有機(jī)顏料生產(chǎn)廢水污染物種類多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,含有較多大分子難降解的基團(tuán),且水量水質(zhì)波動大,COD、有機(jī)氮、鹽分濃度較高,屬于典型的難降解有機(jī)廢水。目前,對于顏料廢水的治理主要采用厭氧+好氧為主的生化法,預(yù)處理和深度處理最常用的是混凝沉淀和Fenton氧化,其他還包括化學(xué)沉淀、過濾、吸附、電解、膜分離等。
河北省某化工企業(yè)主要生產(chǎn)有機(jī)顏料,在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量有機(jī)顏料廢水。本工程基于顏料生產(chǎn)企業(yè)的要求,以及段云霞等的研究成果,根據(jù)不同水質(zhì)特點(diǎn)分別采取了鐵碳微電解、Fenton氧化、光合細(xì)菌、生化反應(yīng)等工藝對污水進(jìn)行治理,在保證達(dá)標(biāo)排放的前提下,最大程度降低了運(yùn)行成本。工程調(diào)試完成后,整個(gè)污水治理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,各項(xiàng)出水指標(biāo)優(yōu)于預(yù)期要求。
一、水質(zhì)水量分析
河北省某化工企業(yè)主要生產(chǎn)有機(jī)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(zhì)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(jié)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(chǎn)品洗水,主要污染物為COD、SS等。根據(jù)廢水水質(zhì)不同先分質(zhì)處理,再合并處理。最終處理出水執(zhí)行《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ343—2010)的B等級標(biāo)準(zhǔn)。各類廢水水質(zhì)水量如表1所示。
表1廢水水質(zhì)和水量
二、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(jù)4類廢水水質(zhì),采取不同的方式進(jìn)行處理,最后混合進(jìn)入生化系統(tǒng)。高濃度廢水A首先匯入1#集水池,然后經(jīng)提升泵進(jìn)入1#Fenton池進(jìn)行氧化預(yù)處理,隨后進(jìn)入調(diào)節(jié)池。低濃度廢水C直接進(jìn)入調(diào)節(jié)池。高濃度廢水B首先匯入2#集水池,然后經(jīng)提升泵進(jìn)入鐵碳微電解池。
鐵碳微電解工藝主要是利用設(shè)備中填充的鐵碳微電解填料中鐵和碳產(chǎn)生的“原電池”效應(yīng)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(huán)等難降解物質(zhì),能起到破環(huán)斷鏈,將難降解物質(zhì)變?yōu)槿菀捉到馕镔|(zhì),增強(qiáng)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(jìn)入鐵碳微電解池。
鐵碳微電解池內(nèi)安裝高質(zhì)量鐵碳填料,在處理過程中不產(chǎn)生板結(jié)和鈍化。鐵碳微電解池出水含大量的Fe2+,進(jìn)入2#Fenton池后加入H2O2可以發(fā)生Fenton氧化反應(yīng),進(jìn)一步去除廢水中的污染物,然后匯入調(diào)節(jié)池。3類廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池混合后進(jìn)入?yún)捬醭兀趨捬蹙饔孟聦⒏叻肿游镔|(zhì)斷鏈和開環(huán),進(jìn)一步提高廢水的可生化性,對COD也有一定的去除率。
廢水經(jīng)過厭氧池處理后進(jìn)入PSB(photo synthetic bacteria)反應(yīng)池,利用光合細(xì)菌進(jìn)一步降低廢水中的COD和氨氮。光合細(xì)菌在自然界中分布廣,既可以在有光照射無氧環(huán)境中生存,也可以在無光照有氧環(huán)境中生存。PSB反應(yīng)池是通過投加特殊的光合細(xì)菌對污水進(jìn)行處理,對高濃度有機(jī)廢水具有明顯的優(yōu)勢。
在PSB反應(yīng)池中安裝大夾片填料利于光合細(xì)菌固著生長,可減少其流失。本工程廢水含鹽量很高,可以發(fā)揮PSB耐高鹽的特點(diǎn),在無光照有氧環(huán)境中對廢水進(jìn)行治理。PSB反應(yīng)池出水經(jīng)A/O池進(jìn)一步去除有機(jī)物和氮元素,然后與稀廢水D混合進(jìn)入接觸氧化池。接觸氧化池出水達(dá)標(biāo)排放,進(jìn)入城市下水道。
三、主要構(gòu)筑物與設(shè)備參數(shù)
1、集水池
集水池2座,鋼砼結(jié)構(gòu),內(nèi)襯防腐材料。1#集水池有效容積50m3,2#集水池有效容積100m3。每池安裝污水提升泵2臺(1用1備),型號IHF65-50-125,P=3kW;池底布設(shè)穿孔曝氣管1套,安裝電磁流量計(jì)1臺。
2、鐵碳微電解池
鐵碳微電解池1座,鋼砼結(jié)構(gòu),內(nèi)襯防腐材料,有效容積40m3。池內(nèi)安裝鐵碳微電解填料25m3,池底安裝曝氣管道,與生化系統(tǒng)共用風(fēng)機(jī),鼓風(fēng)量450L/min。
3、Fenton氧化池
Fenton氧化池2座,鋼砼結(jié)構(gòu),內(nèi)襯防腐材料。1#Fenton池有效容積20m3,2#Fenton池有效容積40m3。兩池共用酸、堿、硫酸亞鐵、雙氧水、PAM投加設(shè)備。
4、調(diào)節(jié)池
調(diào)節(jié)池1座,鋼砼結(jié)構(gòu),有效容積1200m3。污水提升泵2臺(1用1備),型號IHF80-65-125,P=5.5kW;池底安裝穿孔曝氣管1套。
5、厭氧池
厭氧池1座,鋼砼結(jié)構(gòu),有效容積1600m3。潛水?dāng)嚢杵?臺,型號QJB7.5/12,P=7.5kW,轉(zhuǎn)速480r/min。
6、厭氧沉淀池
厭氧沉淀池1座,鋼砼結(jié)構(gòu),有效容積75m3,水力停留時(shí)間4.2h,水力表面負(fù)荷1.2m3/(m2˙h)。安裝污泥回流泵2臺(1用1備),型號80ZW65-25,P=7.5kW。
7、PSB反應(yīng)池
PSB反應(yīng)池4座,鋼砼結(jié)構(gòu),總有效容積1760m3。安裝大夾片填料1100m3。HSR125型三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)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(jié)構(gòu),有效容積100m3,水力停留時(shí)間3.7h,水力表面負(fù)荷1.4m3/(m2˙h)。安裝污泥回流泵2臺(1用1備),型號80ZW65-25,P=7.5kW。
9、A池
A池2座,鋼砼結(jié)構(gòu),有效容積600m3。HSR150型三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)3臺(2用1備),與O池共用,安裝大夾片填料360m3。
10、O池
O池2座,鋼砼結(jié)構(gòu),有效容積480m3。鼓風(fēng)機(jī)與A池共用,安裝小夾片填料300m3。
11、二沉池
二沉池1座,鋼砼結(jié)構(gòu),有效容積120m3,水力停留時(shí)間4.5h,水力表面負(fù)荷1.36m3/(m2˙h)。安裝污泥回流泵2臺(1用1備),型號80ZW65-25,P=7.5kW。
12、接觸氧化池
接觸氧化池4座,鋼砼結(jié)構(gòu),有效容積1200m3。HSR150型三葉羅茨鼓風(fēng)機(jī)2臺,安裝大夾片填料750m3。
13、終沉池
終沉池2座,鋼砼結(jié)構(gòu),有效容積150m3,水力停留時(shí)間4.2h,水力表面負(fù)荷0.68m3/(m2˙h)。安裝污泥回流泵2臺(1用1備),型號80ZW65-25,P=7.5kW。
14、污泥濃縮池
污泥濃縮池2座,鋼砼結(jié)構(gòu),有效容積275m3。污泥泵3臺(2用1備),規(guī)格:Q=30m3/h,H=18m,P=4kW。
四、工程調(diào)試及運(yùn)行結(jié)果
1、工程調(diào)試
廢水處理工程設(shè)計(jì)階段對高濃度廢水進(jìn)行了鐵碳微電解和Fenton氧化小試試驗(yàn),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(dá)到30%,廢水B的COD去除率達(dá)到50%的最佳藥劑投加量和反應(yīng)時(shí)間,以此指導(dǎo)現(xiàn)場調(diào)試。生化處理部分在廢水處理工程建成后直接現(xiàn)場調(diào)試。
高濃度廢水A加硫酸調(diào)節(jié)pH為3~4后進(jìn)入1#Fenton池,向池內(nèi)投加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%的硫酸亞鐵和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的雙氧水,氧化4h,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(jìn)鐵碳微電解池,控制微電解反應(yīng)4h,氣水比3:1。鐵碳微電解池出水加酸調(diào)節(jié)pH=3后進(jìn)入Fenton氧化池,補(bǔ)充質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的雙氧水,F(xiàn)enton氧化4h。Fenton氧化池出水加石灰調(diào)節(jié)pH=8.5。在上述條件下,COD去除率可以達(dá)到50%。
廢水A、B、C混合后進(jìn)入?yún)捬醭?,通過厭氧菌作用提高廢水的可生化性。調(diào)試過程中控制COD容積負(fù)荷在0.3kg/(m3˙d),根據(jù)m(COD):m(N):m(P)-200:5:1,適當(dāng)投加營養(yǎng)元素。
企業(yè)購買PSB混合菌種后自行培養(yǎng)馴化。調(diào)試過程中定期投加菌種,補(bǔ)充光合細(xì)菌的流失。調(diào)試初期投加營養(yǎng)劑,增加廢水的可生化性,并激活光合細(xì)菌的活性。PSB系統(tǒng)調(diào)試初期進(jìn)水COD控制在1000mg/L以下,后續(xù)進(jìn)水COD逐漸提高到6000mg/L左右。經(jīng)過2個(gè)月的時(shí)間,完成了PSB反應(yīng)池的調(diào)試。水力停留時(shí)間44h,進(jìn)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(diào)試階段,A池投加40t,O池投加20t,接觸氧化池投加60t,共分2次添加。首先將低濃度廢水C和稀廢水D引入系統(tǒng),并增加少量糞便污水。前3天控制曝氣8h,停機(jī)4h,后續(xù)逐步減少停機(jī)時(shí)間直至連續(xù)曝氣,A池溶解氧控制在0.5mg/L,O池溶解氧控制在2mg/L。
培菌過程中觀察生物相和進(jìn)出水的變化,經(jīng)過調(diào)試,確定A/O系統(tǒng)污水回流比控制在200%效果最佳。A/O系統(tǒng)污泥回流比控制在70%,主要回流到A池,根據(jù)污泥濃度變化,污泥也可少量回流到O池。接觸氧化池在調(diào)試期間保持終沉池污泥回流,調(diào)試完成后終沉池污泥不再回流,直接進(jìn)污泥濃縮池。
每天產(chǎn)生的305t稀廢水D,根據(jù)調(diào)試情況,部分可作為厭氧池或PSB生物反應(yīng)池濃度控制調(diào)配用水。
2、運(yùn)行結(jié)果
廢水處理工程建成后,經(jīng)過調(diào)試,運(yùn)行情況良好,出水水質(zhì)達(dá)到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ343—2010)的B等級標(biāo)準(zhǔn)。出水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)見表2,表中數(shù)據(jù)為多次檢測平均值。
表2各單元處理效果及排放標(biāo)準(zhǔn)
五、運(yùn)行成本分析
電費(fèi):電價(jià)0.7元/(kW˙h),電費(fèi)成本2.82元/m3。人工費(fèi):3人,平均每人3000元/月,人工成本0.32元/m3。藥劑費(fèi):聚丙烯酰胺消耗量0.1kg/m3,聚丙烯酰胺成本0.86元/m3;雙氧水消耗量10kg/m3,雙氧水成本3.10元/m3;硫酸亞鐵消耗量1kg/m3,硫酸亞鐵成本0.17元/m3;硫酸消耗量1kg/m3,硫酸成本0.17元/m3;鐵碳微電解填料消耗量0.4kg/m3,填料成本1.17元/m3;液堿消耗量7kg/m3,液堿成本1.94元/m3;復(fù)配劑消耗量0.5kg/m3,復(fù)配劑成本3.5元/m3;營養(yǎng)劑成本0.8元/m3;PSB系統(tǒng)光合細(xì)菌培養(yǎng)成本0.3元/m3;自來水成本0.13元/m3。綜合電費(fèi)、人工費(fèi)、藥劑費(fèi),總運(yùn)行成本15.28元/m3。
六、結(jié)論
顏料生產(chǎn)過程排放的廢水種類非常多,且水質(zhì)差異比較大,本項(xiàng)目共產(chǎn)生16股廢水,根據(jù)各股廢水特點(diǎn)合并為4大類,分別采取不同的預(yù)處理措施后進(jìn)入生化處理系統(tǒng)。廢水經(jīng)處理后,出水pH=7.5,COD≤120mg/L,NH3-N≤3mg/L,TN≤13mg/L,遠(yuǎn)低于《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ343—2010)的B等級標(biāo)準(zhǔn)。噸水運(yùn)行成本15.28元。
本工藝對于有機(jī)顏料廢水的治理具有較為明顯的優(yōu)勢,其充分利用了部分廢水pH較低的特點(diǎn)進(jìn)行鐵碳微電解和Fenton氧化,降低了廢水COD,并提高了B/C,利于后續(xù)生化處理。分類預(yù)處理可有效減少廢水處理設(shè)施設(shè)備的投資,同時(shí)減少了藥劑投加量和運(yùn)行成本。PSB對難降解廢水,尤其含苯系物和染料類廢水的治理具有明顯的優(yōu)勢。工藝最后采用A/O和接觸氧化保證了出水達(dá)標(biāo)。本工藝設(shè)計(jì)合理,處理成本不高,系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,可以為有機(jī)顏料廢水或者含有硝基、苯環(huán)、胺類等難降解物質(zhì)廢水的治理提供借鑒。
(來源:《工業(yè)水處理》2018年第2期,標(biāo)題:顏料廢水治理工程實(shí)例,作者:王仲旭參考文獻(xiàn)略
來源:工業(yè)水處理 王仲旭
特此聲明:
1. 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)。
2. 請文章來源方確保投稿文章內(nèi)容及其附屬圖片無版權(quán)爭議問題,如發(fā)生涉及內(nèi)容、版權(quán)等問題,文章來源方自負(fù)相關(guān)法律責(zé)任。
3. 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題,請?jiān)谧髌钒l(fā)表之日內(nèi)起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)益。