水溶性胶黏剂生产废水处理工程实例

董希青，袁金秀，崔 鑫

（潍坊科技学院，山东半岛卤水资源高值化绿色化综合利用工程技术研发中心，山东省海洋精细化工绿色化高值化工程技术研究中心，山东寿光262700）

某电子材料有限公司主要以丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、过硫酸铵、尿素、乳化剂和氨水等为原料生产水溶性胶黏剂，在生产过程中会产生水溶性胶黏剂废水，该废水有机物含量较高、成分复杂、可生化性较差且间歇排放，属较难处理的工业废水。基于该生产企业的要求及相关的研究成果，并根据该废水的水质特点，确定采用Fenton氧化+混凝沉淀+UASB+生物滤池的组合工艺对其进行处理。

1 工程进出水水质和水量

废水主要来自胶黏剂生产用软水制备树脂再生废水、聚合反应釜及乳化缸清洗废水、地面和设备清洗废水，废水总量大约为120 t/d。处理出水水质需达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的三级标准（氨氮执行二级标准）。工程进出水水质如表1所示。

2 处理工艺流程

废水处理工艺流程如图1所示。

表1 工程进出水水质

图1 废水处理工艺流程

废水首先进入调节池均和水质水量，然后经提升泵1进入Fenton池，通过加药装置1加入硫酸亚铁和双氧水进行Fenton氧化预处理，以提高废水的可生化性。Fenton池出水自流进入混凝沉淀池，通过加药装置2加入NaOH、PAC和PAM进行絮凝沉淀反应，去除部分COD和大部分SS。混凝沉淀池出水自流进入中间池，在中间池内进行混合、均化，然后经提升泵2进入UASB，进行厌氧分解，去除大部分COD及部分氨氮。UASB出水进入生物滤池，通过好氧微生物的作用进一步去除污染物。生物滤池出水进入贮水池，部分出水作为生物滤池反冲洗用水，反冲洗出水回流至调节池；其余出水经标准排口排放至园区污水处理厂。来自混凝沉淀池、UASB的污泥排入污泥池，沉淀浓缩后上清液回流至调节池，浓缩污泥用脱水机压滤脱水，干污泥委外处置。调节池、生物滤池由工艺鼓风机提供所需的空气，反洗空气由反洗风机提供。

3 主要构建物

主要构建物及设计参数见表2。

表2 主要构建物及设计参数

4 工程调试及运行结果

4.1 工程调试

4.1.1 预处理调试

在废水处理工程设计阶段对废水进行了Fenton氧化小试实验，综合考虑排放要求及运行成本，最终确定了Fenton氧化的最佳条件，即在Fenton池内通过加酸调节废水pH至3~4，然后加入质量分数为0.25%的硫酸亚铁和质量分数为0.5%的双氧水，搅拌反应2.5 h后，加碱调节pH至8左右。在混凝沉淀池内加入质量分数为0.1%的PAC和质量分数为0.002 5%的PAM。通过预处理，提高了废水的可生化性。预处理后出水COD平均为3 520 mg/L，氨氮平均为30.1 mg/L，COD、氨氮去除率分别为36%、42.1%。

4.1.2 UASB调试

UASB污泥选用城市污水处理厂脱水后的消化污泥，含水率约为80%。UASB有效容积为480 m3，投加消化污泥量按20 kg/m3，干污泥总量为9.6 t，湿污泥量约为48 t。UASB投加污泥后进行35 d的驯化。调试过程初期，COD容积负荷控制在0.3～0.5 kg/（m3·d），由于废水缺磷，按照m（COD）∶m（N）∶m（P）=100∶5∶1 适当投加磷营养源。定期监测 COD 和VFA，当COD去除率达到80%时，逐步提升负荷，直至设计负荷 0.88～1.3 kgCOD/（m3·d），后续进水 COD逐渐提高至5 500 mg/L。经过2个半月的时间，完成UASB调试，HRT为36 h。之后进入稳定运行阶段，出水COD平均为635 mg/L，COD去除率为82%左右。

4.1.3 生物滤池调试

生物滤池共4格，并联运行，所加填料为球形陶粒，滤料层厚度为3.0 m，填料体积为30 m3。生物滤池采用自然挂膜法，按照设计风量的50%对生物滤池进行曝气，同时按照设计流量的20%进行进水。滤池在连续闷曝24 h后开始进水，并控制进水COD保持在300~350 mg/L，DO在2.5 mg/L左右，进水COD 负荷在 3.5~4 kg/（m3·d）。 然后按废水量的 10%逐步增加进水量，同时增大曝气量，监测COD浓度的变化情况，并观察生物膜的生长情况。在生物滤池运行一段时间后，需要采用气水联合对滤池进行反冲洗，气洗强度为 10～15 L/（m2·s），水洗强度为 4～5 L/（m2·s），反冲洗时间控制在 15 min 左右。 每隔 3~5天需要进行1次反冲洗，反洗出水回流至调节池。稳定运行后，出水COD平均为350 mg/L，氨氮平均为22.4 mg/L，COD、氨氮去除率分别为44.9%、22.7%。

4.2 运行效果

废水处理工程建成后，经过3个月调试达到了设计负荷，运行情况良好，处理出水可以达到污水处理厂进水接管标准。稳定运行4个月后，进行竣工验收，某监测公司对工程出水连续监测5 d，表3为5 d检测的平均值。

表3 各单元出水水质

运行结果表明，经Fenton氧化和混凝沉淀预处理后，出水COD为3 520 mg/L，预处理COD总去除率为36%，达到了比较好的效果。Fenton氧化可将大分子有机物转化为小分子有机物，B/C由原来的0.18提高至0.35，提高了废水可生化性，保证了后续生化处理工艺的有效运行。整个系统的COD总去除率达到93.6%，出水COD平均为350 mg/L，对于COD的去除，UASB和生物滤池的生化处理起了主导作用。

废水经预处理后，氨氮有一定的降解，预处理氨氮总去除率为42.1%。由于反应中生成的·OH具有强氧化性，在氧化降解有机物的同时氧化了氨氮。UASB对氨氮没有明显的去除效果，氨氮浓度基本保持不变。生物滤池对氨氮有一定的降解效果。整个系统的氨氮总去除率达到56.9%，出水氨氮平均为22.4 mg/L，对于氨氮的去除，物化预处理起了主导作用。

废水经预处理后，SS明显降低，SS去除率为75.7%。整个系统的SS总去除率达到89.5%，出水SS平均为315 mg/L，处理效果较好。

5 技术经济指标

本项目为某电子材料有限公司的新建废水处理项目，总投资共计199万元。不计折旧费，运行费用主要包括电费、药剂费及污泥处置费、人工费。平均日电耗约 442 kW·h，电价以 0.8 元/（kW·h）计，则需电费2.94元/m3；在运行中需要加酸、氢氧化钠、PAC、PAM、硫酸亚铁和双氧水等药剂，药剂费用约为3.0元/m3；产生干污泥（含水率80%）约60 kg/d，需污泥处置费0.2元/m3；人工费为0.66元/m3，运行费用合计约为6.8元/m3。

6 结论

水溶性胶黏剂生产废水水质波动大，可生化性差，经Fenton氧化+混凝沉淀+UASB+生物滤池的组合工艺处理后，最终出水COD平均为350 mg/L，氨氮平均为22.4 mg/L，SS平均为315 mg/L，各项指标均满足《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的三级标准（氨氮满足二级标准）。该工艺运行稳定，污染物去除效果显著，运行成本约为6.8元/m3。