氣浮—A/O—活性炭組合工藝處理涂料廢水

胡　進(jìn)，朱　雷，郭　超，范　奎（.武漢科技大學(xué)，湖北武漢430065；.孝感中設(shè)水務(wù)有限公司，湖北孝感43000）

氣浮—A/O—活性炭組合工藝處理涂料廢水

胡進(jìn)1，朱雷1，郭超1，范奎2
（1.武漢科技大學(xué)，湖北武漢430065；2.孝感中設(shè)水務(wù)有限公司，湖北孝感432000）

涂料廢水中有機(jī)物含量高，懸浮固體多，可生化性差，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)難度加大。采用氣浮—A/O—活性炭組合工藝處理某涂料廠的生產(chǎn)廢水，該廢水的COD為4 000～20 000 mg/L，BOD5為1 000～4 500 mg/L，SS為800～4 000 mg/L，NH3-N為15～35 mg/L，石油類為30～45 mg/L，經(jīng)組合工藝處理后出水COD為75 mg/L，BOD5為15 mg/L，SS為20 mg/L，NH3-N為10 mg/L，石油類為2.1 mg/L，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—2002）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求。

涂料廢水；氣??；厭氧/好氧工藝；活性炭

隨著我國涂料行業(yè)的迅速發(fā)展，2010年我國的涂料產(chǎn)量達(dá)到930萬t〔1〕，已經(jīng)超過美國和日本位居世界首位，至2013年已超過1 300萬t。由此產(chǎn)生的涂料廢水量快速上升，環(huán)境危機(jī)日益嚴(yán)重。涂料廢水具有高有機(jī)物、高濁度、成分復(fù)雜的特點(diǎn)，如直接排放會(huì)造成水體污染及資源的浪費(fèi)，目前處理涂料廢水主要采用物理化學(xué)法、生物法。筆者探討了組合工藝對(duì)涂料廢水的處理效果，以期為實(shí)際工程提供依據(jù)。

1　工程概況

湖北省孝感市某涂料廠主要生產(chǎn)水性涂料和粉體涂料，其中粉體涂料不產(chǎn)生廢水。廢水主要來源于反應(yīng)釜的沖洗、地面沖刷和研發(fā)部門的廢水，主要含有增稠劑、消泡劑、分散劑、潤濕劑和防腐劑，COD和SS嚴(yán)重超標(biāo)。廠區(qū)污水處理站以組合工藝為核心構(gòu)筑物，該處理站設(shè)計(jì)日處理水量為10m3，包括車間生產(chǎn)廢水和一部分生活廢水，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—2002）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。具體指標(biāo)如表1所示。

表1　工程進(jìn)水和設(shè)計(jì)出水水質(zhì)

2　工藝流程的確定

涂料廢水屬于高濃度難降解有機(jī)工業(yè)廢水，其污染物中懸浮顆粒占廢水總COD的60%以上，主要是一些生產(chǎn)工藝中的添加劑，且不容易被生物降解〔2〕，因此工程上采用氣浮—A/O—活性炭工藝處理此類廢水。廠區(qū)生產(chǎn)廢水經(jīng)混凝氣浮一級(jí)處理后可以去除大部分懸浮顆粒，與生活污水混合進(jìn)入調(diào)節(jié)池，可以避免生化段受到高濃度廢水的沖擊。經(jīng)過生化處理去除大部分的可生化降解污染物，使處理后的水能夠滿足要求排放。由于水中可能殘存部分溶解性COD，通過活性炭工藝去除部分COD和懸浮物，最后用二氧化氯消毒，可確保達(dá)到預(yù)期效果。具體工藝流程如圖1所示。

圖1　工藝流程

2.1主要處理單元工藝設(shè)計(jì)及參數(shù)

（1）集水池。1座，采用1根DN 100 PVC管進(jìn)水，地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為2.0 m×1.5 m× 2.2 m，有效容積為6 m3，根據(jù)工廠生產(chǎn)流程采用間歇進(jìn)水，設(shè)潛污提升泵1臺(tái)，Q=5m3/h，H=5m，P=1kW。

（2）溶氣氣浮池。采用成套設(shè)備，池體分為3部分：混凝接觸區(qū)、反應(yīng)區(qū)、清水區(qū)?；炷铀幉捎眉铀幈霉艿垒斔?，與廢水混合進(jìn)入接觸區(qū)，混合時(shí)間3 min，反應(yīng)時(shí)間5 min，絮凝劑和助凝劑分別采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的PAC和0.2%的PAM。反應(yīng)區(qū)尺寸為1.9 m×0.84 m×1.45 m，采用溶氣罐加壓，回流比為30%，氣浮池反應(yīng)停留時(shí)間為4 min，溶氣罐進(jìn)水流量0.04 m3/min，停留時(shí)間3 min，溶氣罐壓力由氣罐液位浮球控制，此浮球連接空壓機(jī)，正常溶氣壓在0.3～0.4 MPa，氣固比為0.02，表面浮渣通過刮渣裝置排入浮渣池，浮渣池浮渣用板框壓濾機(jī)處理，泥餅外運(yùn)，由PLC液壓自保電控柜控制。清水區(qū)采用溢流孔出水。

（3）砂濾罐。容積0.3 m3，采用高壓潛污泵進(jìn)水（Q=6 m3/h，H=10 m，P=3 kW），濾料為砂濾料，占地面積小，操作簡(jiǎn)單。

（4）調(diào)節(jié)池。1座，尺寸為2.0 m×2.0 m×3.0 m，有效容積12 m3，采用地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由于生產(chǎn)廢水中含有大量難降解的增稠劑，生活污水由化糞池經(jīng)管道排入混合，以提高工業(yè)廢水的可生化性。設(shè)提升泵1臺(tái)，Q=2 m3/h，H=10 m，P=1.5 kW，在管道上安裝泄流閥和流量計(jì)，確保后續(xù)生化池的沖擊負(fù)荷不致太大。

（5）厭氧池。1座，地下式鋼結(jié)構(gòu)，尺寸為1.5 m× 0.88 m×1.6 m，有效容積2 m3，HRT約為8 h，DO控制在0.2～0.3 mg/L，采用懸掛式圓形填料。

（6）接觸氧化池。2座，地下式鋼結(jié)構(gòu)，串聯(lián)式，單個(gè)尺寸為1.5 m×0.8 m×1.6 m，單池有效容積為2 m3，HRT=10 h，DO為2～3 mg/L，COD容積負(fù)荷為1.8 kg/（m3·d），氣水比15∶1，采用懸掛式立體束狀填料，通過附著在填料表面和空隙的生物膜降解廢水中的多種污染物，該填料比表面積大，易掛膜，耐沖擊，處理能力好。采用蝸殼風(fēng)機(jī)，最大風(fēng)量為110 m3/h，風(fēng)壓20 kPa，1用1備，采用穿孔管鼓風(fēng)曝氣。

（7）二沉池。1座，地下式鋼結(jié)構(gòu)，尺寸為1.5 m× 0.88 m×1.6 m，有效容積 2 m3，表面水力負(fù)荷 1.3 m3/（m2·h），設(shè)污泥回流泵1臺(tái)，Q=2 m3/h，H=10 m，電機(jī)功率1 kW，二沉池污泥回流至厭氧池。

（8）活性炭濾罐。1個(gè)，有效容積為0.3 m3，COD去除率在5%～10%。

（9）二氧化氯發(fā)生器。采用二氧化氯發(fā)生器1臺(tái)，對(duì)清水池的水進(jìn)行消毒。

3　系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行情況

3.1混凝劑的最佳用量

對(duì)生產(chǎn)廢水進(jìn)行燒杯實(shí)驗(yàn)，改變混凝劑投加量來觀察混凝效果，投加量對(duì)COD、SS去除效果的影響如圖2所示。

圖2　PAC投加量對(duì)COD、SS去除效果的影響

由圖2可知，隨著PAC用量的增加，COD、SS的去除率均大幅提高，但當(dāng)PAC投加量＞125 mg/L時(shí)，COD和SS去除率變化不大。從去除效果、藥品費(fèi)用方面考慮，選用125 mg/L為PAC最佳投加量。此時(shí)當(dāng)PAM為10 mg/L時(shí)產(chǎn)生的釩花最大，沉降最好，COD去除效果最佳且SS去除效果好。綜合考慮，PAC為125 mg/L、PAM為10 mg/L為最佳投加量。

3.2最佳溶氣壓

溶氣壓是影響氣浮效果的關(guān)鍵因素之一，考察溶氣壓對(duì)COD、SS的去除效果，如圖3所示。

圖3　溶氣壓對(duì)COD、SS去除效果的影響

由圖3可知，當(dāng)溶氣壓在0.30～0.40 MPa時(shí)，COD、SS的去除率分別在65%、90%以上，且溶氣壓為0.35 MPa時(shí)效果最好。當(dāng)溶氣壓＜0.30 MPa或＞0.45 MPa時(shí)，氣浮效果明顯降低，COD、SS的去除率分別只有55%、85%?？芍軞鈮簩?duì)氣浮效果有明顯影響。

3.3生化池的馴化

該工程于2014年11月開始調(diào)試運(yùn)行。生化接種污泥取自孝感市某污水廠二沉池，接種后直接從調(diào)節(jié)池取少量進(jìn)水，使活性污泥適應(yīng)該種廢水，氣水比控制在（15～18）∶1，再逐步提高進(jìn)水負(fù)荷，直至達(dá)到設(shè)計(jì)水量運(yùn)行。調(diào)試過程中生化池中的磷含量不足，于是按m（C）∶m（N）∶m（P）=100∶5∶1投加磷酸二氫鉀，保證微生物的營養(yǎng)需求〔3〕。以后逐步監(jiān)測(cè)N、P含量，既保證出水達(dá)標(biāo)，又可保證生化池的營養(yǎng)供給。調(diào)試過程中以進(jìn)水流量、DO為控制參數(shù)，定期取樣檢測(cè)pH、COD、SS、MLSS、SV30等指標(biāo)，運(yùn)行15 d后MLSS升至正常運(yùn)行水平，且SV30較好，COD去除率提高至70%左右，好氧池前段填料有比較明顯的掛膜現(xiàn)象，出水也開始澄清，顯示前期污泥馴化效果較好。運(yùn)行40 d后各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求，取好氧池填料生物膜，鏡檢發(fā)現(xiàn)已有輪蟲、纖毛蟲等出現(xiàn)，說明此時(shí)生物膜已趨近成熟。

3.4系統(tǒng)平均處理效果

由于生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，廠區(qū)生產(chǎn)廢水波動(dòng)較大，水質(zhì)和水量都有一定變化，所以在工程實(shí)施時(shí)生化池前段進(jìn)水泵采用變頻泵，可以調(diào)節(jié)進(jìn)水流量，使生化池的容積負(fù)荷不致過大。運(yùn)行期間進(jìn)水COD一般在4 000～15 000 mg/L波動(dòng)，較少時(shí)段達(dá)到20 000 mg/L，物化階段出水COD平均為3 100 mg/L，COD去除率為65%～70%；厭氧出水COD平均為580mg/L，COD去除率為15%～35%；好氧池出水COD平均為75 mg/L，COD去除率為83%～87%。當(dāng)生化池進(jìn)水波動(dòng)較大時(shí)，厭氧池出水波動(dòng)較大，而接觸氧化池出水波動(dòng)較小，說明該生化系統(tǒng)具有良好的抗沖擊負(fù)荷能力。

表2為各處理單元對(duì)污染物的平均處理效果。

表2　主要構(gòu)筑物單元的平均去除效果

3.5運(yùn)行成本分析

該廠廢水處理站總投資約45萬元，其中土建費(fèi)用投資約15萬元，運(yùn)行成本主要包括電費(fèi)、藥劑費(fèi)（包括常規(guī)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)藥劑、絮凝劑、磷酸鹽）、設(shè)備維修費(fèi)用?？偰芎?2 kW·h/d，電費(fèi)單價(jià)0.7元/（kW·h），藥劑費(fèi)用約4元/d（其中PAC、PAM費(fèi)用3.5元/d），總運(yùn)行費(fèi)用為3.3～3.5元/t。

4　結(jié)論

（1）生化池進(jìn)水COD較高時(shí)可能導(dǎo)致生化池溶氧量偏低，DO偏小，此時(shí)可將該池40%左右的出水回流，彌補(bǔ)生化池的DO不足。（2）采用氣浮—A/O—活性炭組合工藝處理涂料廢水，當(dāng)進(jìn)水COD、BOD5、SS、石油類分別為4 000～20 000、1 000～4 500、800～4 000、30～45 mg/L時(shí)，出水的COD、BOD5、SS、石油類分別達(dá)到75、15、15、2.1 mg/L，出水可達(dá)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—2002）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，該方法可以極大地降低廢水中的污染物，且出水可以部分回用于沖洗廠區(qū)及生產(chǎn)車間地面，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］中國涂料行業(yè)協(xié)會(huì).中國涂料行業(yè)“十二五”規(guī)劃（之三）：環(huán)保發(fā)展規(guī)劃［J］.中國涂料，2011，26（5）：1-6.

［2］黃明，朱云，肖錦，等.高濃度難降解有機(jī)工業(yè)廢水處理技術(shù)評(píng)價(jià)［J］.工業(yè)水處理，2004，24（4）：1-5.

［3］溫天兵.ABR—SBR—接觸氧化—?dú)飧」に囂幚砝w維板生產(chǎn)廢水［J］.給水排水，2011，37（5）：46-47.

Air flotation-A/O-activated carbon combined process for the treatment of wastewater containing paint

Hu Jin1，Zhu Lei1，Guo Chao1，F(xiàn)an Kui2
（1.Wuhan University of Science and Technology，Wuhan 430065，China；2.Xiaogan Zhongshe Water Co.，Ltd.，Xiaogan 432000，China）

Since the wastewater containing paint is characterized by high organic content，more suspended solids and poor biodegradability，it is more difficult for the effluent water quality to reach the set standard.The combined process，air flotation-A/O-activated carbon，has been used for treating the industrial wastewater from a coatings factory.When the wastewater COD is 4 000-2 0000 mg/L，BOD51 000-4 500 mg/L，SS 800-4 000 mg/L，NH3-N 15-35 mg/L，and petroleum 30-45 mg/L，the COD of the effluent treated by this combined process is 75 mg/L，BOD515 mg/L，SS 20 mg/L，NH3-N 10 mg/L，and petroleum 2.1 mg/L.Every indicators meets the second level requirements specified in the Integrated Wastewater Discharge Standard（GB 8978—2002）.

wastewater containing paint；air flotation；anaerobic/aerobic process；activated carbon

X703

B

1005-829X（2016）04-0092-03

胡進(jìn)（1989—），碩士，聯(lián)系電話：15271939867，E-mail：460748427@qq.com。

2016-03-07（修改稿）