涂料废水处理工程实例

范安亿，朱召军，郭雪琴，陈李庆

（1.河南省正大环境科技咨询工程有限公司，河南 郑州 450000；2.河南聚源环保工程有限公司，河南 郑州 450000；3.杭州师范大学生命与环境科学学院，浙江 杭州 311121）

0 引 言

建筑涂料的发展与相关行业的经济发展息息相关，随着我国建筑业的发展，人们对建筑涂料的需求日益剧增。其中，以水性丙烯酸乳液为主要原料的水性涂料，由于其具有优异的耐光性、黏结性、耐水性及户外耐老化等特性，广泛应用于各类建筑工程中。

涂料行业生产废水的主要成分为丙烯酸酯类、聚酯酸乙烯类，及其他一些酯、酮类有机物，并含有少量极难分解的乳化剂和杀菌剂，属于难处理废水之一。

建筑涂料废水处理以物化、生化技术为主，包括芬顿、微电解等工艺。采用单一的工艺往往难以达到排放标准，因此，工程中多采用多种工艺的耦合技术，通过微生物吸附、氧化分解等过程来降解有机物，具有低成本、处理量大、效果好等优点。以某涂料生产企业为例，该公司的产品为丙烯酸酯乳液、胶乳、水性助剂和水性漆。根据相关环保要求，企业产生的生产废水及员工生活污水，应先由厂内污水站处理达标后排入集聚区污水处理厂进行集中处置。因此，新建1 座处理规模为180 m3/d 的污水处理站，使该企业的生产废水经处理达标后再排入污水管网。

本工程废水来源于生产废水和办公生活污水等，其中，生产废水主要为设备清洗水、回收原料包装桶清洗水；生活污水为工人生活污水、食堂废水等，主要污染因子为COD、TN、SS 等。生产废水集中收集，经预处理后进入中间水池，再与生活废水经深度生化反应，达到排放要求。

1 处理工艺

本污水处理工程总设计规模为180 m3/d。其中，高浓度生产废水预处理规模为150 m3/d，生活污水规模为30 m3/d。

针对该废水的污染情况，处理难度及达到污水处理厂收纳水质的要求，本项目采用“混凝沉淀+铁碳微电解+ 芬顿氧化+ 水解酸化+UBF+ 两级A/O”处理工艺。本工程废水执行《河南省化工行业水污染物间接排放标准》 （DB41/1135-2016），BOD5 执行产业集聚区污水处理厂收纳水质要求规定的70 mg/L 排放限值。

废水来源及水质水量的分析见表1。

表1 进水水质、水量及排放标准Table 1 Intake water quality,quantity and discharge standards

1.1 预处理系统

废水中含有高浓度的污染物会抑制微生物的生长，因此，在生产废水集中收集后，应经“混凝沉淀+铁碳微电解+芬顿氧化”进行预处理。

（1） 竖流式混凝沉淀池通过投加破乳剂、絮凝剂、助凝剂等药剂，可有效去除污水中的丙烯酸酯乳液溶解物、悬浮物，将污水SS 降低至＜100 mg/L。

（2） 调节提升池的pH 值，加酸将废水pH 值调节至3 ～4，出水进入铁碳微电解反应塔，在酸性条件下，将大分子有机物降解形成小分子有机物，极大提高废水的可生化性。

（3） 出水进入芬顿氧化塔，利用二价铁离子与过氧化氢之间的链反应催化形成的羟基自由基的强氧化性，以进一步去除废水中有毒、难降解的高分子化合物，过氧化氢和亚铁离子的混合称为Fenton 试剂。

（4） 在竖流式沉淀池内投加NaOH，将废水的pH 值调至中性，并投加PAM，以去除废水中氢氧化铁及悬浮物等。

1.2 生化处理系统

设置综合废水调节池，将预处理后的生产废水和员工生活污水均质均量后提升进入水解酸化池，去除部分有害物质的同时提高废水的可生化性，降低对UBF 反应池的影响。

UBF 反应池采用组合填料，为微生物提供载体，厌氧微生物在组合填料表面附着，形成生物膜。污水以升流式流经填料层时，与填料上附着有厌氧微生物形成的生物膜持续接触，将部分不溶性有机物降解为可溶解性物质，以达到厌氧反应分解、吸附污水中有机物的目的，去除污水中污染物，为后续好氧处理创造有利条件。

两级A/O 工艺分为一级缺氧段、一级好氧段、二级缺氧段、二级好氧段4 个阶段。

一级好氧池根据亚硝酸菌和硝酸菌适应的条件不同，形成亚硝酸菌优势，将氨氮硝化至NO2-，实现短程硝化。一级好氧池混合液部分回流至一级缺氧池，利用来水碳源或补充碳源进行反硝化脱氮。二级好氧段控制较高溶解氧，进一步氧化剩余有机物，保障出水达标排放。

为了防止系统运行不稳定造成的出水水质不达标，设置生化池出水回流为100%，且生化池设置为2 组并联运行，方便水量调控。

1.3 污泥处理系统

本项目污泥来源于混凝沉淀、生化处理系统中各处理单元。所有单元的污泥经板框压滤机压滤后，含水率降低至80%～85%，泥饼外运处理，压滤液回流至综合废水调节池进行再次处理。

本项目设计的工艺流程如图1 所示。

图1 废水处理的工艺流程Fig.1 Process flow of wastewater treatment

2 主要构筑物及设备

本废水工程的项目设计工艺多种，设备的选型复杂。

主要构筑物数据见表2。

表2 主要构筑物数据Table 2 Wastewater quality and discharge standard

本次工程主要设备见表3。

表3 主要设备Table 3 Major equipment

3 运行结果

本次工程于2021 年7 月中旬完成，8 月底投入使用。经过调试运行，污水站运行稳定，且出水水质达标。

2021 年11 月1 日～2021 年12 月1 日期间，污水站平均处理水量为163 m3/d，各处理单元的平均出水水质监测结果见表4。

由表4 可得，进水BOD5 浓度较设计进水水质偏低。COD 浓度高于设计进水水质。经“混凝沉淀+铁碳微电解+芬顿氧化+水解酸化+UBF+两级A/O”工艺处理后的排放水，达到了污水处理厂收纳水质的要求。废水经过铁碳微电解+ 芬顿氧化、水解酸化工艺处理后，可生化性有明显提升，为后续生化段创造了有利条件。在两级A/O 段，废水中COD、BOD5浓度降低，处理效果显著。

4 工程效益分析

本工程总投资527.5 万元，费用包含构（建）筑物投资、设备管道阀门投资、电气自控仪表投资和技术服务等。总装机功率为99.65 kW，运行电费为909.6 元/d，正常运行情况下，投加PAC、PAM、破乳剂等药剂费用约210 元/d，人工薪资为200 元/d。合计水处理费用为7.3 元/m3。

5 结 语

针对涂料废水高COD、BOD5、可生化性差等特点，对于后续生化单元负荷较大，直接采用A/O工艺很难去除水中污染物，应先降低COD 浓度，同时提高废水可生化性。经本工程运行实际情况，废水经“混凝沉淀+铁碳微电解+芬顿氧化+水解酸化+UBF+ 两级A/O”工艺处理后，COD、NH3-N 和SS 等污染因子的浓度显著下降，处理效果良好，各项指标均达到《河南省化工行业水污染物间接排放标准》 （DB41/1135-2016） 和产业集聚区污水处理厂收纳水体水质规定的排放标准限值，可为其它同类涂料生产废水处理提供借鉴。