木材加工廢水處理工程實例分析

茅 宏，金 鑫，陳 利，姚建松，梅榮武

(1.浙江省環(huán)境保護科學設計研究院，浙江 杭州 310007；2.浙江環(huán)科環(huán)境研究院有限公司，浙江 杭州 310007)

0 引言

木材染色與上膠屬于木材化學加工范疇,生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的廢水已經(jīng)成為木材加工工業(yè)的污染源頭之一，廢水中含有大量的有機污染物,致使化學需氧量高，色度大，成分復雜且具有致癌、致畸、致基因突變等危害,嚴重威脅人類健康和生態(tài)環(huán)境。因此木材染色廢水、洗膠必須經(jīng)過處理使其達標排放是迫切解決的問題。某木材加工企業(yè)主要生產(chǎn)、經(jīng)營生態(tài)木板、裝飾貼面板、膠合板、細木工板、地板等10多類裝飾材料，在木材加工過程中會產(chǎn)生染色廢水和低濃度廢水(生活污水、初期雨水)等。原有處理工藝為染色廢水經(jīng)“硫酸亞鐵+石灰”預處理后與低濃度廢水混合，通過“厭氧+生物接觸氧化[1]+混凝沉淀[2]”工藝處理后外排，運行成本約5元/噸水，處理規(guī)模為300 t/d?，F(xiàn)由于生產(chǎn)擴大和新增洗膠廢水，且廢水中CODCr濃度高、色度大，甲醛、苯酚、染料含量高，具有毒性大、難生物降解等難點[3-5]，原有系統(tǒng)難以處理達標，同時設備管路跑冒滴漏嚴重，迫切需要改造提升。

1 水質(zhì)水量與排放標準

根據(jù)廢水排放情況，染色廢水120 t/d，洗膠廢水5 t/d，生活污水和初期雨水等低濃度廢水共400 t/d，考慮進水濃度較高、波動大及預留后期余量，故總處理規(guī)模按照600 t/d設計。具體設計進水水質(zhì)如下表1所示。

表1 設計進水水質(zhì) mg/L，pH無量綱

2 廢水處理工藝及主要處理單元的設計

2.1 設計思路

根據(jù)洗膠廢水、染色廢水水質(zhì)特點及現(xiàn)有工藝運行情況，結(jié)合試驗結(jié)果，對現(xiàn)有廢水處理工藝改造思路如下：

(1)洗膠廢水中CODCr、甲醛含量高，如不預處理直接進生化系統(tǒng)，將會對生化系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重沖擊，必須預處理后方可進入后續(xù)生化系統(tǒng)。這在現(xiàn)有系統(tǒng)運行中得到了驗證：將未經(jīng)預處理的洗膠廢水直接進入生化系統(tǒng)，結(jié)果生化去除率持續(xù)降低，2天后生化系統(tǒng)內(nèi)的污泥死亡流失嚴重。經(jīng)“雙氧水+硫酸亞鐵”進行預處理試驗分析，CODCr、甲醛的去除率分別達50%、70%及以上，去除效果明顯。

(2)對于含染料、助劑、粘結(jié)劑等的高色度高粘度染色廢水，需加藥脫色與降低粘度.根據(jù)試驗結(jié)果可知，該股廢水經(jīng)“聚合氯化鋁鐵[6]+次氯酸鈉氧化[7]+混凝沉淀”處理后，CODCr去除率達到50%以上，但當反應溫度低于45 ℃時，其產(chǎn)物壓濾脫水比較困難。因此，綜合考慮，將反應溫度控制在45～50 ℃，保障高效壓濾脫水的同時為后續(xù)生化系統(tǒng)提供合適溫度。

2.2 廢水處理工藝

針對廢水CODCr、氨氮濃度高等特點，結(jié)合類似廢水處理經(jīng)驗[8-10]，本項目主要采用“Fenton預處理[11-13]+A/O生化[13-14]+沉淀+氣浮脫色[15]”處理工藝，即5 t/d高濃度洗膠廢水采用芬頓氧化預處理后與120 t/d染色廢水混合，再經(jīng)板塊壓濾機壓濾，濾液和生活污水、初期雨水等低濃度廢水混合后再經(jīng)A/O生化池、氣浮池處理后達標外排。

具體工藝流程如下圖1所示。

2.3 主要建構物尺寸與配套設備

(1)洗膠廢水集水池，1座，地下式鋼砼結(jié)構，內(nèi)壁環(huán)氧防腐，有效容積為18 m3,水力停留時間3.6 d，配套污水提升泵2套(1用1備)。

(2)芬頓氧化槽，1只，尺寸φ1.5 m×2 m，鋼制襯膠結(jié)構，反應時間為2 h，反應pH為3.0左右。

(3)染色廢水收集池，1座，地下式鋼砼結(jié)構，尺寸為8.3 m×5.8 m×3.0 m，有效容積為125 m3，水力停留時間24 h，配套設備包括提升水泵2套、循環(huán)水泵2套(1用1備)。

(4)染色廢水調(diào)節(jié)反應池，1座，地下式鋼砼結(jié)構，尺寸為5.8 m×3.8 m×2.8 m，有效容積為50 m3，反應時間為4.8 h。配套設備包括提升水泵2套(1用1備)、穿孔管空氣攪拌。

(5)板框壓濾，染色廢水反應后泥水混合物由泵送至壓濾機處理。配套設備包括污泥泵1套、100 m2板框壓濾機1臺。

(6)低濃度廢水調(diào)節(jié)池，1座，地下式鋼砼結(jié)構，尺寸為9.8 m×8.2 m×2.4 m，有效容積為110 m3，水力停留時間為4.4 h。

(7)A池，1座，半地下式鋼砼結(jié)構，池體尺寸為10.7 m×7.7 m×5.5 m，有效容積為400 m3，水力停留時間為16 h，反硝化負荷：0.02 kg TN/(kg MLSS·d)。配套設備包括組合填料250 m3、3 kW攪拌機2套。

(9)輻流式二沉池，1座。半地下鋼砼結(jié)構，池體尺寸為φ7 m×4.5 m，表面負荷為0.65 m3/(m2·h)。配套設備包括污泥泵1臺、半橋式刮泥機1套。

(10)氣浮脫色槽，1座，地上式鋼制防腐結(jié)構，25 m3/h。配套設備包括溶氣泵1套。

(11)污泥濃縮池。半地下鋼砼結(jié)構，池體尺寸為7.1 m×5.2 m×2.6 m。污泥濃縮后上清液流回調(diào)節(jié)池，污泥由泵送至壓濾機處理。配套設備包括污泥泵2套(1用1備)、100 m2板框壓濾機1臺。

(12)綜合房。綜合房包括配電房、化驗室和值班室，地上鋼砼結(jié)構，平面尺寸為14.0 m×7.8 m，層高為4.5 m。

3 工程調(diào)試及運行

3.1 預處理系統(tǒng)的調(diào)試

由于廢水中存在難降解有生物毒性的有機物，因此經(jīng)過預處理系統(tǒng)才能進入生化處理系統(tǒng)。整個預處理系統(tǒng)調(diào)試過程在10 d左右。

洗膠廢水進入芬頓氧化槽，加硫酸調(diào)pH 2～3,投加硫酸亞鐵攪拌均勻，再投加雙氧水反應2 h后進入反應調(diào)節(jié)池。

染色廢水先打入進入調(diào)節(jié)反應池經(jīng)投加聚鐵、次氯酸鈉、石灰進行氧化混凝反應，反應時間為4 h，采用鼓風方式攪拌混合反應，反應后廢水由水泵打到壓濾機進行脫水，濾布出水進入低濃度廢水調(diào)節(jié)池，污泥去規(guī)范化處置。

根據(jù)來水濃度投加藥劑，投加雙氧水4～6 kg/t、硫酸亞鐵4～6 kg/t、聚鐵2～4 kg/t、次氯酸鈉0.2～1 kg/t、石灰3～5 kg/t。分批次調(diào)試。

3.2 A/O生化系統(tǒng)的調(diào)試

A池與O池同步進行污泥培養(yǎng)與菌種馴化，A、O池的接種污泥分別取自附近醫(yī)藥化工污水處理廠厭氧池和二沉池的污泥，接種量為池體容積的20%，采用槽罐車泵入。具體生化培養(yǎng)過程見下表2。

表2 A/O系統(tǒng)生物膜培菌馴化運行過程

續(xù)表

經(jīng)過接種馴化培養(yǎng)，整個A/O生化處理系統(tǒng)調(diào)試歷時約60 d左右。連續(xù)進水達到設計沖擊負荷，O池出水CODCr穩(wěn)定小于300 mg/L，氨氮小于15 mg/L，滿足排放標準，可進行后續(xù)全流程運行。

3.3 污泥處理系統(tǒng)

沉淀池污泥與生化池剩余污泥全部進入污泥濃縮池，經(jīng)濃縮后由污泥螺桿泵打入板框壓濾機壓濾進行脫水，為間歇性操作，每天工作一班；泥餅送危廢處置單位規(guī)范處置。

4 工程實際運行

4.1 工程運行效果

該工程建成后于2019年8月開始調(diào)試至11月完成，生產(chǎn)廢水已進入污水系統(tǒng)連續(xù)處理，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)的三級排放標準，符合設計要求，并通過相關部門監(jiān)測驗收。

(1)工程進出水水質(zhì)

經(jīng)生產(chǎn)滿負荷穩(wěn)定運行后，對進出水進行連續(xù)檢測，其檢測結(jié)果分別如下。

表3 進水水質(zhì)檢測數(shù)據(jù) mg/L，pH無量綱

表4 出水水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)

4.2 成本分析

(1)工程投資

本工程總投資包括新建A/O池、二沉池、脫水機房等土建工程費用共計140萬元；新增曝氣裝置、生化填料、2臺脫水機、螺桿泵等共計設備材料費160萬元；設計費、安裝費、調(diào)試費等計40萬元，合計340萬元。

(2)運行費用

改造后工程直接運行費用包含人工費用、電耗費用、藥劑費用及污泥處置費用，不含設備折舊、維修費用，詳見表5。

根據(jù)企業(yè)原有記錄，改造前運行成本為5元/噸水，由上表可知，改造后污水處理系統(tǒng)噸水運行費用為4.83元/噸水，具有明顯經(jīng)濟效益。

表5 運行成本統(tǒng)計表

5 結(jié)論

工程實踐表明，采用“芬頓氧化預處理-A/O生化-沉淀-氣浮脫色”組合工藝處理后，出水指標COD<400 mg/L，氨氮<20 mg/L，TN<40 mg/L，TP<2 mg/L，甲醛<2 mg/L，穩(wěn)定達到并優(yōu)于《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)三級標準，環(huán)境效益明顯。

采用芬頓氧化預處理洗膠廢水可以大幅度降解甲醛等毒性大的有機物。若洗膠廢水不經(jīng)預處理直接進入生化系統(tǒng)時，對生化系統(tǒng)沖擊很大，2天時間生化系統(tǒng)內(nèi)的污泥基本因毒性死亡而流失，生化去除率很低。

采用生化載體的A/O系統(tǒng)，可大幅去除廢水中的有機污染物，提高系統(tǒng)的抗沖擊負荷，不致因進水水量水質(zhì)波動而影響出水水質(zhì)。