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高磷有机印染废水处理工程案例分析

2019/08/14 阅读:

摘要:针对印染行业产生的高磷阻燃整理废水,利用“芬顿氧化+混凝沉淀”工艺进行化学除磷,可有效降低废水的总磷。处理后的阻燃整理废水与高浓度有机废水经过“气浮+UASB”工艺进行生化预处理,以提高其可生化性。之后,与其他废水混合,再经过“水解酸化+好氧+二沉+氧化脱色”工艺进行生化处理,达到纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-2012)新建企业水污染间接排放浓度限值后外排。

关键词:高磷阻燃整理废水;印染废水;难处理

印染废水是指印染加工过程中退浆、煮炼、漂白、丝光、染色、印花和整理等工序所产生的综合废水。随着产品及工艺的不同,印染废水成分大不相同,但通常具有排放量大、水质复杂、硬度高、盐度高、COD高且难生物降解等特点[1-2]。近年来,为了响应国家对可持续发展的要求,废水排放标准愈发严格,企业也把环境保护放在了更加突出的位置。而根据生产废水的特性,经济有效地处理废水一直是污水处理重要的发展方向。河南某印染公司是一家以研发和生产特种面料为主体的高新技术企业。该公司在生产过程中每一天排出印染废水6500m3。退浆、煮练工序产生的废水呈碱性,含较多浆料、浆料分解物、纤维及短纤维等污染物,有机物含量高,生化性较差,这种工艺废水统称为高浓度有机废水。印花、染色等工序产生的废水含有残余染料、助剂、表面活性剂及微量有毒物质,BOD5/COD比值较低,可生化性较差,这种工艺废水统称为其他废水。值得一提的是公司在生产阻燃布时,会使用四羟甲基氯化磷为原料,从而产生含磷阻燃布生产废水,其中磷以有机磷为主,同时废水中会残留大量的双氧水。

1污水处理工程设计

1.1设计水量与进出水水质

设计水量、水质数据及排放浓度限值指标见表1。废水经处理,达到纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)新建企业水污染间接排放浓度限值[3]外排。

1.2设计水量与进出水水质

根据废水水质特性,确定废水处理工艺主要由除磷、预处理、生化处理三部分组成,主要工艺流程如图1所示。废水处理后产生的物化污泥及生化剩余污泥处理工艺流程如图2所示。1)阻燃布生产废水除磷部分。考虑到阻燃布生产废水(200m3/d)中残留大量的双氧水,废水预处理采用“芬顿氧化+混凝沉淀”的方式,即可实现磷的去除[4-5],也可充分利用废水特性,降低除磷成本。2)预处理部分。阻燃布生产废水(200m3/d)与高浓度废水污染物(400m3/d)在调节池中混合后,采用“气浮+UASB厌氧工艺”处理。气浮可去除部分悬浮物及有机污染物,降低后续生物处理的有机负荷;UASB工艺可以破坏有机物质分子结构,达到破杂环、长链等效果,在有效去除COD的同时也利于后续生化处理[6]。3)综合废水生化处理部分。三股废水(6500m3/d)经混合均匀后,采用“厌氧+好氧”相结合的生化方式进行处理。

2主要处理单元设计参数

2.1除磷处理单元设计参数

1)芬顿氧化池:通过加入氧化剂和催化剂,以生成大量的羟基自由基,来破坏、氧化有机物分子,最终将阻燃布生产废水中的有机磷转化为无机磷。其中的无机磷在经过混凝沉淀后,以污泥的形式从水体中脱除,从而达到降低总磷的目的。芬顿反应利用车间生产废水中残留的双氧水作为氧化剂,通过投加硫酸亚铁溶液构成芬顿试剂,进行化学氧化反应,可减少双氧水投加量,降低运行成本。芬顿氧化池设计水量200m3/d,共设1座,尺寸5.0m×4.0m×3.0m,停留时间4h。芬顿氧化池内设置了穿孔搅拌系统,可以大大减少曝气不均、混合不充分等现象,显著提高了气水混合速度和均匀程度。同时配套两台量程为0~14的pH在线监测计。2)混凝沉淀池:在池内投加化学絮凝剂,将阻燃布生产废水中存在的胶体以及悬浮物质凝聚,形成大颗粒悬浮物,沉淀后去除,同时可降低总磷的含量。混凝沉淀池设计水量200m3/d,共设1座,尺寸4.0m×4.0m×5.0m,表面负荷0.52m3/(m2•h)。混凝沉淀池由反应区、沉淀区组成,反应区设置穿孔搅拌系统,使混凝反应充分发生;沉淀区设置两台污泥泵(Q=10m3/h,H=10m,N=0.75kW,1用1备),将物化污泥泵入污泥浓缩池。

2.2预处理单元设计参数

1)气浮池:气浮池中投加一定量的硫酸亚铁及絮凝剂,与废水中部分有机物和悬浮物反应,通过气浮作用达到去除悬浮物的目的。气浮过程采用组合气浮设备,包含池体、混凝区、溶气罐、空压机、释放器、刮渣机、回流水泵等设备,处理量600m3/d,功率6.5kW,设备为碳钢结构,内壁做防腐处理。2)UASB池:UASB池作为厌氧反应器,可达到去除大部分COD和BOD5的目的。出水自流入初沉池。UASB池设计水量为600m3/d,共设4座,单池尺寸9.0m×6.5m×10.0m,停留时间3.5d,容积负荷4.0kgCOD/(m3•d)。池体采用钢筋混凝土结构。配套4套SS304脉冲布水器、气液分离器、水封罐,8台内循环水泵(Q=6m3/h,H=13m,N=0.55kW,4用4备),池体内设置布水系统及沼气收集系统。

2.3生化处理单元设计参数

1)水解酸化池:废水中难以降解的复杂有机污染物经水解酸化作用转化为容易降解的简单有机物,达到降低色度,提高B/C值,并去除部分SS的目的。水解酸化池的设计水量为6500m3/d,单池尺寸18.0m×16.0m×7.0m,共设2座,停留时间为13.3h,池体为钢筋混凝土结构。水解酸化池内部布置穿孔布水管,顶部设置自动高效脉冲布水器,该设计可使池内布水均匀,泥水充分混合,从而提高处理效率。2)好氧池:经过厌氧处理的出水进入好氧池,在好氧微生物的作用下将有机物分解为二氧化碳和水。好氧池的设计水量为6500m3/d,单池尺寸20.0m×18.0m×5.5m,共设2座,停留时间为12.8h,气水比25:1。池体采用钢筋混凝土结构。池内设置1020套可提升式硬连接曝气器,该曝气器布置在池底部,两支曝气器连接在一根曝气管上,组成一组曝气装置。为了方便检修,曝气装置通过法兰或活性接头与曝气主管连接。该曝气系统能使得池内的泥水搅动充分,因此具有曝气充分、曝气效率高等优点,同时可提升好氧系统的处理效果。3)二沉池:排出的水于二沉池内泥水分离。其中有部分污泥将回流至初沉池以及生化系统,剩余污泥在污泥浓缩池内重力浓缩。二沉池的设计水量为6500m3/d,采用辐流式,尺寸Φ19.0m×4.5m,设1座,表面负荷0.83m3/(m2•h),池体为钢筋混凝土结构。配套污泥泵两台,Q=250m3/h,H=11m,N=15kW,1用1备;全桥式周边传动刮泥机一台,功率0.75kW。二沉池后设置氧化脱色池,利用二氧化氯对出水进行深度处理,进一步降低废水脱水。氧化脱色池出水可达标排放。氧化脱色池设计水量6500m3/d,尺寸9.0m×7.0m×4.0m,共设1座,停留时间45min。池体采用钢筋混凝土结构。

2.4污泥处理单元设计参数

生化剩余污泥、物化污泥经污泥浓缩池重力浓缩作用,初步减容,体积大大减小。污泥浓缩池设计水量6500m3/d,单池尺寸Φ8.0m×4.5m,共设2座。池体为钢筋混凝土结构。池内设置污泥浓缩设备,可有效的提高污泥含固率,降低污泥的体积。浓缩后的污泥通过污泥调理,进一步减小污泥体积后再经过压滤脱水,可形成体积仅为原体积的1/10~1/15的泥饼,最终泥饼外运焚烧填埋处置。

3工程运行

3.1运行效果

根据分析测试及监测结果,污水厂总体运行正常,处理效果达到预期。进水TP质量浓度为395mg/L,混凝沉淀池出水TP质量浓度为118mg/L,TP去除率为70%。结果表明,阻燃布生产废水经过芬顿氧化+混凝沉淀池处理,总磷可有效的去除,其去除率在70%左右。由表2可知,废水经UASB处理,COD被有效的去除。出水与其他废水在初沉池中混合,经水解酸化+好氧+二沉处理后,去除了87.9%的COD、92.8%的BOD5、77%的SS以及79%的TP。经氧化脱色后,污水处理厂最终出水可达标排放。

3.2运行费用

本工程运行费用(含电费、药剂费、人工费)合计为1.629元/t水。其中电费为吨水0.76元;除磷过程,利用阻燃布生产废水中存在的双氧水,无需额外投加双氧水,实际药剂费为吨水0.739元,吨水节约药剂费约0.45元;人工费为吨水0.13元。

4结论

1)针对阻燃整理废水高磷及含大量双氧水的特性,利用“芬顿氧化+混凝沉淀”工艺进行化学除磷,可有效降低阻燃废水中的总磷,其去除率在70%左右,同时芬顿反应无需另外投加双氧水,药剂投加费用减少约0.45元/t水,大大降低了污水处理厂直接运行费用。2)高浓度废水经过“气浮+UASB”工艺处理后,COD去除效果明显。UASB出水与其他废水充分混合,进行“水解酸化+好氧”生化工艺处理,生化出水经二沉池泥水分离后进行氧化脱色,最终出水可达标排放。

参考文献:

[2]许明,揭大林,张君,等.印染废水回用处理的设计实例[J].化工环保,2015,35(5):502-507.

[3]纺织染整工业水污染物排放标准:GB4287-2012[S].

[4]朱建民,詹波,郑敏,等.Fenton氧化法处理废水中有机磷的工艺及装置[J].化学反应工程与工艺,2017,33(6):571-575.

[5]樊杰,宋永会,张盼月,等.Fenton-水解酸化-接触氧化处理模拟磷霉素钠制药废水[J].环境工程学报,2014(7):2741-2747.

[6]徐鹏,韩洪军.UASB-改良A/O-MBBR-Fenton-BAF处理煤化工废水[J].中国给水排水,2017,33(16):107-109.

作者:谌纯 黎欢 吕利娟 单位:武汉森泰环保股份有限公司

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