混凝-厭氧-好氧工藝處理涂料廢水
摘要：采用混凝-厭氧-好氧工藝處理廣州某涂料生產(chǎn)廠的水性涂料廢水、其它生產(chǎn)廢水和生活污水的混合廢水，運行結(jié)果表明：當水性涂料廢水原水中CODCr、BOD5和SS 的質(zhì)量濃度分別為10 000 ～ 60 000、1 000 ～ 4 000、5 000 ～ 20 000 mg/L 時，經(jīng)處理后出水CODCr、BOD5和SS 的質(zhì)量濃度分別小于或等于90、20、60 mg/L，達到廣東省地方標準DB44/26—2001《水污染物排放限值》第二時段一級標準的要求。
關(guān)鍵詞：混凝；生物接觸氧化；涂料廢水
1 工程概況
廣州某涂料生產(chǎn)企業(yè)主要生產(chǎn)水性涂料、溶劑型涂料和粉體涂料，其中溶劑型涂料和粉體涂料的生產(chǎn)過程不產(chǎn)生廢水，水性涂料的生產(chǎn)過程產(chǎn)生工藝洗桶水（15 m3/d）。該工藝洗桶水中CODCr、BOD5和SS 的質(zhì)量濃度分別為10 000 ～ 60 000、1 000 ～4 000、5 000 ～ 20 000 mg/L，經(jīng)混凝預(yù)處理后與生活污水、洗衣廢水等混合，總水量為80 m3/d，進一步采用混凝-厭氧-好氧工藝進行處理，處理后出水水質(zhì)達到廣東省地方標準DB 44/26—2001《水污染物排放限值》第二時段一級標準的要求。
2 工藝設(shè)計
2．1 水量水質(zhì)
設(shè)計進、出水水量、水質(zhì)見表1 。
表1 設(shè)計進、出水水量水質(zhì)
.jpg) |
2．2 水質(zhì)特點
生產(chǎn)廢水間歇排放，主要污染物為鈦白粉、助劑、輕質(zhì)碳酸鈣、滑石粉、顏料色漿等無機物，和大量的乳液、苯乙烯、丙烯酸及增稠劑、分散劑、表面活性劑等有機物，主要特征如下［1］：
（1）含有多種無機固體微粒，顆粒直徑小，分散性好，難以沉降，并且含固量高，呈粘稠狀，易堵塞設(shè)備和管道；
（2）生產(chǎn)廢水中存在眾多呈凝膠狀態(tài)的有機物質(zhì)，CODCr和BOD5濃度高，尤其是工藝洗桶水的污染物濃度很高；
（3）廢水的可生化性較差，m（BOD5）／m（CODCr）值一般小于0．30。
2．3 工藝流程
2．3．1 工藝方案的選擇
該廢水的處理主要在于去除高濃度的SS 和CODCr，一般宜先通過預(yù)處理去除SS，再用微生物工藝去除CODCr。原水的SS 以乳膠狀態(tài)分散在水中，同時水中還存在各種表面活性劑和高分子有機物，所以先采用混凝工藝進行預(yù)處理。經(jīng)預(yù)處理后，出水的可生化性仍較差，后續(xù)可采用厭氧與好氧結(jié)合的生物處理工藝。
2．3．2 工藝參數(shù)的確定
主要工藝參數(shù)包括混凝單元的加藥量和生物處理單元的水池容積。
（1）混凝單元加藥量的確定：分別選用FeSO4、聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）作為混凝劑，陰離子型PAM 和陽離子型PAM 作為助凝劑，以不同的投加量，作燒杯試驗。得到最佳混凝條件為PAC 投加量為3 000 mg/L，陰離子型PAM（記為PAM－）投加量為200 mg/L，pH 值為7．5，原水CODCr的平均質(zhì)量濃度為23 000 mg/L 時，混凝后上清液CODCr的平均質(zhì)量濃度為3 200 mg/L。
（2）微生物處理工藝水池容積的確定：為了確定該廢水的生化處理系統(tǒng)水池容積，調(diào)查了珠三角地區(qū)3 家正在運行的類似廢水處理系統(tǒng)。這3 家廢水處理系統(tǒng)均以處理水性涂料生產(chǎn)廢水為主，調(diào)查時忽略其它廢水，只以水性涂料生產(chǎn)廢水（即本文的工藝洗桶水）計算HRT 和CODCr負荷。調(diào)查結(jié)果見表2。由表2 可知，本廢水站的厭氧池和好氧池的CODCr容積負荷分別取0．61 和0．15 kg/（m3·d）。
表2 廢水處理工藝調(diào)查結(jié)果
.jpg) |
注：①采用混凝沉淀工藝；②未加藥劑直接用板框壓濾機過濾。
2．3．3 工藝流程及說明
最終確定廢水的工藝流程見圖1。
.jpg) |
圖1 工藝流程
工藝洗桶水先就近在產(chǎn)生地點收集，然后經(jīng)氣動隔膜泵輸送至較遠的廢水處理站的混凝沉淀池，設(shè)置管道清洗的自來水泵，以防止顆粒物堵塞管道；炷恋沓夭捎瞄g歇處理的方法，每收集一池水后，加入PAC 進行混凝反應(yīng)，30 min 后再加入PAM 進一步反應(yīng)；炷磻(yīng)后靜置沉淀，上清液排入調(diào)節(jié)池，污泥則排入污泥池。
調(diào)節(jié)池收集混凝沉淀池的上清液、生活污水和其它工藝廢水，該混合廢水經(jīng)提升進入二級混凝池，加入PAC 和PAM 進行混凝反應(yīng)，再進入沉淀池進行固液分離。分離后的上清液進入中間池。
中間池廢水經(jīng)提升后依次進入?yún)捬醭睾秃醚醭胤謩e進行厭氧和好氧生化反應(yīng)，最后在二沉池中分離去除懸浮物，出水進入清水池。清水可用于清洗污泥壓濾機等。
混凝沉淀池和沉淀池排放的污泥，以及二沉池的污泥被收集到污泥池中，用帶式污泥壓濾機進行脫水處理。脫水后產(chǎn)生的污泥泥餅委外處理。
2．4 主要構(gòu)筑物及設(shè)備
（1）集水池
集水池有效容積為15 m3。內(nèi)設(shè)2 臺氣動隔膜泵，口徑為40 mm，Q為15 m3/h，H為30 m，耗氣量為30 L/s。池底設(shè)有穿孔管壓縮空氣攪拌系統(tǒng)。廢水輸送管采用DN 50 mm 的PVC 管，流速為2 m／ s，采用室外明敷方式，便于堵塞時的檢修。
另設(shè)1 套管道清洗系統(tǒng)，包括1 個2 000 L 的PE 桶和1 臺管道清洗泵（Q為15 m3/h，H為30 m，N為3．7 kW）。PE 桶內(nèi)放入自來水，儲水量相當于廢水輸送管容積的3 倍，在每次輸送完廢水后，啟動管道清洗泵對管道內(nèi)部進行清洗。
（2）混凝沉淀池
混凝沉淀池采用圓形鋼制水池，總尺寸為Φ 3．0 m×5．0 m，有效容積為20 m3。池內(nèi)設(shè)有穿孔管空氣攪拌系統(tǒng)，排泥管設(shè)有壓縮空氣反吹管。
采用計量泵投加NaOH，Q為1．7 L／min。各設(shè)1 臺不銹鋼離心泵投加PAC 和PAM，Q為4 m3/h，H為8 m，N為0．25 kW。PAC 和PAM 的投加量分別為3 000 和200 mg/L。
NaOH 儲藥罐容積為1 000 L。PAC 和PAM 配藥罐均用1 500 L 的PE 罐，內(nèi)設(shè)空氣攪拌溶藥系統(tǒng)。儲藥罐和配藥罐均與二級混凝系統(tǒng)共用。
（3）調(diào)節(jié)池
有效容積為65 m3，HRT為18 h。進水口設(shè)機械格柵，池內(nèi)設(shè)有穿孔管空氣攪拌系統(tǒng)。配潛水提升泵，Q為10 m3/h，H為10 m，N為0．75 kW，設(shè)計提升水量為3．5 m3/h。
（4）二級混凝池
分成2 格，每格有效容積為4m3，HRT為1 h。池內(nèi)設(shè)有穿孔管空氣攪拌系統(tǒng)。采用計量泵投加NaOH，Q為0．25 L／min，由pH 計控制pH 值為8。
采用1 臺計量泵投加PAC，Q為1．7 L／min，投加量為200 mg/L。采用1 臺齒輪泵投加PAM，Q為1．1 m3/h，投加量為20 mg/L。
（5）沉淀池
豎流式沉淀池，表面積為5．8 m2，表面負荷為0．6 m3/（m2·h）。重力排泥。
（6）中間池
有效容積為50 m3，HRT為16 h。配潛水提升泵，Q為6 m3/h，H為12 m，N為0．75 kW。
（7）厭氧池
UASB 形式，尺寸為6．4 m×3．0 m×4．5 m，有效容積為80 m3，HRT為24 h。配脈沖罐、池底布水管、三相分離器。
（8）好氧池
生物接觸氧化池，尺寸為6．0 m×5．0 m×4．5m，有效容積為120 m3，HRT為36 h。采用組合填料，高度為2．5 m，體積為75 m3。
配2 臺（1 用1 備）羅茨鼓風(fēng)機進行曝氣，Q為10 m3／min，P為49 kPa，N為15 kW。池內(nèi)布置穿孔管曝氣系統(tǒng)。
（9）二沉池
豎流式沉淀池，表面積為5．8 m2，表面負荷為0．6 m3/（m2·h）。重力排泥，氣提將部分污泥回流到好氧池。
（10）清水池和排水計量槽
清水池有效容積為30 m3。排水計量槽設(shè)置巴歇爾槽的超聲波明渠流量計。
（11）污泥處理系統(tǒng)
污泥脫水機采用0．75 m帶寬的帶式壓濾機。污泥輸送泵采用1 臺氣動隔膜泵，口徑為50 mm，Q為6 m3/h，H為30 m，耗氣量為6 L/s。污泥進入壓濾機前加入0．05% 的陽離子型PAM，投加泵采用1 臺齒輪泵，Q為0．1 ~ 1．0 m3/h（一般用0．32m3/h）。網(wǎng)帶清洗水取自清水池，用1 臺臥式離心泵，Q為7．9 m3/h，H為60 m，P為5．5 kW。另設(shè)皮帶輸送機將污泥輸送到室外的儲泥袋中。
3 運行效果
該工程于2011 年5 月建成，2 個月后完成系統(tǒng)調(diào)試。自2011 年10 月后，平均處理工藝洗桶水量為15 m3/d，總水量為65 m3/d，處理后出水水質(zhì)優(yōu)于DB 44/26—2001 第二時段一級標準。各處理單元出水CODCr平均濃度見表3。
由表3 可知，水性涂料廢水的處理主要依靠混凝沉淀單元，該單元在去除懸浮物的同時，也能去除大量的CODCr。從運行結(jié)果可以看到，經(jīng)混凝后，工藝洗桶水CODCr的平均質(zhì)量濃度從27 700mg/L 降到6 960 mg/L，而綜合廢水（調(diào)節(jié)池）CODCr的平均質(zhì)量濃度從1 760 mg/L 降到314 mg/L，去除率分別達到75％和82％。由于混凝沉淀單元去除了絕大部分的CODCr，使生物系統(tǒng)的負荷非常低，所以達到了非常好的出水效果。
表3 各處理單元出水CODCr平均濃度 mg·L-1
.jpg) |
4 問題及解決措施
該廢水站廢水中懸浮物濃度非常高，沉淀后結(jié)成僵硬的塊狀，易堵塞水池和設(shè)備。因此，所有與污泥有關(guān)的設(shè)備和設(shè)施均應(yīng)考慮采取防止污泥結(jié)塊和堵塞的措施。一級混凝沉淀池采用間歇運行的方式，每次處理后均把池內(nèi)的污泥排空，解決了污泥沉積的問題。二級混凝沉淀池連續(xù)運行，雖然污泥斗設(shè)計成傾角為60°，每60 min 排泥1 次，但仍然有大量污泥沉積和結(jié)塊，需每2 ～ 4 周進行一次排空清理。因此，連續(xù)運行的沉淀池不宜用集泥斗排泥，而宜用刮泥機，或改用氣浮工藝。污泥池內(nèi)在沒有穿孔管曝氣的地方也有污泥沉積，因此宜布置間距較小的穿孔管曝氣裝置。污泥泵宜采用氣動隔膜泵。
5 結(jié)語
（1）水性涂料生產(chǎn)廢水具有水量小、濃度高的特點，采用混凝-厭氧-好氧的處理工藝，在混凝段PAC、PAM 的投加量分別約為3 000、200 mg ／L，厭氧池和好氧池的CODCr容積負荷分別為0．61和0．15 kg/（m3·d）的條件下，能保證出水達標。
（2）該工藝需要特別注意因污泥在管道、水池中沉積而造成的管道堵塞問題。
參考文獻：
［1］張漢興，姚際衡，葛梅．涂料廢水處理工藝研究［J］．上；，2005，30（7）：3－5．
作者簡介：陳詠波（1979－），男，廣東汕頭人，工程師，本科，主要從事工業(yè)廢水處理工程的工藝設(shè)計。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
