联合工艺处理印染园区RO浓水工程案例分析

2024-01-15李永腾黄春梅吴淑娟

环保科技 2023年6期

严松李永腾黄春梅吴淑娟

(广州市佳境水处理技术工程有限公司,广州 510730)

广东省东莞市某印染工业园区内入驻有企业100余家,园区企业主要从事织物印花和毛衣染色生产,每天产生印染废水6 000 m3。印花生产工艺包括活性印花、涂料印花和涂浆拔印[1],生产过程中会使用活性染料、清浆剂、尿素、固色剂等[2]。毛衣染色主要针对针织类毛(棉)服装进行件染操作,生产工艺包括前处理、染色、水洗、固色、烘干等工序,生产过程中会使用活性染料、酸性染料、分散染料、硫酸铵等[3]。废水原水氨氮较高,调节池废水氨氮浓度超过60 mg/L,废水的电导率较高,达到8 000～10 000 μs/cm。环评要求在园区内建设集中废水处理设施,用来收集并处理各企业的生产废水,其中废水经过处理后40%达标排放,60%回用于车间生产。由于废水电导率高达8 000～10 000 μs/cm,不能直接回用于车间生产,必须经过RO回用系统脱除部分盐分后才能满足车间生产用水要求。该园区RO浓水总氮较高,且总氮主要为硝态氮,浓水中的有机物多为难降解有机物,废水色度、电导率高,可生化性差,采用常规的混凝及生化处理工艺进行处理,出水难以稳定达到排放标准要求。

1 废水的水量水质

每天6000 m3的生产废水经过物化+生化处理达到排放标准要求后全部进入膜回用系统进行处理,废水回用率60%,3600 m3RO产水回用车间,2400 m3RO浓水经处理后达标排放。根据现场调研及取样检测,车间生产废水及回用系统进水主要水质指标见表1。排放标准主要水质指标限值见表2。

表1 废水水质

表2 排放标准主要水质指标限值

2 设计思路及工艺流程

废水处理工艺流程见图1。

图1 废水处理工艺流程

生产废水经过图1所示工艺流程处理后,进入回用系统。RO浓水水质如表1所示,经过回用系统浓缩后,废水的COD升高至200 mg/L,总氮升高至35 mg/L且总氮主要为硝态氮,色度升高至80倍,远高于排放标准限值要求,需要进一步处理达标后排放。

鉴于上述分析,本项目RO浓水处理采用“反硝化滤池+Fenton催化氧化+曝气悬浮生物滤池”联合工艺。溶解氧是反硝化效率的重要影响因素之一,需要在DO值低于0.5 mg/L时进行反硝化才有总氮去除效果[8]。而Fenton催化氧化出水氧化还原电位还较高,DO值通常在6～8 mg/L,不适合将反硝化滤池设置在Fenton催化氧化之后。故本项目将反硝化滤池设置在第一道处理工艺,易于对DO进行控制,同时可以利用废水中少量的小分子有机物,减少反硝化的外加碳源的同时,还可以降低废水的COD,降低高级氧化的负荷、节省药量。RO浓水处理工艺流程见图2。

图2 RO废水处理工艺流程

3 主要工艺单元的设计参数及运行效果

3.1 反硝化滤池

反硝化滤池为地上矩形钢筋混凝土构筑物,尺寸为20 m×5 m×5.2 m,一座4格,并列运行,单格平面尺寸为5 m×5 m,单池过滤面积是25 m2。反硝化滤池有效容积为490 m3,内置生物陶粒250 m3,填料层高度2.5 m,填料层底部有滤板和鹅卵石支撑层,滤速为1.0 m/h,有效水力停留时间2.5 h。滤板底部设有反冲水管,反冲强度12 L/m2·s,每次反冲洗15 min,反冲洗频率为24 h进行一次。反硝化滤池配置主要设备有:乙酸钠加药泵2台(1用1备,流量400 L/h,功率0.75 kW,压力1.2 bar);在线式溶解氧仪4台;反冲洗水泵2台(1用1备),流量300 m3/h,扬程12 m,功率15 kW。

3.2 Fenton催化氧化

反硝化出水COD和色度都还较高,COD浓度为150～180 mg/L,色度60～70倍,远高于排放标准要求,需进一步进行处理。本项目利用Fenton催化氧化产生的·OH的强氧化性,氧化降解废水中的有机物,进而去除COD和色度。

Fenton催化氧化池由加药反应池和混凝反应沉淀池2个部分组成。加药反应池尺寸为10 m×5 m×4.8 m,分为3格。其中第一格为pH调节池,有效容积为11 m3,投加硫酸调节pH至3～4;第二格有效容积11 m3,投加催化剂FeSO4·7H2O溶液和氧化剂H2O2溶液;第三格为氧化反应池,有效容积为200 m3,反应时间2 h,反应池布设曝气穿孔管,用以曝气搅拌,氧化反应池内“三布五涂”进行防腐处理。混凝反应沉淀池尺寸为22.5 m×5 m×4.8 m,由一个三格反应池和一个平流式沉淀池组成。第一格反应池投加液碱或石灰调节pH;第二、三格为絮凝反应池,投加阴离子PAM,并加装机械搅拌机进行絮凝反应。平流式沉淀池表面负荷为1.0 m3/m2·h,池内装有往复式桁车刮吸泥机排泥。根据现场调试结果,Fenton催化氧化的最佳反应条件为:pH=3.5,H2O2溶液的加药量为80 mg/L,FeSO4·7H2O投加量为360 mg/L。在此条件下,出水CODCr为70～85 mg/L,去除率约为52.8%,色度小于16倍。

3.3 曝气悬浮生物滤池

废水经过Fenton催化氧化处理后,大分子难降解有机物被分解为小分子有机物,可生化性明显提高,小分子有机物进入曝气悬浮生物滤池可以进一步降解去除,从而降低废水的COD。

曝气悬浮生物滤池尺寸为20 m×5 m×4.5 m,一座4格,并列运行;单格平面尺寸为5 m×5 m,单池过滤面积是25 m2;曝气悬浮生物滤池有效容积为420 m3,内置生物陶粒200 m3,填料层高度2 m,填料层底部有滤板和鹅卵石支撑层,下流式布水,滤速为1.0 m/h,有效水力停留时间2.0 h,设计容积负荷为0.5 kg[CODCr]/m3·d。采用微孔曝气管进行曝气,曝气强度4 m3/m2·h。滤板底部设有反冲水管,反冲强度12 L/m2·s,每次反冲洗先气洗5 min,再汽水联合反冲洗5 min,最后反冲水洗5 min,反冲洗频率为24 h进行一次,与曝气悬浮生物滤池共用反冲水池和反冲系统。

曝气悬浮生物滤池调试启动运行20 d后,陶粒表面包裹一层黄褐色生物膜,挂膜完成。出水COD降至65 mg/L,NH3-N降低至0.5 mg/L,TN降至9.5 mg/L,色度小于12倍。出水明显优于排放标准限值要求。

3.4 清水池

曝气悬浮生物滤池后设置清水池,主要用于储存曝气悬浮生物滤池出水,用以对反硝化滤池和曝气悬浮生物滤池进行反冲。清水池尺寸为7.5 m×5 m×4.5 m,有效容积160 m3,单格滤池交替反冲。

3.5 运行效果

项目于2021年6月建成开始进行联动调试与培菌,经过1个月调试运行后,运行稳定。该印染工业园区印染RO浓水经过反硝化滤池+Fenton催化氧化+曝气悬浮生物滤池联合工艺处理后,出水持续优于《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)中表2水质排放限值要求。近1 年来各单元运行效果见表3。

表3 各单元运行效果

4 经济技术分析

本工程项目投资费用为920元/吨,运行费用约为2.41元/吨水,其中外加乙酸钠碳源和Fenton药剂总费用为2.1元/吨水,电耗废水为0.01元/吨水,人工费为0.1元/吨水,污泥费为0.20元/吨水。在电导率约为20 000 μs/cm的情况下,采用“反硝化滤池+Fenton催化氧化+曝气悬浮生物滤池”联合工艺对RO浓水进行处理,出水水质稳定优于排放标准限值要求。