某涂料企業(yè)綜合廢水處理工程設計

馬千里， 盧揚， 王語萌

（北控中科成環(huán)保集團有限公司成都分公司， 成都 610031）

某涂料公司擬在某工業(yè)集中發(fā)展區(qū)建設生產(chǎn)基地， 規(guī)劃一期規(guī)模為木器涂料22 000 t、 建筑涂料34 000 t、 萬能膠6 000 t、 固化劑3 000 t、 樹脂5 000 t（中間產(chǎn)品）， 共計70 000 t。

該公司排放廢水由生產(chǎn)廢水和生活污水組成，共計300 m3／d。 其中生產(chǎn)廢水主要由樹脂、 固化劑車間的反應廢水（高濃度、 油性廢水）和建筑涂料車間設備清洗廢水（低濃度、 水性廢水）組成， 廢水中主要含樹脂、 醇、 苯、 酯、 顏料粉末和增稠劑等污染物質， 具有成分復雜、 水質波動大、 COD 和SS濃度高、 可生化性差等特點， 處理難度大， 投資成本高， 不易實現(xiàn)達標排放。 本文分析了涂料廢水的水質特性， 確定了處理工藝流程和主要設計參數(shù)，給出了工程運行效果、 投資和運行成本， 以期為同類廢水的處理提供參考。

1 設計水量、 水質

根據(jù)企業(yè)規(guī)模預測， 樹脂、 固化劑廢水設計水量為1 m3／h， 建筑涂料廢水設計水量為5 m3／h， 包含生活污水在內(nèi)的綜合廢水設計水量為12.5 m3／h。

根據(jù)業(yè)主提供的水質資料及取樣檢測結果， 樹脂、 固化劑廢水與建筑涂料廢水均為可生化性差、難處理廢水。 樹脂、 固化劑廢水COD 濃度高， 且含有大量具有微生物毒性的有機溶劑； 建筑涂料廢水COD 濃度相對較低， 但SS 含量較高、 水量相對較大。 本項目廢水經(jīng)處理后出水達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》三級標準及主要污染物納管標準后排入污水處理廠。

本項目主要設計進出水水質如表1 所示。

表1 設計進出水水質Tab. 1 Design influent and effluent water quality

2 廢水處理工藝流程確定

2.1 工藝方案的選擇

目前， 國內(nèi)外涂料廢水的主要處理方法仍為混凝沉淀（氣浮）法、 高級氧化法和生物法等， 在實際應用中大都采用上述處理方法的組合工藝［1］。 混凝沉淀（氣?。┓ㄋ巹┫拇?， 出水難達標， 通常作為預處理使用。 生物法可以有效去除廢水中有機物、氮、 磷等， 處理費用低廉， 但對難降解有機物的去除效果不理想， 因此常與高級氧化法組合使用。 高級氧化法是基于產(chǎn)生的·OH 和其他一些氧化性物質， 把難降解的大分子有機物分解成小分子物質或無毒物質， 提高廢水的可生化性。

陳永波［2］采用混凝-厭氧-好氧工藝對水性涂料廢水進行處理， 出水達到DB44／ 26—2001《水污染排放限值》第二階段一級標準； 陳紹偉等［3］用混凝沉淀-芬頓催化氧化-活性炭吸附組合工藝對某涂料廠車間生產(chǎn)廢水進行處理， 最終出水COD 質量濃度小于100 mg／L； 胡進［4］采用混凝氣浮-水解酸化-生物接觸氧化組合工藝對水性涂料廢水進行試驗研究， 出水達到GB 8978—1996 二級標準； 左紅影等［5］采用混凝沉淀-氣浮-一段生物接觸氧化-二段生物接觸氧化工藝處理涂料廢水， 出水達到DB44／ 26—2001 第二時段一級標準。

根據(jù)本項目原水水質特點， 針對建筑涂料廢水與樹脂、 固化劑廢水的差異， 采用了分流預處理的設計思路。 建筑涂料廢水具有污染物濃度相對較低、 SS 濃度較高的特點， 采用污泥調(diào)理-板框壓濾-調(diào)節(jié)池-混凝氣浮的組合工藝， 去除廢水中部分難降解有機物和絕大部分SS、 色度和濁度， 減輕后續(xù)廢水處理設施負擔。 針對污染物濃度高、 可生化性差、 有機溶劑含量高的樹脂、 固化劑廢水，采用調(diào)節(jié)池-隔油沉淀-pH 調(diào)節(jié)-鐵碳微電解-調(diào)節(jié)池-混凝氣浮的物化預處理， 將樹脂、 固化劑廢水中的部分大分子難降解有機物進行降解， 改善廢水的可生化性。 兩類生產(chǎn)廢水經(jīng)過不同的物化預處理后， 與廠區(qū)生活污水在綜合調(diào)節(jié)池匯合， 進行水量調(diào)節(jié)與水質均化后， 采用ABR 厭氧-沉淀-兩級生物接觸氧化-沉淀的生化處理工藝。 厭氧階段采用高效厭氧的ABR 反應器， 進一步去除廢水中殘留的大分子難降解有機物， 并將其轉化為小分子易降解有機物、 CH4、 CO2和H2O， 為后續(xù)的好氧生化處理創(chuàng)造條件［6］。 好氧階段采用兩級好氧接觸氧化工藝， 將污染物轉化為CO2和H2O 等穩(wěn)定無害的無機產(chǎn)物， 保障出水穩(wěn)定達標排放。

物化單元產(chǎn)生的化學污泥和浮渣排入污泥調(diào)理池， 生化單元產(chǎn)生的剩余污泥進入濃縮池濃縮， 均經(jīng)板框壓濾機脫水處理后外運處置。

2.2 工藝流程

廢水處理工藝流程如圖1 所示。

圖1 工藝流程Fig. 1 Process flow

3 主要構筑物及設計參數(shù)

（1） 樹脂、 固化劑廢水調(diào)節(jié)池。 1 座， 地下鋼砼結構， 內(nèi)部防腐， 尺寸為2.00 m×2.00 m×5.00 m， 有效水深為2.10 m， 水力停留時間約8 h。 設提升泵2 臺， 單臺流量為2 m3／h， 揚程為10 m， 功率為0.37 kW； 浮球液位開關1 臺； 電磁流量計1 臺。

（2） 隔油沉淀罐。 1 臺， SS304 材質， 地上式，尺寸為φ2.20 m × 3.37 m（含支腳）， 筒體高2.50 m， 超高0.25 m， 水力停留時間約8 h。 配套布水器、 集水器、 集油槽、 排泥管各1 套。

（3） pH 調(diào)節(jié)罐。 1 臺， 尺寸為φ0.80 m×1.20 m（不含支腳）， 超高0.20 m， 水力停留時間約0.5 h。 調(diào)節(jié)廢水pH 值至2.5 ～3.0。 配套攪拌機1 臺，轉速為20 ～30 r／min， 功率為0.37 kW； pH 在線監(jiān)測儀1 臺； 硫酸加藥裝置1 套； 加藥計量泵2 臺，流量為40 L／h， 壓力為0.1 MPa， 功率為40 W。

（4） 鐵碳微電解罐。 1 臺， SS304 材質， 尺寸為φ2.20 m×3.87 m（含支腳）， 筒體高3.00 m， 超高0.25 m， 曝氣量為32 m3／h， 風機與接觸氧化池共用。 配套布水及布氣裝置各1 套； 內(nèi)置高效微電解填料， 5 m3； pH 在線監(jiān)測儀1 臺。

（5） 建筑涂料廢水集水池。 1 座， 地下鋼砼結構， 尺寸為4.00 m×2.00 m×5.00 m， 有效水深為2.10 m， 水力停留時間約3 h。 配套提升泵2 臺，單臺流量為10 m3／h， 揚程為10 m， 功率為0.75 kW； 浮球液位開關1 臺。

（6） 污泥調(diào)理池。 1 座， 地下鋼砼結構， 內(nèi)部防腐， 尺寸為5.87 m × 3.00 m × 3.10 m， 超高0.5 m， 水力停留時間約8 h。 設潛水攪拌機1 臺， 功率為1.5 kW； 螺桿泵2 臺， 單臺流量為8 m3／h， 揚程為60 m， 功率為2.2 kW； 浮球液位開關1 臺； 板框壓濾機1 臺， 過濾面積為60 m2， 濾室總容量為907 L， 過濾壓力為0.5 ～1.6 MPa， 功率為2.2 kW。

（7） 建筑涂料廢水調(diào)節(jié)池。 1 座， 地下鋼砼結構， 尺寸為5.88 m×3.00 m×3.10 m， 超高0.5 m，水力停留時間約7.5 h。 配套潛水攪拌機1 臺， 功率為1.5 kW； 提升泵2 臺， 單臺流量為10 m3／h，揚程為10 m， 功率為0.75 kW； 浮球液位開關1臺； 電磁流量計1 臺。

（8） 混凝溶氣氣浮機。 1 臺， 碳鋼防腐， 尺寸為4.50 m×1.70 m×1.70 m， 處理能力為5 ～10 m3／h。 pH 中和、 混凝反應、 絮凝反應停留時間各10 min， 溶氣氣浮停留時間為50 min； 溶氣水回流比為30%； 系統(tǒng)總功率為3.87 kW； pH 在線監(jiān)測儀1臺； NaOH、 PAC、 PAM 加藥裝置3 套， 加藥計量泵6 臺， 單臺流量為40 L／h， 壓力為0.1 MPa， 功率為40 W。

（9） 綜合調(diào)節(jié)池。 1 座， 尺寸為4.50 m×2.75 m × 3.10 m， 超高0.5 m， 水力停留時間約2.5 h。配套廢水提升泵2 臺（1 用1 備）， 單臺流量為10 m3／h， 揚程為10 m， 功率為0.75 kW； 浮球液位開關1 臺； 電磁流量計1 臺； 穿孔曝氣系統(tǒng)1 套；HJ-25 浸沒式汽水混合器1 只。

（10） ABR 厭氧池。 1 座， 鋼砼結構， 尺寸為25.00 m×5.00 m×7.00 m； 有效容積為750 m3， 停留時間為2.5 d， COD 容積負荷為2.8 kg／（m3·d）。配套生物填料285 m3， 排泥管5 套， 沼氣收集管及水封罐各1 套。

（11） 厭氧沉淀池。 1 座， 尺寸為3.00 m×3.00 m×4.50 m， 超高0.5 m， 設計表面負荷為1.39 m3／（m2·h）。 配套回流泵2 臺， 單臺流量為10 m3／h，揚程為10 m， 功率為0.75 kW； 轉子流量計1 只。

（12） 兩級生物接觸氧化池。 1 座， 分2 級，鋼砼結構， 尺寸為12.00 m×4.50 m×5.50 m， 有效容積為270 m3， 停留時間為21.6 h， COD 容積負荷為3 kg／（m3·d）。 配套羅茨鼓風機2 臺， 風量為4.25 m3／min， 升壓為53.9 kPa， 功率為7.5 kW； 生物填料162 m3， 微孔曝氣器140 套， 曝氣管2 套。

（13） 沉淀池。 1 座， 鋼砼結構， 半地埋式，尺寸為3.00 m×3.00 m×5.50 m， 超高1.0 m， 設計表面負荷為1.39 m3／（m2·h）。 配套污泥泵2 臺， 單臺流量為10 m3／h， 揚程為10 m， 功率為0.75 kW；塑料轉子流量計1 只。

4 工程運行效果

該工程建成后預處理調(diào)試為期15 d， 生化調(diào)試為期3 個月， 實現(xiàn)達標運行。 各單元的實際處理效果如表2 所示。

表2 實際進出水水質均值Tab. 2 Average values of actual influent and effluent water quality

5 投資及運行成本分析

工程直接投資270 萬元， 其中土建投資145 萬元， 設備投資125 萬元。

廢水直接運行費用為1.756 元／m3， 其中電費0.520 元／m3， 藥劑費用為0.217 元／m3， 微電解填料費用為0.130 元／m3， 人工費0.889 元／m3。

6 結語

（1） 本項目創(chuàng)新采用板框壓濾工藝去除建筑涂料廢水中高濃度SS， 極大地降低了后續(xù)構筑物的處理負荷。

（2） 采用鐵碳微電解處理高濃度樹脂、 固化劑廢水， COD 去除率高、 效果穩(wěn)定， 是保障后續(xù)生化系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵。

（3） 涂料綜合廢水采用ABR 厭氧-兩級接觸氧化工藝， 可以穩(wěn)定達標排放。

（4） 涂料廢水屬高濃度有機廢水， 水量變化大， 治理難度大。 該工程在實現(xiàn)廢水穩(wěn)定達標排放的同時， 能夠將建筑涂料回收再利用， 為企業(yè)節(jié)省了大量費用。