水溶性膠黏劑生產(chǎn)廢水處理工程實例

董希青，袁金秀，崔 鑫

（濰坊科技學(xué)院，山東半島鹵水資源高值化綠色化綜合利用工程技術(shù)研發(fā)中心，山東省海洋精細化工綠色化高值化工程技術(shù)研究中心，山東壽光262700）

某電子材料有限公司主要以丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯、過硫酸銨、尿素、乳化劑和氨水等為原料生產(chǎn)水溶性膠黏劑，在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生水溶性膠黏劑廢水，該廢水有機物含量較高、成分復(fù)雜、可生化性較差且間歇排放，屬較難處理的工業(yè)廢水?；谠撋a(chǎn)企業(yè)的要求及相關(guān)的研究成果，并根據(jù)該廢水的水質(zhì)特點，確定采用Fenton氧化+混凝沉淀+UASB+生物濾池的組合工藝對其進行處理。

1 工程進出水水質(zhì)和水量

廢水主要來自膠黏劑生產(chǎn)用軟水制備樹脂再生廢水、聚合反應(yīng)釜及乳化缸清洗廢水、地面和設(shè)備清洗廢水，廢水總量大約為120 t/d。處理出水水質(zhì)需達到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的三級標(biāo)準(zhǔn)（氨氮執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)）。工程進出水水質(zhì)如表1所示。

2 處理工藝流程

廢水處理工藝流程如圖1所示。

表1 工程進出水水質(zhì)

圖1 廢水處理工藝流程

廢水首先進入調(diào)節(jié)池均和水質(zhì)水量，然后經(jīng)提升泵1進入Fenton池，通過加藥裝置1加入硫酸亞鐵和雙氧水進行Fenton氧化預(yù)處理，以提高廢水的可生化性。Fenton池出水自流進入混凝沉淀池，通過加藥裝置2加入NaOH、PAC和PAM進行絮凝沉淀反應(yīng)，去除部分COD和大部分SS?；炷恋沓爻鏊粤鬟M入中間池，在中間池內(nèi)進行混合、均化，然后經(jīng)提升泵2進入UASB，進行厭氧分解，去除大部分COD及部分氨氮。UASB出水進入生物濾池，通過好氧微生物的作用進一步去除污染物。生物濾池出水進入貯水池，部分出水作為生物濾池反沖洗用水，反沖洗出水回流至調(diào)節(jié)池；其余出水經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)排口排放至園區(qū)污水處理廠。來自混凝沉淀池、UASB的污泥排入污泥池，沉淀濃縮后上清液回流至調(diào)節(jié)池，濃縮污泥用脫水機壓濾脫水，干污泥委外處置。調(diào)節(jié)池、生物濾池由工藝鼓風(fēng)機提供所需的空氣，反洗空氣由反洗風(fēng)機提供。

3 主要構(gòu)建物

主要構(gòu)建物及設(shè)計參數(shù)見表2。

表2 主要構(gòu)建物及設(shè)計參數(shù)

4 工程調(diào)試及運行結(jié)果

4.1 工程調(diào)試

4.1.1 預(yù)處理調(diào)試

在廢水處理工程設(shè)計階段對廢水進行了Fenton氧化小試實驗，綜合考慮排放要求及運行成本，最終確定了Fenton氧化的最佳條件，即在Fenton池內(nèi)通過加酸調(diào)節(jié)廢水pH至3~4，然后加入質(zhì)量分數(shù)為0.25%的硫酸亞鐵和質(zhì)量分數(shù)為0.5%的雙氧水，攪拌反應(yīng)2.5 h后，加堿調(diào)節(jié)pH至8左右。在混凝沉淀池內(nèi)加入質(zhì)量分數(shù)為0.1%的PAC和質(zhì)量分數(shù)為0.002 5%的PAM。通過預(yù)處理，提高了廢水的可生化性。預(yù)處理后出水COD平均為3 520 mg/L，氨氮平均為30.1 mg/L，COD、氨氮去除率分別為36%、42.1%。

4.1.2 UASB調(diào)試

UASB污泥選用城市污水處理廠脫水后的消化污泥，含水率約為80%。UASB有效容積為480 m3，投加消化污泥量按20 kg/m3，干污泥總量為9.6 t，濕污泥量約為48 t。UASB投加污泥后進行35 d的馴化。調(diào)試過程初期，COD容積負荷控制在0.3～0.5 kg/（m3·d），由于廢水缺磷，按照m（COD）∶m（N）∶m（P）=100∶5∶1 適當(dāng)投加磷營養(yǎng)源。定期監(jiān)測 COD 和VFA，當(dāng)COD去除率達到80%時，逐步提升負荷，直至設(shè)計負荷 0.88～1.3 kgCOD/（m3·d），后續(xù)進水 COD逐漸提高至5 500 mg/L。經(jīng)過2個半月的時間，完成UASB調(diào)試，HRT為36 h。之后進入穩(wěn)定運行階段，出水COD平均為635 mg/L，COD去除率為82%左右。

4.1.3 生物濾池調(diào)試

生物濾池共4格，并聯(lián)運行，所加填料為球形陶粒，濾料層厚度為3.0 m，填料體積為30 m3。生物濾池采用自然掛膜法，按照設(shè)計風(fēng)量的50%對生物濾池進行曝氣，同時按照設(shè)計流量的20%進行進水。濾池在連續(xù)悶曝24 h后開始進水，并控制進水COD保持在300~350 mg/L，DO在2.5 mg/L左右，進水COD 負荷在 3.5~4 kg/（m3·d）。 然后按廢水量的 10%逐步增加進水量，同時增大曝氣量，監(jiān)測COD濃度的變化情況，并觀察生物膜的生長情況。在生物濾池運行一段時間后，需要采用氣水聯(lián)合對濾池進行反沖洗，氣洗強度為 10～15 L/（m2·s），水洗強度為 4～5 L/（m2·s），反沖洗時間控制在 15 min 左右。 每隔 3~5天需要進行1次反沖洗，反洗出水回流至調(diào)節(jié)池。穩(wěn)定運行后，出水COD平均為350 mg/L，氨氮平均為22.4 mg/L，COD、氨氮去除率分別為44.9%、22.7%。

4.2 運行效果

廢水處理工程建成后，經(jīng)過3個月調(diào)試達到了設(shè)計負荷，運行情況良好，處理出水可以達到污水處理廠進水接管標(biāo)準(zhǔn)。穩(wěn)定運行4個月后，進行竣工驗收，某監(jiān)測公司對工程出水連續(xù)監(jiān)測5 d，表3為5 d檢測的平均值。

表3 各單元出水水質(zhì)

運行結(jié)果表明，經(jīng)Fenton氧化和混凝沉淀預(yù)處理后，出水COD為3 520 mg/L，預(yù)處理COD總?cè)コ蕿?6%，達到了比較好的效果。Fenton氧化可將大分子有機物轉(zhuǎn)化為小分子有機物，B/C由原來的0.18提高至0.35，提高了廢水可生化性，保證了后續(xù)生化處理工藝的有效運行。整個系統(tǒng)的COD總?cè)コ蔬_到93.6%，出水COD平均為350 mg/L，對于COD的去除，UASB和生物濾池的生化處理起了主導(dǎo)作用。

廢水經(jīng)預(yù)處理后，氨氮有一定的降解，預(yù)處理氨氮總?cè)コ蕿?2.1%。由于反應(yīng)中生成的·OH具有強氧化性，在氧化降解有機物的同時氧化了氨氮。UASB對氨氮沒有明顯的去除效果，氨氮濃度基本保持不變。生物濾池對氨氮有一定的降解效果。整個系統(tǒng)的氨氮總?cè)コ蔬_到56.9%，出水氨氮平均為22.4 mg/L，對于氨氮的去除，物化預(yù)處理起了主導(dǎo)作用。

廢水經(jīng)預(yù)處理后，SS明顯降低，SS去除率為75.7%。整個系統(tǒng)的SS總?cè)コ蔬_到89.5%，出水SS平均為315 mg/L，處理效果較好。

5 技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)

本項目為某電子材料有限公司的新建廢水處理項目，總投資共計199萬元。不計折舊費，運行費用主要包括電費、藥劑費及污泥處置費、人工費。平均日電耗約 442 kW·h，電價以 0.8 元/（kW·h）計，則需電費2.94元/m3；在運行中需要加酸、氫氧化鈉、PAC、PAM、硫酸亞鐵和雙氧水等藥劑，藥劑費用約為3.0元/m3；產(chǎn)生干污泥（含水率80%）約60 kg/d，需污泥處置費0.2元/m3；人工費為0.66元/m3，運行費用合計約為6.8元/m3。

6 結(jié)論

水溶性膠黏劑生產(chǎn)廢水水質(zhì)波動大，可生化性差，經(jīng)Fenton氧化+混凝沉淀+UASB+生物濾池的組合工藝處理后，最終出水COD平均為350 mg/L，氨氮平均為22.4 mg/L，SS平均為315 mg/L，各項指標(biāo)均滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的三級標(biāo)準(zhǔn)（氨氮滿足二級標(biāo)準(zhǔn)）。該工藝運行穩(wěn)定，污染物去除效果顯著，運行成本約為6.8元/m3。