增塑劑生產(chǎn)廢水處理工程設(shè)計

徐 良

（中檢集團(tuán)理化檢測有限公司，上海 200436）

增塑劑生產(chǎn)廢水處理工程設(shè)計

徐 良

（中檢集團(tuán)理化檢測有限公司，上海 200436）

某增塑劑企業(yè)生產(chǎn)廢水的產(chǎn)生量為300m3/d，該廢水具有CODCr濃度高、可生化性較差、污染物質(zhì)相對分子量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點。工程設(shè)計采用以氣浮、水解酸化、UASB、CASS為主體的處理工藝，文章介紹了各處理單元主體構(gòu)筑物的設(shè)計參數(shù)。在進(jìn)水CODCr、NH3-N平均質(zhì)量濃度為8775.5mg/L和115.5mg/L的情況下，經(jīng)過該工藝處理后，出水CODCr、NH3-N平均質(zhì)量濃度為438.3mg/L和17.7mg/L，穩(wěn)定達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）三級標(biāo)準(zhǔn)要求。

增塑劑生產(chǎn)廢水；氣??；水解酸化；上流式厭氧污泥床反應(yīng)器；循環(huán)活性污泥工藝（CASS）

1 前言

增塑劑，也稱為塑化劑，是工業(yè)上被廣泛使用的高分子材料助劑。目前我國增塑劑總產(chǎn)能超過400萬噸/年，生產(chǎn)能力位居世界第一。根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，增塑劑主要分為鄰苯二甲酸酯類、脂肪族二元酸酯類、磷酸酯類、聚合型增塑劑、苯多酸酯類、環(huán)氧化合物、多元醇酯類和含氯化合物等[1]。增塑劑生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量高濃度廢水，其廢水成分復(fù)雜，化學(xué)需氧量（COD）高，處理難度大，含有大量無機(jī)鹽、芳香族有機(jī)物、高分子化合物，色度和有機(jī)物濃度高[2]。且此類廢水具有較高的毒性，若直接排放將會對環(huán)境造成嚴(yán)重影響；同時，由于這些污染物質(zhì)相對分子量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且含苯環(huán)結(jié)構(gòu)，難以生化處理，因此增塑劑廢水的處理是增塑劑行業(yè)發(fā)展中一個非常棘手的問題[3]。

某增塑劑生產(chǎn)企業(yè)的廢水處理工程于2016年初建成并投入運(yùn)行，該工程建設(shè)處理規(guī)模為300m3/d，設(shè)計出水水質(zhì)要達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）三級標(biāo)準(zhǔn)的要求。該工程設(shè)計采用以氣浮、水解酸化、UASB、CASS為主體的處理工藝，經(jīng)過近8個月的工藝設(shè)計、設(shè)備安裝及工藝調(diào)試，現(xiàn)全套廢水處理工程運(yùn)行正常，出水穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

該工程的廢水來源主要是增塑劑水洗工段廢水、壓濾脫水、真空排水、閃蒸排水、精餾排水、廢催化劑再生廢水及廢吸附劑再生廢水等。廢水中的主要污染物包括醇、鄰甲酸、鄰苯二甲酸酯（DOP）、動植物油等，有機(jī)物成分復(fù)雜，間歇性排放，水力負(fù)荷波動較大，具有增塑劑廢水的典型特點。設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)見下表。

設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)表

3 處理工藝

3.1 工藝確定

該工程增塑劑廢水設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)CODCr為8000～10,000mg/L，B/C約為0.25，CODCr濃度高，可生化性差，屬于難生物降解廢水。目前，國內(nèi)對這類廢水一般采用一級物化處理，二級生化處理[4]。

該廢水主要去除的污染因子除了有機(jī)物（CODCr）外還有NH3-N及動植物油等，在設(shè)計選擇工藝時考慮了以下問題：1）該廢水間歇性排放，水力負(fù)荷波動較大，所選工藝必須具有一定的抗沖擊負(fù)荷能力；2）設(shè)計水質(zhì)CODCr為8000～10,000mg/L，廢水的CODCr濃度較高，所選工藝必須考慮加強(qiáng)有機(jī)物去除；3）廢水中有一定的動植物油，必須考慮對動植物油的去除；4）廠區(qū)可使用的面積有限，水處理構(gòu)筑物占地面積不能太大。所以，處理工藝的選擇在結(jié)合該行業(yè)廢水的典型特點和成熟處理技術(shù)時，還要考慮廢水的特殊性以及適用性。

綜合以上分析，該工程設(shè)計借鑒同類增塑劑項目廢水處理設(shè)計實例，采用“氣浮+水解酸化+UASB+CASS”為主體的處理工藝，工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程圖

廢水經(jīng)過格柵攔截去除廢水中的大顆粒物質(zhì)及漂浮物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池。設(shè)置旁路管道連接事故池，對生產(chǎn)事故情況下排放的高濃度廢水進(jìn)行暫存并少量泵入調(diào)節(jié)池與廢水混合，避免對后續(xù)生化處理系統(tǒng)進(jìn)行沖擊，造成生化處理系統(tǒng)癱瘓。

生產(chǎn)廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量，調(diào)節(jié)池的廢水經(jīng)加壓水泵打入壓力溶氣罐，隨回流澄清液加壓打入氣浮池，并加入PAC和PAM混凝劑，達(dá)到有效去除動植物油脂類物質(zhì)的目的。氣浮池出水自流入水解酸化池，利用廢水中的原位微生物，通過兼氧微生物的水解、酸化作用，使分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變（斷鍵、開環(huán)、還原、裂解基團(tuán)取代等），將廢水中的大分子、難生物降解的有機(jī)物水解轉(zhuǎn)化成小分子、易生物降解的溶解性有機(jī)物，提高廢水的可生化性，并去除部分COD、BOD，在一定程度上起到均化水質(zhì)的作用。水解酸化池出水經(jīng)泵提升至UASB厭氧反應(yīng)器，通過厭氧顆粒污泥的降解和轉(zhuǎn)化，將廢水中的大部分有機(jī)質(zhì)降解為CH4、CO2、H2O或轉(zhuǎn)化為細(xì)胞體，有效降低廢水的COD指標(biāo)。UASB出水自流至CASS池，在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)，活性污泥中的微生物通過酶的快速轉(zhuǎn)移機(jī)理，迅速吸附廢水中大部分可溶性有機(jī)物，經(jīng)歷一個高負(fù)荷的基質(zhì)快速積累過程，這對進(jìn)水水質(zhì)、水量、pH值及有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用，同時抑制絲狀菌的生長，可有效防止污泥膨脹，隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個較低負(fù)荷的基質(zhì)降解過程。CASS工藝集反應(yīng)、沉淀、排水功能于一體，污染物的降解在時間上是一個推流過程，而活性污泥微生物則處于好氧、缺氧、厭氧的周期性變化，氧濃度梯度大、轉(zhuǎn)移效率高，生化反應(yīng)推動力大，有機(jī)物去除率高，有效降低CODCr；在好氧條件下通過硝化細(xì)菌的作用將廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，從而達(dá)到對NH3-N的去除，CASS上清液經(jīng)過潷水器后達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）三級標(biāo)準(zhǔn)要求后納管排放。

氣浮池浮渣和UASB及CASS的剩余污泥在污泥濃縮池內(nèi)經(jīng)重力濃縮后，由污泥泵送入污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水，產(chǎn)生的泥餅外運(yùn)處置。污泥濃縮池的上清液和污泥脫水機(jī)脫出的污水回流至前端水解酸化池與進(jìn)水混合再處理，避免產(chǎn)生二次污染。

該工程利用水解酸化池較好的抗沖擊負(fù)荷能力以及UASB的高有機(jī)負(fù)荷，有效應(yīng)對了增塑劑廢水的處理。CASS池工藝流程簡單，有機(jī)物去除率高，抗沖擊能力強(qiáng)，污泥產(chǎn)量低，污泥性質(zhì)穩(wěn)定，與傳統(tǒng)活性污泥法相比，無二沉池及污泥回流設(shè)備，建設(shè)費(fèi)用可節(jié)省10%～25%，占地面積可減少20%～35%，運(yùn)行費(fèi)用可節(jié)省10%～25%。

3.2 主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

（1）集水池和格柵。設(shè)計流量為300m3/d，按12.5m3/h計，集水池尺寸為3.0×1.5×4.0（m），超高1.0m，有效容積13.5m3；內(nèi)置回轉(zhuǎn)式格柵分離機(jī)1臺；集水池內(nèi)設(shè)污水泵2臺（1用1備），型號為WQ40-15-15-1.5，單臺流量為15m3/h，揚(yáng)程15m，功率為1.5kW。配備液位控制器及流量計。

（2）事故池。事故池尺寸為10.0×5.0×4.5（m），超高0.5m，有效容積200m3，內(nèi)設(shè)污水提升泵2臺（1用1備），單臺流量為100m3/h，型號為WQ100-100-15-7.5，揚(yáng)程15m，功率為7.5kW。

（3）調(diào)節(jié)池。設(shè)計水力停留時間為6h，尺寸為5.0×4.0×5.0（m），超高1.0m，有效容積80m3，在池底設(shè)集水坑，水池底以i=0.01的坡度坡向集水坑，集水坑內(nèi)設(shè)2臺自動攪勻潛污泵，1用1備，型號為WQ65-25-15-2.2，水泵基本參數(shù)為：流量25m3/h，揚(yáng)程15m，功率2.2kW。

（4）氣浮池。采用加壓溶氣氣浮，氣浮池有效容積2m3，所需空氣量135L/h，并配置加壓溶氣罐1個，空壓機(jī)2臺（1用1備），PAC、PAM加藥泵各1臺。

（5）水解酸化池。設(shè)計水力停留時間為8h，有效容積100m3，分為2格，單格尺寸6.0×3.0×3.3（m），有效水深2.8m，超高0.5 m。底部設(shè)生物填料和攪拌器。

（6）UASB厭氧反應(yīng)器。碳鋼罐體，尺寸為Φ8.0m×9.0m，有效容積377m3，水力停留時間30h，有效水深7.5m，COD容積負(fù)荷為6kgCOD/m3·d，外置循環(huán)泵。

（7）CASS池。尺寸為18.0×4.5×4.0（m），有效容積283.5m3，有效水深3.5m；1日運(yùn)行周期數(shù)為4，設(shè)置潷水器1臺 ，鼓風(fēng)機(jī)2臺（1用1備），曝氣采用微孔曝氣盤曝氣。

（8）污泥濃縮池。尺寸為5.0×2.5×4.5（m），超高0.5m，配套G40-1污泥輸送泵1臺，流量5m3/h，揚(yáng)程為30m，功率1.5kW。

4 運(yùn)行情況

4.1 系統(tǒng)運(yùn)行

該工程設(shè)計、建設(shè)、安裝、調(diào)試完成后，按照設(shè)計流量和運(yùn)行參數(shù)運(yùn)行了3個月，處理系統(tǒng)基本穩(wěn)定運(yùn)行，經(jīng)對整個處理系統(tǒng)的各處理段進(jìn)、出水水質(zhì)進(jìn)行取樣檢測，分析對CODCr及NH3-N的處理情況，CODCr進(jìn)、出水濃度及去除率如圖2、圖3所示，NH3-N進(jìn)、出水濃度及去除率如圖4、圖5所示。

從圖2～圖5中可以看出，在進(jìn)水CODCr、NH3-N平均質(zhì)量濃度為8775.5mg/L和115.5mg/L的情況下，經(jīng)過該工藝處理后，出水CODCr、NH3-N平均質(zhì)量濃度為438.3mg/L和17.7mg/L，CODCr、NH3-N平均去除率達(dá)到95%和85%，穩(wěn)定達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）三級標(biāo)準(zhǔn)要求。另外，UASB池和CASS池對CODCr均有較高的去除率，達(dá)到75%左右；CASS池對NH3-N起到主要的去除作用，平均去除率為74%，氣浮池對NH3-N的去除率為22%，主要來自吹脫作用對NH3-N的去除，水解酸化池和UASB池對氨氮去除率較低，平均去除率在10%左右。整個處理系統(tǒng)具有一定的抗沖擊負(fù)荷能力，且對CODCr和NH3-N具有穩(wěn)定的去除效果。

圖5 各處理段出水NH3-N去除率

4.2 運(yùn)行費(fèi)用

該處理系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用主要是電費(fèi)、藥劑費(fèi)、污泥處理費(fèi)、檢查維修費(fèi)和人工費(fèi)用等。

（1）電費(fèi)：工藝系統(tǒng)使用功率總數(shù)為24.7kW，每日使用的電量為466.8kW·h，平均電價0.70元/kW·h，處理每m3廢水電費(fèi)為466.8 × 0.70 ÷ 300 = 1.09元/m3。

（2）藥劑費(fèi)：藥劑費(fèi)主要是PAC、PAM的費(fèi)用，根據(jù)實際使用情況，藥劑每天投加約30kg，費(fèi)用約為0.15元/m3。

（3）污泥處理費(fèi)：根據(jù)實際情況，費(fèi)用為0.20元/m3。

（4）檢查維修費(fèi)：每年對水泵、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用按照2萬元考慮，維護(hù)費(fèi)用為0.20元/m3。

（5）人工費(fèi)：主要是操作分析人員的工資部分，定員2人，工資以2500元/月計，折合人工費(fèi)為0.56元/m3。

（6）該工程處理每噸廢水的日常運(yùn)行總費(fèi)用為：1.09+0.15+0.20+0.20+0.56=2.20元/m3。

5 結(jié)論

（1）采用“氣浮+水解酸化+UASB+CASS”工藝對增塑劑生產(chǎn)廢水具有較好的處理效果，可很好地解決增塑劑廢水CODCr濃度高、可生化性差的問題，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）三級標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（2）在實際生產(chǎn)中，生產(chǎn)廢水的水質(zhì)水量變化大，前段采用水解酸化+UASB，解決了該問題，對沖擊負(fù)荷有一定的緩沖能力。

（3）針對該廢水含有一定的動植物油，采用氣浮作為預(yù)處理，配合絮凝劑的投加，可將動植物油去除率穩(wěn)定達(dá)到90%以上。

（4）UASB池和CASS池對CODCr均有較好的處理效果，CODCr去除率達(dá)75%左右；另外，CASS池對NH3-N具有顯著去除效果，去除率達(dá)到74%。UASB池和CASS池是該工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接決定了廢水的處理效果。

（5）該工藝對于增塑劑生產(chǎn)廢水的處理是可行的，且運(yùn)行費(fèi)用低，具有較好的環(huán)境效益和社會效益。

[1] 陳立軍，陳麗瓊，張欣宇，等.耐寒增塑劑的應(yīng)用及發(fā)展[J].塑料科技，2007，35（4）：76-79．

[2] 劉世強(qiáng)，寧培森，丁著明.增塑劑生產(chǎn)廢水處理研究進(jìn)展[J].塑料助劑，2016，118（4）：13 -19．

[3] 趙輝，蔣平平，董玉明，等.增塑劑生產(chǎn)廢水的處理及其資源化利用[J].增塑劑，2011，22（2）：48- 51．

[4] 沈洪來.增塑劑廢水處理方法探討[J].增塑劑，2003（2）：39- 41．

Engineering Design for Wastewater Treatment of Plasticizer Production

XU Liang
(CCIC Physical and Cheem ical Testing Co., Ltd, Shanghai 200436, China)

The capacity of wastewater produced by a certain enterprise of p lasticizer is 300m3/d. The wastewater has the characteristics of high concentration of CODCr, poor biodegradability, large relative molecular weight of pollutants and com plex structure. The engineering design of this project adopts the treatment process of air flotation, hydrolysis acidification, UASB, CASS as a main princip le part. The paper introduces the design parameters of the main structure of each treatment unit. When the average mass concentration of CODCrand NH3-N in effluent was 8775.5mg/L and 115.5mg/L,through the treatment, the said two indexes of the effluent water decreased to 438.3 mg/L and 17.7mg/L,which indicated that the effluent water quality met the specification of grade 3in “integrated wastewater discharge standard” (GB8978-1996) stably.

p lasticizer wastewater; air flotation; hydrolytic acidification; UASB; CASS

X703

A

1006-5377（2017）05-0053-04