预处理/水解酸化/好氧工艺处理漂染工业园废水
摘要: 采用预处理/水解酸化/好氧/混凝沉淀工艺处理漂染工业园废水,处理效果稳定,酸耗低,占地面积小,剩余污泥少,泥饼可直接送往园区电厂掺煤焚烧,出水水质达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准。
关键词:漂染废水;预处理;水解酸化;好氧处理;混凝沉淀
新塘漂染业综合治理配套工程项目地处广东省增城市新塘漂染业环保工业园,主要为园区企业提供集中供热、供水、废水处理服务。该项目配套废水处理厂目前为30多家入园漂染企业集中处理牛仔服装洗漂、印染、丝光及生活等综合废水,一期工程处理规模为10 ×104 m3 /d,生化处理部分分两组,一组采用水解酸化/好氧工艺,另一组采用水解酸化/ Carrousel氧化沟工艺,笔者主要介绍水解酸化/好氧工艺部分。
1 废水水量、水质及设计要求
该工程预处理系统的处理能力为10 ×104 m3 / d,总变化系数Kz = 3. 0。水解酸化/好氧工艺段设计处理水量为5 ×104 m3 /d,系统24 h连续运行。废水中的污染物主要为牛仔服装及棉纺织纤维上的盐类、油类和脂类物质以及在漂染生产过程中投加的沸石、浆料、硫化黑、靛蓝染料、工业洗衣粉、表面活性剂、元明粉、硫代硫酸钠、亚硫酸钠、苏打、烧碱等,使得废水水质波动大、成分复杂。
设计原水水质根据洗漂(占75% ) 、印染和丝光 (占20% ) 以及生活等其他废水(占5% )水质实测数据和比例综合分析后确定,处理出水水质执行广东省《水污染物排放限值》(DB 44 /26—2001)第二时段的一级标准。
设计进、出水水质如表1所示。
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2 处理工艺
2.1 工艺流程
废水处理工艺流程见图1。
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洗漂、印染、丝光及生活等各类废水通过管网直流到废水处理厂的粗格栅和一级提升泵池,再由泵提升至细格栅池和平流沉砂池,并投加50%的硫酸调节pH,之后废水流入调节沉淀池,再通过二级泵提升至水解酸化池,出水与二沉池回流污泥混合流入曝气池,完成有机物的好氧去除,二沉池回流污泥90%进入曝气池, 10%进入水解酸化池,二沉池出水经混凝沉淀后大部分外排,少部分回用于带式压滤机反冲洗及绿化。
调节沉淀池、混凝沉淀池的污泥与二沉池的剩余污泥通过污泥泵排入污泥池进行均匀混合,再通过泵送入带式浓缩一体化压滤机进行脱水处理,泥饼外运或送至工业园项目配套热电厂掺煤焚烧。
2.2 工艺特点
① 在平流沉砂池后加酸,使酸与废水充分混合反应,有利于靛蓝等染料酸析并在调节沉淀池中沉淀下来。
② 调节沉淀池集调节和平流沉淀功能于一体,既起到调节水量的作用,又能使不溶解有机物或酸析染料等悬浮物沉淀下来,降低了后续生化处理的有机负荷。
③ 对色度和有机物的去除主要依靠好氧生物处理,水解酸化可将大分子或难以降解的化合物分解为易于降解的中间产物, 提高废水的可生化性[ 1 ] ,并充分发挥酸化作用,进一步降低pH,节省前端加酸量,有机物主要在曝气池中被降解去除。
3 主要构筑物尺寸及设计参数
① 粗格栅及一级泵池。采用地下式钢筋混凝土结构,尺寸为13. 3 m ×10. 8 m ×10. 8 m,有效容积为1 150 m3 ,安装耙齿间隙为3 mm的格栅4台。
② 平流沉砂池。采用地上式钢筋混凝土结构,尺寸为28 m ×13. 4 m ×5 m,分4格,有效容积为450 m3 ,安装耙齿间隙为1 mm的格栅4台,桁车吸砂机4台。
③ 调节沉淀池。采用地上式钢筋混凝土结构,尺寸为89 m ×57 m ×5 m,分3格,设计平均表面负荷为0. 95 m3 / (m2 ·h) ,安装桁车刮吸泥机3 台。
④ 水解酸化池。采用地上式钢筋混凝土结构,尺寸为35. 7 m ×39. 9 m ×8 m,共2座,每座分3 格,每格设潜水搅拌器4台,有效容积为21 366 m3 , HRT = 10 h,设计容积负荷为1. 5 kgCOD / (m3 ·d) , 池内设立体弹性填料,体积为8 553 m3。
⑤ 曝气池。采用地上式钢筋混凝土结构,尺寸为58. 3 m ×40. 2 m ×6. 8 m,共2 座,每座分3 格,有效容积为29 061 m3 , HRT = 14 h,设计容积负荷为0. 83 kgCOD / (m3 ·d) ,设计气水比为12 ∶1, 采用微孔鼓风曝气方式。
⑥ 二沉池。采用周进周出辐流式沉淀池,地上式钢筋混凝土结构,直径为36 m,深为4. 2 m,共 2座,设计表面负荷为1 m3 / (m2 ·h) 。
⑦ 混凝沉淀池。采用网格絮凝平流沉淀池, 地下式钢筋混凝土结构,尺寸为98. 4 m ×31. 5 m × 3. 5 m,分2格,网格絮凝池HRT = 0. 25 h,平流沉淀池HRT = 3 h,设计表面负荷为0. 8 m3 / (m2 ·h) ,安装桁车刮吸泥机2台。
⑧ 污泥池。采用地上式钢筋混凝土结构,尺寸为17 m ×10 m ×4. 5 m,设潜水搅拌器1台。
⑨ 脱水机房。设带式浓缩一体化压滤机4 台,带宽为3 m。
4 调试和实际运行情况
该工程于2006年7月正式通水启动,采用某漂染废水处理厂脱水后的剩余污泥(污泥含水率为 82% )接种,共接种污泥480 t。
开始调试时,废水处理量控制为8 000 m3 /d,间歇进水,曝气池连续曝气,当DO > 5 mg/L时启动二级泵进水,开启1台污泥回流泵,污泥回流量为600 m3 /h;当污泥沉降比增加到20%后按15%的幅度逐渐增加进水量,当处理量达到设计水量的40%后, 由间歇进水改为连续进水,流量控制为830 m3 /h, 开启2台污泥回流泵,曝气池污泥回流量控制为 1 000 m3 /h,水解酸化池的污泥回流量控制为200 m3 /h,按10%的幅度增加进水量直至设计规模。
在运行中发现,调节沉淀池不需要投加混凝剂, 适当控制负荷即可使悬浮物自然沉降达到固液分离的目的,因大部分悬浮物都是不溶性染料颗粒, COD 可降低约25% ,降低了后续生化处理负荷。
随着水解酸化池开始挂膜,污泥浓度增大,水解酸化功能不断增强,运行3个月后发现在预处理阶段只需用硫酸将废水的pH值调至11. 0,通过水解酸化作用可使pH值降低到10. 5,再经过曝气池处理后,除总磷以外的各项指标均可达标。通过不断地试验各种复配药剂,发现使用CF1混凝剂(不需加助凝剂)既可进一步降低S2 - 和COD 等各项指标,又可使出水总磷达标,满足回用需要。
剩余污泥大部分回流到水解酸化池进行消解[ 2 ] ,少部分从二沉池直接排入污泥池,泥饼中约 90%为染料等物化污泥,无恶臭味,污泥热值高,可送往电厂掺煤焚烧,试验证明泥饼与煤以1 ∶20的比例掺烧对电厂锅炉和排气系统没有不良影响,如果用烟气烘至半干[ 3 ] ,则掺烧比例还可加大。
随着工业园区的发展,印染和丝光废水的比例不断增加,导致进水各项指标达设计上限, pH值达到12,需要大量硫酸中和,若加酸不够, pH值不能降低到11. 0,会导致活性污泥处理效果变差。通过改造排泥系统、加酸系统后,出水各项指标优于设计出水指标。该工程已投产近2 年,运行稳定, 2006 年8月—2008年5月的监测结果平均值见表2。
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5 运行费用
① 药剂费: 50%的硫酸按900元/ t计,所需费用为4. 5 万元/d; CF1 按900 元/ t计,所需费用为 1 500元/d;污泥脱水的PAM按34 000元/ t计,所需费用为4 100 元/d,则总药剂费为5. 06万元/d,其中硫酸费用占89%。
② 电费:该系统平均电耗为0. 58 kW·h /m3 , 热电厂内部厂用电价格为0. 44 元/ ( kW·h) ,则电费为1. 276 万元/d。
③ 污泥处理费:产泥量为130 t/d,污泥处置费为56元/ t,则污泥处理费为7 280元/d。
④ 人工费:人均工资与福利为4 000元/ (月 ·人) ,编制为15人,则人工费为2 000元/d。
该废水处理工程总运行费用为72 640元/d,单位运行费用为1. 45 元/m3 ,其中硫酸费用占62%。如果能够引进排放酸性废水的厂家入园或者改用废酸中和,则可以大大降低费用。
6 结论
① 采用预处理/水解酸化/好氧/混凝沉淀工艺处理漂染工业园废水,处理效果稳定可靠,运行费用低,出水水质达到广东省《水污染物排放限值》 (DB 44 /26—2001)第二时段的一级标准,可用作厂内反冲洗和绿化用水。
② 对色度和有机物的降解主要靠生物方法, 适当加酸调节pH值至11. 0以下,然后利用水解酸化功能使pH降至好氧活性污泥可承受的范围,是保证系统稳定运行的关键,也是控制运行费用的关键。
③ 生化系统剩余污泥产量少,泥饼没有恶臭, 可直接送电厂以1 ∶20的比例掺煤焚烧,如果用烟气烘至半干,则掺烧比例还可加大。
参考文献:
[ 1 ] 张自杰. 废水处理理论与设计[M ]. 北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[ 2 ] 张忠祥,钱易. 废水生物处理新技术[M ]. 北京:清华大学出版社, 2004.
[ 3 ] 翁焕新,马学文,苏闽华,等. 利用烟气余热干化城市污泥工艺的应用[ J ]. 中国给水排水, 2008, 24 (4) : 58 - 60.
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