快,更換困難。原廢水處理系統的效率較低,經測定,當原廢水(pH = 6. 01)的CODCr為27653 mg/L時,經該系統處理后,氣浮出水的CODCr為1006mg/L (pH =3. 64) ,沉淀池上清液的CODCr為435mg/L (pH = 3. 39) 。可見,該系統的處理效率確實較低。
向廢水中投加混凝劑PAC和助凝劑PAM,同時將廢水的pH值調節至7. 5～8. 5,可使廢水中的油類物質及懸浮物充分沉降。廢水經處理后分為三層,下層為沉渣,上層為浮油,中間為清澈透明的水相,處理前后廢水中的主要污染物見表3。
從表3可知,即使是濃度很高的廢水,采用混凝劑PAC和助凝劑PAM處理后廢水中的SS和石油類物質也大大低于排放標準,但其CODCr卻高于排放標準。處理后產生的沉淀物的沉降性能較差,適于采用氣浮法進行處理。經氣浮法處理后的廢水中懸浮物的含量很低,導電性差,宜采用操作簡單、運行成本低的生化處理方法。同時該公司還有一定量的生活污水需要處理,而生活污水的最適宜處理方法也是生化法,因此可將生活污水和經氣浮法處理的工業廢水合并處理。合并后的混合廢水具有一定的可生化性,但可生化性較差,不宜直接采用好氧生化法處理。作者曾以LK40型生物親和性組合填料為接觸氧化池的填料,采用高效接觸氧化工藝成功對印染廢水和養豬場廢水進行了處理。因此,本設計采用氣浮- 水解酸化- 高效接觸氧化工藝來處理汽車廢水,其工藝流程見圖1。
3 主要構筑物
本系統的主要構筑物見表4。
4 結果與討論
工業廢水先進入提升井,經潛水泵提升后進入后續處理設施。工業廢水的產生與排放具有一定的沖擊性,而后需處理設施則要求廢水的水質和水量相對穩定,因此設置調節池來調節廢水的水量和水質,同時對廢水進行鼓風攪拌,使廢水混合均勻。廢水中含有大量的油類物質,飄浮于水面上,因此設置油水分離器除去廢水表面的浮油,油水分離器的參數為:分離器內水流速度 10min。從油水分離器收集到的浮油根據實際情況進行進一步的處置。油水分離后的廢水進入混凝反應罐,向廢水中投加混凝劑PAC和助凝劑PAM,同時通過Ph控系統將廢水調節至偏堿性,使廢水中的懸浮物和油類物質生成絮團,為后續的氣浮處理創造條件,混凝反應的時間不少于10min,同時進行機械攪拌,攪拌速度為60 rpm。
經混凝反應后的廢水進入氣浮機,氣浮機包括氣浮罐、刮渣機、溶氣罐等幾個部分,通過溶氣罐產生的溶氣水將氣浮罐內的絮團帶至水面,形成浮渣,飄浮于水面上而被刮渣機除去,浮渣進入污泥濃縮池,氣浮罐下部清液則進入后續處理設施。
氣浮機是本系統的核心設備,其處理效果決定整個處理系統的處理效率,因此選用LKQF - 4氣浮機,它是一種先進的廢水處理設備,處理量為4m3 /h,具有結構簡單、緊湊、占地面積小、投資省、處理成本低等優點,操作方便,適應性強,
可除去水中絕大部分懸浮物、膠體等雜質,并可有效地降低COD。
氣浮反應可將密度較小的懸浮物和油類物質除去,但廢水中還含有少量密度較大的懸浮物,它們不能通過氣浮法除去;同時在高濃度廢水進入處理系統時,氣浮機的出水水質也會相應變差,因此應對氣浮出水進行反應- 沉淀處理。在反應池內鼓風攪拌,并投加可生成密度較大絮團的混凝劑PFS(反應時間> 15min) ;沉淀池內設斜板,沉淀池內產生的沉淀污泥則進入污泥濃縮池。生活污水先進入提升井,經提升后進入后續處理裝置。生活污水的產生與排放也具有一定的沖擊性,因此也設生活污水調節池,以調節廢水的水量和水質,同時對廢水進行鼓風攪拌,使其混合均勻。
經物化處理后的工業廢水(即沉淀池出水)排入生活污水調節池,兩種廢水混合后,合并進行生化處理。混合廢水進入高效水解酸化池,發生水解反應和酸化反應。水解酸化池采用升流式,內設生物微電解填料。在厭氧微生物的作用下,廢水中的有機物會發生厭氧反應。在水解階段,復雜的、大分子的、不易生物降解的有機物被胞外酶水解為簡單的、小分子的、易生物降解的有機物;在酸化階段,溶解性的有機物由兼性細菌轉化為有機酸、醇、醛等;在產乙酸階段,由產乙酸產氫細菌將前階段產生的各類簡單有機物分解為乙酸、氫和二氧化碳。生物微電解填料對厭氧反應的每個階段均有很好的強化作用。其次,生物微電解填料可參與到反應中,其自身可發生微電解反應,生成的新生態的活性物質如H+和Fe2 +均具有很高的化學活性,能與廢水中許多組分發生氧化還原作用,也可使大分子物質分解為小分子的中間體,使某些難生物降解的有機物和對厭氧微生物有毒害作用的化學物質轉變成容易生化處理的物質,提高廢水的可生化性。再次,生物微電解填料發生微電解反應,可緩沖廢水中pH值的變化,防止pH值過低抑制產甲烷菌的生長,為厭氧反應創造良好的反應條件,促進厭氧微生物的顆粒化,因而該工藝抗沖擊負荷的能力很強。最后,生物微電解填料的表面積較大,厭氧微生物附著于填料上,不易流失,可使厭氧池內保持較高的微生物量,保證厭氧處理效率。
經水解酸化后的廢水自流進入新型接觸氧化池,該池中填充有LK40彈性立體網狀填料,它是一種生物親和性組合填料,表面加工成波紋狀,有利于微生物在填料表面的附著與生長。該填料以中心繩、聚烯烴塑料支撐架和彈性絲條組成,絲條以支撐架為中心在水中呈均勻輻射狀,有一定的剛性,網片尺寸為250mm ×250mm,網片間距為50mm;其相鄰網孔的縱向筋條交錯斷開,確保網孔具有一定的彈性,以避免脫落的生物膜或泥砂在網片上的沉積;同時網孔均勻且大小適中,從而從根本上克服了一般填料布水、布氣不均勻及生物膜的阻塞現象。該組合填料的結構既重視填料的比表面積(決定生物量的大小)對去除效果的影響,又考慮水流在填料中的流態。該填料的網片下面有立筋,既可以增加填料的表面積,又可以加強填料對氣泡的多重穿刺、切割能力,提高氧的利用率,對水中大、中型氣泡有較好的切割性能,具有一定的重新布水、布氣能力;其生物池內孔隙率高,膜接受氧氣的能力強,膜的厚度適中,填料內部不會發生厭氧作用,并且容易沖洗干凈。該填料處理污染廢水時出水水質較好,出水較為清澈,懸浮物含量少。這主要是兩個原因造成的,首先,微生物的新陳代謝作用產生一定的粘性分泌物,使水中一些懸浮物和膠體粘結在一起,起吸附架橋作用,形成細小絮體,被生物膜截留;其次,由于水中膠體表面吸附的帶負電荷的有機物被消耗,膠體所帶電荷減少, x電位降低,膠體失穩,易于發生膠凝。通過附著在填料表面的微生物膜的新陳代謝作用,在好氧狀態下將有機物徹底分解為水和二氧化碳。
5 運行成本分析
該系統的運行成本主要包括電費、藥品費用。
5. 1 電費
本廢水處理系統設備總裝機容量為17. 6KW,連續運行設備(包括廢水提升泵、投藥泵、反應罐攪拌機、加壓泵、刮渣泵、鼓風機)的裝機容量為9. 1KW,間歇運行設備(包括空氣壓縮機和板框壓濾機的液壓油泵)的裝機容量為8. 5KW,連續設備以每天運行20hr計,空氣壓縮機每日實際運行時間以2hr計,板框壓濾機液壓油泵以每日運行10min計,實際耗電量以裝機容量的80%計,電費為0.7元/度,則每日電費為108. 36元。
5. 2 藥品費用
本廢水處理系統所消耗的藥品主要來自處理工業廢水過程中向廢水中投加的PAC、PAM、PFS、NaOH。PAC的投加量為25Kg/d,單價為2. 5 元/Kg,因此PAC的費用為62. 5元/d。PAM的投佳量為0. 63Kg/d,單價為25 元/Kg,因此PAM的費用為15. 8元/d。PFS的投加量為3. 2Kg/d,單價為1. 1元/Kg,因此PFS的費用為3. 5元/d。NaOH的投加量為12. 7Kg/d,單價為2元/Kg,因此NaOH的費用為25. 4元/d。
由此可知,總藥品費用為107. 2元/d。
5. 3 總處理成本
總處理成本為215. 6元/天。
6 本廢水處理系統的特點
6. 1 選用高效的處理藥劑、高效的處理設備和簡捷的工藝流程,處理效果大大好于原廢水處理設備。
6. 2 以處理成本低廉的生化工藝代替原廢水處理設施的鹽析、電解工藝,大大節約了藥品消耗量,處理成本大大降低,僅為原處理成本的十幾分之一。
6. 3 對整個廢水處理系統中最重要的參數Ph值采用自控設備進行控制,有效地提高了處理系統的處理效果,有效地降低了藥品消耗。
6. 4 廢水經提升后,后續處理工藝均采用重力自流式,節約電耗,簡化了操作流程。(龔麗雯，深圳市龍崗區自來水有限公司)
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