某涂料企业综合废水处理工程设计
2022-11-17马千里卢扬王语萌
马千里, 卢扬, 王语萌
(北控中科成环保集团有限公司成都分公司, 成都 610031)
某涂料公司拟在某工业集中发展区建设生产基地, 规划一期规模为木器涂料22 000 t、 建筑涂料34 000 t、 万能胶6 000 t、 固化剂3 000 t、 树脂5 000 t(中间产品), 共计70 000 t。
该公司排放废水由生产废水和生活污水组成,共计300 m3/d。 其中生产废水主要由树脂、 固化剂车间的反应废水(高浓度、 油性废水)和建筑涂料车间设备清洗废水(低浓度、 水性废水)组成, 废水中主要含树脂、 醇、 苯、 酯、 颜料粉末和增稠剂等污染物质, 具有成分复杂、 水质波动大、 COD 和SS浓度高、 可生化性差等特点, 处理难度大, 投资成本高, 不易实现达标排放。 本文分析了涂料废水的水质特性, 确定了处理工艺流程和主要设计参数,给出了工程运行效果、 投资和运行成本, 以期为同类废水的处理提供参考。
1 设计水量、 水质
根据企业规模预测, 树脂、 固化剂废水设计水量为1 m3/h, 建筑涂料废水设计水量为5 m3/h, 包含生活污水在内的综合废水设计水量为12.5 m3/h。
根据业主提供的水质资料及取样检测结果, 树脂、 固化剂废水与建筑涂料废水均为可生化性差、难处理废水。 树脂、 固化剂废水COD 浓度高, 且含有大量具有微生物毒性的有机溶剂; 建筑涂料废水COD 浓度相对较低, 但SS 含量较高、 水量相对较大。 本项目废水经处理后出水达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》三级标准及主要污染物纳管标准后排入污水处理厂。
本项目主要设计进出水水质如表1 所示。
表1 设计进出水水质Tab. 1 Design influent and effluent water quality
2 废水处理工艺流程确定
2.1 工艺方案的选择
目前, 国内外涂料废水的主要处理方法仍为混凝沉淀(气浮)法、 高级氧化法和生物法等, 在实际应用中大都采用上述处理方法的组合工艺[1]。 混凝沉淀(气浮)法药剂消耗大, 出水难达标, 通常作为预处理使用。 生物法可以有效去除废水中有机物、氮、 磷等, 处理费用低廉, 但对难降解有机物的去除效果不理想, 因此常与高级氧化法组合使用。 高级氧化法是基于产生的·OH 和其他一些氧化性物质, 把难降解的大分子有机物分解成小分子物质或无毒物质, 提高废水的可生化性。
陈永波[2]采用混凝-厌氧-好氧工艺对水性涂料废水进行处理, 出水达到DB44/ 26—2001《水污染排放限值》第二阶段一级标准; 陈绍伟等[3]用混凝沉淀-芬顿催化氧化-活性炭吸附组合工艺对某涂料厂车间生产废水进行处理, 最终出水COD 质量浓度小于100 mg/L; 胡进[4]采用混凝气浮-水解酸化-生物接触氧化组合工艺对水性涂料废水进行试验研究, 出水达到GB 8978—1996 二级标准; 左红影等[5]采用混凝沉淀-气浮-一段生物接触氧化-二段生物接触氧化工艺处理涂料废水, 出水达到DB44/ 26—2001 第二时段一级标准。
根据本项目原水水质特点, 针对建筑涂料废水与树脂、 固化剂废水的差异, 采用了分流预处理的设计思路。 建筑涂料废水具有污染物浓度相对较低、 SS 浓度较高的特点, 采用污泥调理-板框压滤-调节池-混凝气浮的组合工艺, 去除废水中部分难降解有机物和绝大部分SS、 色度和浊度, 减轻后续废水处理设施负担。 针对污染物浓度高、 可生化性差、 有机溶剂含量高的树脂、 固化剂废水,采用调节池-隔油沉淀-pH 调节-铁碳微电解-调节池-混凝气浮的物化预处理, 将树脂、 固化剂废水中的部分大分子难降解有机物进行降解, 改善废水的可生化性。 两类生产废水经过不同的物化预处理后, 与厂区生活污水在综合调节池汇合, 进行水量调节与水质均化后, 采用ABR 厌氧-沉淀-两级生物接触氧化-沉淀的生化处理工艺。 厌氧阶段采用高效厌氧的ABR 反应器, 进一步去除废水中残留的大分子难降解有机物, 并将其转化为小分子易降解有机物、 CH4、 CO2和H2O, 为后续的好氧生化处理创造条件[6]。 好氧阶段采用两级好氧接触氧化工艺, 将污染物转化为CO2和H2O 等稳定无害的无机产物, 保障出水稳定达标排放。
物化单元产生的化学污泥和浮渣排入污泥调理池, 生化单元产生的剩余污泥进入浓缩池浓缩, 均经板框压滤机脱水处理后外运处置。
2.2 工艺流程
废水处理工艺流程如图1 所示。
图1 工艺流程Fig. 1 Process flow
3 主要构筑物及设计参数
(1) 树脂、 固化剂废水调节池。 1 座, 地下钢砼结构, 内部防腐, 尺寸为2.00 m×2.00 m×5.00 m, 有效水深为2.10 m, 水力停留时间约8 h。 设提升泵2 台, 单台流量为2 m3/h, 扬程为10 m, 功率为0.37 kW; 浮球液位开关1 台; 电磁流量计1 台。
(2) 隔油沉淀罐。 1 台, SS304 材质, 地上式,尺寸为φ2.20 m × 3.37 m(含支脚), 筒体高2.50 m, 超高0.25 m, 水力停留时间约8 h。 配套布水器、 集水器、 集油槽、 排泥管各1 套。
(3) pH 调节罐。 1 台, 尺寸为φ0.80 m×1.20 m(不含支脚), 超高0.20 m, 水力停留时间约0.5 h。 调节废水pH 值至2.5 ~3.0。 配套搅拌机1 台,转速为20 ~30 r/min, 功率为0.37 kW; pH 在线监测仪1 台; 硫酸加药装置1 套; 加药计量泵2 台,流量为40 L/h, 压力为0.1 MPa, 功率为40 W。
(4) 铁碳微电解罐。 1 台, SS304 材质, 尺寸为φ2.20 m×3.87 m(含支脚), 筒体高3.00 m, 超高0.25 m, 曝气量为32 m3/h, 风机与接触氧化池共用。 配套布水及布气装置各1 套; 内置高效微电解填料, 5 m3; pH 在线监测仪1 台。
(5) 建筑涂料废水集水池。 1 座, 地下钢砼结构, 尺寸为4.00 m×2.00 m×5.00 m, 有效水深为2.10 m, 水力停留时间约3 h。 配套提升泵2 台,单台流量为10 m3/h, 扬程为10 m, 功率为0.75 kW; 浮球液位开关1 台。
(6) 污泥调理池。 1 座, 地下钢砼结构, 内部防腐, 尺寸为5.87 m × 3.00 m × 3.10 m, 超高0.5 m, 水力停留时间约8 h。 设潜水搅拌机1 台, 功率为1.5 kW; 螺杆泵2 台, 单台流量为8 m3/h, 扬程为60 m, 功率为2.2 kW; 浮球液位开关1 台; 板框压滤机1 台, 过滤面积为60 m2, 滤室总容量为907 L, 过滤压力为0.5 ~1.6 MPa, 功率为2.2 kW。
(7) 建筑涂料废水调节池。 1 座, 地下钢砼结构, 尺寸为5.88 m×3.00 m×3.10 m, 超高0.5 m,水力停留时间约7.5 h。 配套潜水搅拌机1 台, 功率为1.5 kW; 提升泵2 台, 单台流量为10 m3/h,扬程为10 m, 功率为0.75 kW; 浮球液位开关1台; 电磁流量计1 台。
(8) 混凝溶气气浮机。 1 台, 碳钢防腐, 尺寸为4.50 m×1.70 m×1.70 m, 处理能力为5 ~10 m3/h。 pH 中和、 混凝反应、 絮凝反应停留时间各10 min, 溶气气浮停留时间为50 min; 溶气水回流比为30%; 系统总功率为3.87 kW; pH 在线监测仪1台; NaOH、 PAC、 PAM 加药装置3 套, 加药计量泵6 台, 单台流量为40 L/h, 压力为0.1 MPa, 功率为40 W。
(9) 综合调节池。 1 座, 尺寸为4.50 m×2.75 m × 3.10 m, 超高0.5 m, 水力停留时间约2.5 h。配套废水提升泵2 台(1 用1 备), 单台流量为10 m3/h, 扬程为10 m, 功率为0.75 kW; 浮球液位开关1 台; 电磁流量计1 台; 穿孔曝气系统1 套;HJ-25 浸没式汽水混合器1 只。
(10) ABR 厌氧池。 1 座, 钢砼结构, 尺寸为25.00 m×5.00 m×7.00 m; 有效容积为750 m3, 停留时间为2.5 d, COD 容积负荷为2.8 kg/(m3·d)。配套生物填料285 m3, 排泥管5 套, 沼气收集管及水封罐各1 套。
(11) 厌氧沉淀池。 1 座, 尺寸为3.00 m×3.00 m×4.50 m, 超高0.5 m, 设计表面负荷为1.39 m3/(m2·h)。 配套回流泵2 台, 单台流量为10 m3/h,扬程为10 m, 功率为0.75 kW; 转子流量计1 只。
(12) 两级生物接触氧化池。 1 座, 分2 级,钢砼结构, 尺寸为12.00 m×4.50 m×5.50 m, 有效容积为270 m3, 停留时间为21.6 h, COD 容积负荷为3 kg/(m3·d)。 配套罗茨鼓风机2 台, 风量为4.25 m3/min, 升压为53.9 kPa, 功率为7.5 kW; 生物填料162 m3, 微孔曝气器140 套, 曝气管2 套。
(13) 沉淀池。 1 座, 钢砼结构, 半地埋式,尺寸为3.00 m×3.00 m×5.50 m, 超高1.0 m, 设计表面负荷为1.39 m3/(m2·h)。 配套污泥泵2 台, 单台流量为10 m3/h, 扬程为10 m, 功率为0.75 kW;塑料转子流量计1 只。
4 工程运行效果
该工程建成后预处理调试为期15 d, 生化调试为期3 个月, 实现达标运行。 各单元的实际处理效果如表2 所示。
表2 实际进出水水质均值Tab. 2 Average values of actual influent and effluent water quality
5 投资及运行成本分析
工程直接投资270 万元, 其中土建投资145 万元, 设备投资125 万元。
废水直接运行费用为1.756 元/m3, 其中电费0.520 元/m3, 药剂费用为0.217 元/m3, 微电解填料费用为0.130 元/m3, 人工费0.889 元/m3。
6 结语
(1) 本项目创新采用板框压滤工艺去除建筑涂料废水中高浓度SS, 极大地降低了后续构筑物的处理负荷。
(2) 采用铁碳微电解处理高浓度树脂、 固化剂废水, COD 去除率高、 效果稳定, 是保障后续生化系统稳定运行的关键。
(3) 涂料综合废水采用ABR 厌氧-两级接触氧化工艺, 可以稳定达标排放。
(4) 涂料废水属高浓度有机废水, 水量变化大, 治理难度大。 该工程在实现废水稳定达标排放的同时, 能够将建筑涂料回收再利用, 为企业节省了大量费用。