談?dòng)∪緩U水處理及達(dá)標(biāo)排放工程改造
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摘要:針對(duì)某印染廠(chǎng)的廢水水質(zhì)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)相應(yīng)的預(yù)處理改造方案，對(duì)其高有機(jī)磷阻燃廢水和含聚乙烯醇退漿廢水分別進(jìn)行預(yù)處理，以保障生化處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，為了保障外排水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，對(duì)二沉池出水進(jìn)行深度處理。工程改造后，運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了相應(yīng)的污水排放要求。
關(guān)鍵詞:印染廢水;阻燃布;聚乙烯醇;芬頓氧化;絮凝沉淀
河南某工業(yè)園區(qū)內(nèi)一印染廠(chǎng)，生產(chǎn)有阻燃布、防酸堿布、防靜電布等多種產(chǎn)品。其阻燃布的生產(chǎn)采用的是以四羥甲基氯化磷為阻燃劑的PROBAN生產(chǎn)工藝，因此其阻燃布生產(chǎn)廢水中含有較高濃度的以有機(jī)磷形式存在的TP污染物，其它生產(chǎn)線(xiàn)上則有大量的含聚乙烯醇（PVA）退漿廢水產(chǎn)生，具有較高的COD，較難處理，均對(duì)達(dá)標(biāo)外排造成了極大障礙。隨著工業(yè)園區(qū)污水處理廠(chǎng)對(duì)TP、COD等污染物的污水納管要求逐漸提高，促使該印染廠(chǎng)對(duì)污水處理工藝進(jìn)行了工程改造。
1污水處理工程運(yùn)行情況
1.1污水水質(zhì)及處理工藝流程
該印染廠(chǎng)生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生有含高有機(jī)磷阻燃廢水、含PVA退漿廢水等較難處理廢水。阻燃廢水主要污染因子是COD和TP，目前采用的是電芬頓技術(shù)進(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理后的阻燃廢水進(jìn)入水解酸化調(diào)節(jié)池，同另一條生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)生的含PVA退漿廢水混合，然后進(jìn)入?yún)捬跎?好氧生化處理，經(jīng)二沉池沉淀穩(wěn)定后外排，污水處理工藝流程如圖1所示。
1.2存在問(wèn)題
目前，采用電芬頓工藝對(duì)阻燃廢水的處理效果不理想，實(shí)際運(yùn)行時(shí)為保障進(jìn)入生化系統(tǒng)的總磷總量，常常被迫減少電芬頓處理單元的處理量，導(dǎo)致阻燃廢水的儲(chǔ)水池池容不足，直接影響正常生產(chǎn)。對(duì)于含PVA退漿廢水，由于其可生化性較差，僅經(jīng)簡(jiǎn)單的水解酸化處理即進(jìn)入?yún)捬跎锾幚?，增加了厭氧處理單元的?fù)荷。同時(shí)，二沉池后無(wú)保障措施，在生化系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定時(shí)無(wú)法有效控制外排水質(zhì)。
2工程改造方案
2.1阻燃廢水處理改造方案
該印染廠(chǎng)阻燃布生產(chǎn)可產(chǎn)生阻燃廢水量為8m3/h，其中含有的大量有機(jī)磷污染物難于處理，可以說(shuō)是影響企業(yè)正常生產(chǎn)的一道枷鎖。對(duì)于有機(jī)磷廢水的處理，洪荷芳等利用鐵炭微電解-光催化氧化-生化處理技術(shù)對(duì)含鹵代烷基磷酸酯阻燃劑廢水進(jìn)行處理，可使出水TP降至0.45mg/L［1］。郭燕等對(duì)一種有機(jī)磷阻垢劑廢水利用芬頓氧化-混凝沉淀-生化處理-反滲透的方法使TP小于1mg/L［2］。段文杰等利用臭氧氧化的方法對(duì)PROBAN阻燃廢水進(jìn)行了處理研究，TP去除率可達(dá)94.7%［3］。諶純等利用芬頓氧化+混凝沉淀工藝對(duì)高磷阻燃廢水進(jìn)行預(yù)處理，取得了較好的結(jié)果［4］。筆者在實(shí)驗(yàn)室亦做過(guò)一些利用鐵炭微電解+芬頓氧化的方法處理含磷廢水的實(shí)驗(yàn)［5］，但由于種種限制未能進(jìn)行中試實(shí)驗(yàn)。該企業(yè)PROBAN阻燃布生產(chǎn)工藝特點(diǎn)是在洗布時(shí)使用了大量的雙氧水，而雙氧水無(wú)法完全反應(yīng)，就導(dǎo)致大量剩余的過(guò)氧化氫溶入了阻燃廢水之中，而芬頓氧化工藝正是利用過(guò)氧化氫的強(qiáng)氧化性，經(jīng)實(shí)驗(yàn)室小實(shí)驗(yàn)證了芬頓氧化工藝對(duì)該廢水的處理適用性，小試結(jié)果與目前工藝處理結(jié)果相比之去除率較高，但對(duì)于進(jìn)入后續(xù)生化處理仍有極大困難。因此，我們將一次芬頓處理后廢水經(jīng)分離出污泥后再進(jìn)行二次處理，并分別采用了混凝沉淀方法和芬頓氧化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為芬頓氧化結(jié)果優(yōu)于混凝沉淀處理結(jié)果，并有較高的去除率。小試實(shí)驗(yàn)可將廢水中總磷降至20mg/L以下，重復(fù)性較好。因此改造方案確定為采用二級(jí)芬頓氧化處理，對(duì)原有處理裝置稍加改造，僅新建一套芬頓氧化設(shè)備進(jìn)行串聯(lián)即可。
2.2含PVA退漿廢水處理改造方案
含PVA退漿廢水成分復(fù)雜，可生化性較差，有機(jī)物濃度高，有極高的COD。唐麗娟等采用淀粉作為PVA共基質(zhì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有利于PVA廢水的厭氧生化處理［6］，錢(qián)李敏等利用超聲波協(xié)同芬頓氧化對(duì)PVA廢水進(jìn)行處理，利用反應(yīng)動(dòng)力學(xué)分析，取得了一些有意義的結(jié)果［7］。劉智穎等利用臭氧+生物濾池對(duì)PVA模擬廢水進(jìn)行處理［8］，得到了較好的結(jié)果。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道有多種處理方法可供選擇，但結(jié)合企業(yè)對(duì)改造方案提出的簡(jiǎn)單易行投資低要求，我們嘗試混凝沉淀的方法處理。因此在實(shí)驗(yàn)室小試階段，采用了一種自制復(fù)合絮凝劑含PVA廢水進(jìn)行處理，處理結(jié)果可使COD去除率達(dá)40%，可以有效降低厭氧生化處理系統(tǒng)污染負(fù)荷?；诖私Y(jié)果，確定最終改造方案為在PVA廢水進(jìn)入水解酸化調(diào)節(jié)池前增加混凝處理單元，采用的形式為混凝-氣浮沉淀一體化設(shè)備。
2.3終排水出水保障措施
生化系統(tǒng)出水進(jìn)入二沉池，改造前二沉池出水直接排入園區(qū)污水處理廠(chǎng)，但隨著污水處理廠(chǎng)納管要求的提高，需對(duì)二沉池出水進(jìn)一步深度處理。因此，在二沉池后增加深度處理單元，采用常規(guī)簡(jiǎn)單易行的深度處理工藝，即混凝沉淀處理工藝［9］。混凝沉淀采用自制復(fù)合絮凝劑，主要成分為聚合硫酸鐵。
3主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)
3.1新建芬頓氧化裝置及沉淀池
芬頓氧化裝置采用全鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造，內(nèi)壁防腐采用“三油兩布”的方式，按功能分為混合區(qū)、反應(yīng)區(qū)和pH調(diào)節(jié)區(qū)。該印染廠(chǎng)阻燃布生產(chǎn)廢水產(chǎn)生量為8m3/h，廢水在芬頓氧化裝置中總的水力停留時(shí)間為6h，則裝置有效容積V=48m3，各區(qū)域詳細(xì)計(jì)算如下：混合區(qū)：一般來(lái)說(shuō)，混合區(qū)的功能一是投加酸調(diào)節(jié)廢水的pH為3～4，并由在線(xiàn)pH監(jiān)控裝置控制加酸量。二是加入一定量的工業(yè)雙氧水和硫酸亞鐵，并使之與廢水充分混合。設(shè)計(jì)混合區(qū)水力停留時(shí)間為1h，則混合區(qū)的有效容積為8m3。池體尺寸3m×1m×3m，分為三格，采用上部進(jìn)水，底部出水的方式，使之充分混合，上部開(kāi)孔高度2.7m。反應(yīng)區(qū)：混合均勻的廢水進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的充分反應(yīng)，反應(yīng)區(qū)水力停留時(shí)間設(shè)計(jì)為4h，則池體有效容積為V=32m3。池體尺寸為3.6m×3m×3m，分為三格，上部開(kāi)孔高度2.7m。pH調(diào)節(jié)區(qū)：廢水反應(yīng)完畢進(jìn)入pH調(diào)節(jié)區(qū)，加入一定量的堿調(diào)節(jié)pH至8以上，并由在線(xiàn)pH監(jiān)控裝置控制加堿量，如有需要還應(yīng)加入一定量的聚丙烯酰胺，以提高污泥的沉降性。pH調(diào)節(jié)區(qū)水力停留時(shí)間1h，則有效容積為V=8m3。池體尺寸為3m×1m×3m，分為三格，先加堿，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況決定是否加聚丙烯酰胺，最后一格為進(jìn)入沉淀池前的緩沖區(qū)。沉淀池：廢水自芬頓反應(yīng)裝置調(diào)節(jié)pH后進(jìn)入沉淀池使泥、水分離。沉淀池的構(gòu)造形式采用豎流式方形沉淀池，中心進(jìn)水，周邊出水。中心管直徑0.3m，中心管內(nèi)流速設(shè)計(jì)0.03m/s，沉淀池表面負(fù)荷0.9m3/（m2•h），沉淀時(shí)間2.5h，沉淀池長(zhǎng)、寬為3m×3m，有效水深2.25m。
3.2混凝+氣浮一體化設(shè)備
對(duì)含PVA退漿廢水的預(yù)處理新增混凝+氣浮一體化設(shè)備處理，內(nèi)壁防腐采用“三油兩布”的方式，設(shè)備形式為管道混合-氣浮出水，氣浮池采用葉輪式氣浮池。含PVA退漿廢水流量為Q=10m3/h，氣浮池容積為3.7m3，尺寸為1.3m×1.3m×2.2m，氣浮分離時(shí)間20min。3.3深度處理單元二沉池出水總磷指標(biāo)未能達(dá)到園區(qū)污水處理廠(chǎng)納管標(biāo)準(zhǔn)，因此需要增加深度處理設(shè)施。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室小試基礎(chǔ)上，對(duì)二沉池出水進(jìn)行了處理量1t/h的現(xiàn)場(chǎng)中試實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明利用聚合硫酸鐵絮凝或芬頓氧化均可以實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放。比較兩者操作簡(jiǎn)便性及投資等因素，選擇混凝沉淀作為深度處理方法。新建一輻流式沉淀池，設(shè)計(jì)最大流量為100m3/h，沉淀池表面負(fù)荷1.0m3/（m2•h），直徑12m，有效水深2m，有效容積200m3。
工程完成調(diào)試投入試運(yùn)行后運(yùn)行效果如表1所示。阻燃布生產(chǎn)廢水總磷含量為550mg/L，COD為2900mg/L，經(jīng)改造后的二級(jí)芬頓氧化工藝出水總磷25mg/L，去除率95.5%，COD可降至400mg/L，去除率86.2%。改造后含PVA退漿廢水預(yù)處理可使COD從17600mg/L降至11000mg/L，去除率37.5%。深度處理可使COD和TP分別降低約60.5%、58.3%，二沉池出水COD為380mg/L，總磷為1.8mg/L，經(jīng)深度處理可使COD降至150mg/L，總磷降至0.75mg/L。
5技術(shù)可行性分析
該印染廠(chǎng)生產(chǎn)廢水處理難點(diǎn)在于降低阻燃布生產(chǎn)廢水中總磷污染物濃度，根據(jù)其生產(chǎn)實(shí)際情況及廢水水質(zhì)情況，本次改造一級(jí)芬頓處理充分利用了廢水中殘留的大量過(guò)氧化氫，只需添加酸、堿、硫酸亞鐵，而酸和堿來(lái)自于周邊企業(yè)生產(chǎn)的廢酸、廢堿，該項(xiàng)成本為零，二級(jí)芬頓處理時(shí)過(guò)氧化氫和硫酸亞鐵的添加量均為1%?；炷?氣浮一體化設(shè)備去除了含退漿廢水中的一部分COD，降低了生化系統(tǒng)的污染負(fù)荷，有利于生化處理的穩(wěn)定運(yùn)行。深度處理單元利用混凝沉淀的處理方法，改造方案簡(jiǎn)單易行，實(shí)際操作簡(jiǎn)便，成本較低。
6結(jié)論
本工程實(shí)施以來(lái)，水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。選擇芬頓氧化處理阻燃布生產(chǎn)廢水實(shí)際處理效果總磷去除率可達(dá)到95%。對(duì)含PVA退漿廢水利用混凝沉淀預(yù)處理可降低約40%的COD，一定程度上提高其可生化性。深度處理單元利用聚合硫酸鐵絮凝沉淀可以使排放達(dá)標(biāo)。
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作者：崔俊峰 王俊 段文杰 李賓賓 田振邦 趙亮單位： 河南省科學(xué)院化學(xué)研究所有限公司
