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        玻璃纖維廢水處理工程設(shè)計案例

        2020-12-26 06:21:01張懷玉
        安徽化工 2020年5期
        關(guān)鍵詞:芬頓混凝反滲透

        張懷玉

        (江蘇龍環(huán)環(huán)境科技有限公司,江蘇常州213022)

        玻纖廢水作為玻璃纖維行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)有機廢水,主要含有油脂類、乳化劑、水溶性有機物、有毒物質(zhì)甲醛以及少量的玻璃纖維與殘渣[1]。項目廢水來源于常州某企業(yè)生產(chǎn)玻璃纖維薄氈過程中的氈成型工段網(wǎng)帶脫水、地面及設(shè)備清洗水等混合廢水,主要含有玻璃纖維、羥乙基纖維素、聚硅酮、陽離子型季銨鹽、丙烯酸樹脂、脲醛樹脂、聚乙酸乙烯酯、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷等物質(zhì),廢水COD濃度高,可生化性差,毒性強,處理難度高。

        針對該水質(zhì),設(shè)計如下處理工藝:調(diào)節(jié)均衡—混凝沉淀—芬頓反應(yīng)—水解酸化—缺氧—生物氧化—超濾膜—反滲透??紤]玻纖廢水處理后出水對城市生活污水處理廠生活污泥的影響[2],同時兼顧廠內(nèi)用水需求,系統(tǒng)出水廠內(nèi)回用。處理流程中中混凝沉淀、芬頓及生化系統(tǒng)的污泥經(jīng)板框壓濾脫水,固體作為危廢外運,液體回流至調(diào)節(jié)池。反滲透濃液經(jīng)單效蒸發(fā)減量濃縮成鹽,清液回流至調(diào)節(jié)池,固廢與脫水污泥一起作危廢外運經(jīng)有資質(zhì)第三方處置。本項目廢水實際產(chǎn)生量在10 t/d,考慮后續(xù)產(chǎn)生規(guī)模擴大,污水站處理設(shè)計規(guī)模為2 m3/h,全天24 h運行。本文針對進水水質(zhì)設(shè)計處理流程及相應(yīng)的建構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù),根據(jù)實際工程調(diào)試運行效果及產(chǎn)生問題,確定工程實際運行參數(shù),作為同類廢水處理及運行參考資料。

        1 工程概況

        1.1 廢水進出水水質(zhì)

        項目進水水質(zhì)經(jīng)取樣實測,出水依據(jù)《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》(GB/T 19923-2005)洗滌用水、工藝與產(chǎn)品用水標準,具體數(shù)值如表1。

        1.2 處理工藝介紹

        針對廢水中高濃度的有機物及對生化細菌有不利影響的污染物,采用物化預(yù)處理工藝+生化處理+膜深度處理的流程[3]。圖1為項目廢水處理流程圖。生產(chǎn)廢水預(yù)處理采用混凝沉淀和芬頓氧化處理技術(shù)?;炷磻?yīng)不僅能去除廢水中膠體顆粒和吸附在膠體表面的表面活性劑,還能與溶解在水相中的表面活性劑形成難溶性的沉淀[4],混凝后的出水經(jīng)pH調(diào)節(jié)后進入芬頓氧化系統(tǒng),去除進水中的大分子有機物,提高生化進水的C/N比。預(yù)處理系統(tǒng)產(chǎn)生的泥水混合物進入污泥池。污泥池廢水經(jīng)板框脫水,脫水清液進入低位池。生化系統(tǒng)采用的是水解酸化+兼氧+好氧系統(tǒng),去除廢水小分子有機物。膜深度處理系統(tǒng)采用超濾+反滲透系統(tǒng)。膜處理系統(tǒng)對玻纖廢水有良好的效果,并應(yīng)用于低濃度有機污染玻纖廢水處理的工程案例[5]。超濾采用浸入式纖維膜池,取代二沉池,同時降低出水懸浮物濃度,保障反滲透進水水質(zhì)。反滲透去除廢水中的有機物,同時保障出水氨氮和總氮達標。項目的反滲透過程中產(chǎn)生濃液,濃液經(jīng)濃液池進入蒸發(fā)系統(tǒng),產(chǎn)生的鹽分與污泥作為危廢處置。清液回流至低位池,再次進入生化系統(tǒng)處置。

        2 主體設(shè)計參數(shù)

        2.1 預(yù)處理系統(tǒng)

        2.1.1 混凝沉淀系統(tǒng)

        本系統(tǒng)包括pH調(diào)節(jié)、混凝、絮凝和沉淀系統(tǒng)。項目設(shè)計水量為2 m3/h,設(shè)計1個pH調(diào)節(jié)池、1個混凝池、1個絮凝池和1個斜管沉淀池。pH調(diào)節(jié)池、混凝池和絮凝池設(shè)計停留時間為30 min,池子設(shè)計尺寸均為0.5 m×0.5 m×4 m。沉淀池設(shè)計表面負荷為0.53 m3/m2·h。沉淀池設(shè)計尺寸為2.5 m×1.5 m×4 m。系統(tǒng)池子采用鋼結(jié)構(gòu)合建,內(nèi)壁采用“三油兩布”防腐,布采用玻璃纖維?;炷恋沓卦O(shè)計尺寸為3 m×1.5 m×4 m。配套設(shè)備包括3套加藥系統(tǒng)及3臺攪拌器。每套加藥系統(tǒng)為500 L桶,25 L/h加藥計量泵,攪拌器功率0.75 kW。配套儀表:進水流量計、混凝池絮凝劑液位計、pH在線儀。

        2.1.2 芬頓氧化系統(tǒng)

        沉淀池上清液由重力進入芬頓反應(yīng)池,池容10 m3,尺寸○2.2 m×3.0 m,PE結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)反應(yīng)pH值控制在4左右。芬頓池采用間歇運行,反應(yīng)完成后,通過堿調(diào)節(jié)pH,上清液進入地下收集池,下部泥水混合物經(jīng)過板框壓濾系統(tǒng),板框脫水清液進入地下收集池,地下收集池水經(jīng)泵提升至生化處理系統(tǒng)。芬頓系統(tǒng)配套加藥系統(tǒng)5套,分別為酸、雙氧水、堿、PAC和PAM。硫酸亞鐵則是直接采用粉劑人工投加的方式。

        2.2 生化處理系統(tǒng)

        污水站設(shè)計生化系統(tǒng)包括水解酸化池、兼氧池和好氧池,水解酸化池設(shè)計COD負荷為3 kg COD/m3×h。設(shè)計生化進水COD濃度為3 000 mg/L,水解酸化池設(shè)計有效容積為20 m3,池體尺寸3.0 m×2.0 m×4.0 m。水解酸化池采用攪拌保證污泥完全混合。

        缺氧池設(shè)計水力停留時間(HRT)為10 h,有效容積為20 m3,池體尺寸為3.0 m×2.0 m×4.0 m。缺氧池設(shè)置了碳源投加口,以提高反硝化脫氮效果。缺氧池采用潛水攪拌,達到污泥混合的效果。

        好氧池設(shè)計水力停留時間(HRT)為20 h[6],有效容積為40 m3,數(shù)量為2座,單座池體尺寸為3.0 m×2.0 m×4.0 m。在好氧池設(shè)置了堿投加口,避免硝化產(chǎn)酸抑制氨氮的降解。好氧池采用膜盤曝氣。

        整個生化系統(tǒng)配套羅茨鼓風機,設(shè)計風量為2.97 m3/h。生化反應(yīng)池內(nèi)設(shè)置填料,提供氧漸變環(huán)境,達到同步硝化反硝化、厭氧氨氧菌的效果。進一步提高生化系統(tǒng)對污水中有機質(zhì)、氨氮和總磷的去除效果。

        2.3 膜深度處理系統(tǒng)

        膜深度處理系統(tǒng)包括超濾膜池和反滲透膜處理系統(tǒng)。進水COD負荷應(yīng)控制在0.35~0.4 kg/(m3·d)[7]。超濾系統(tǒng)包括進水泵、膜、污泥回流泵、清洗系統(tǒng)、保安過濾器、清液桶。超濾膜采用中空纖維膜,過濾面積為72 m2。超濾出水進入中間水池,中間水池容積為10 m3,PE結(jié)構(gòu)。反滲透系統(tǒng)包括進水泵、高壓泵、清洗系統(tǒng)、膜、保安過濾器、清洗過濾器、清洗水箱及2套加藥系統(tǒng)。反滲透膜為9支4英寸的卷式膜。反滲透濃水進入濃水池,濃水池容積為3 m3,PE結(jié)構(gòu)。

        2.4 污泥處理系統(tǒng)

        生化系統(tǒng)及部分預(yù)處理污泥進入污泥濃縮池,本項目污泥濃縮池容積8 m3,地上式鋼制結(jié)構(gòu),尺寸○2.0 m×3.0 m,設(shè)攪拌。上清液重力自流至地下水池,污泥經(jīng)氣動隔膜泵進入過濾面積為50 m2的板框壓濾設(shè)備。

        2.5 蒸發(fā)處理系統(tǒng)

        針對反滲透濃水采用蒸發(fā)進行減量處理。項目采用電加熱單效蒸發(fā)器,蒸發(fā)量為200 kg/h。蒸發(fā)系統(tǒng)包括蒸發(fā)主罐、16 m2板式冷凝器、冷卻器、進水泵、冷水泵和凝水泵。蒸發(fā)主罐內(nèi)筒材質(zhì)為316 L。

        3 調(diào)試運行及效果

        調(diào)試初期在生化系統(tǒng)平均投加40 t含水率為96%的工業(yè)污泥,同時為保證系統(tǒng)碳源充足,投加了面粉作為碳源。生化系統(tǒng)調(diào)試穩(wěn)定后,對預(yù)處理系統(tǒng)進行調(diào)試,確定投加藥量后,第1天進水量2 t。穩(wěn)定運行5天后,提升至4 t。后進水穩(wěn)定在10 t,出水水質(zhì)達到設(shè)計要求。圖2為污水站運行期間反應(yīng)器廢水的COD濃度。

        運行過程中,芬頓氧化處理效果好,但系統(tǒng)總含鹽量偏高,影響后續(xù)反滲透膜產(chǎn)水及生化污泥的生長,需根據(jù)實際情況減少芬頓試劑的用量。運行過程中發(fā)生膜堵的情況,前端有微量的玻纖進入系統(tǒng),通膜后提高膜前端過濾系統(tǒng)精度,該問題解決。同時系統(tǒng)設(shè)計蒸發(fā)器偏小,無法滿足濃液的處理要求,后續(xù)增設(shè)一套100 kg/h的蒸發(fā)設(shè)備。

        4 運行成本分析

        項目除了蒸發(fā)設(shè)備,其他設(shè)備裝機總功率為35 kW,2臺蒸發(fā)器裝機功率為96 kW。實際運行每天處理水量為24 t。系統(tǒng)運行每天噸水電耗為131 kW·h。工業(yè)用電費用為0.7元/kW·h,系統(tǒng)處理噸水用電費用為91.7元。

        污水處理系統(tǒng)混凝沉淀部分,PAC的投加量為3‰,PAM的投加量為0.1‰,芬頓氧化部分30%雙氧水的投加量為2%,硫酸亞鐵投加量為0.1%,污泥沉淀部分PAC的投加量為3‰,PAM的投加量為0.1‰。PAC費用為1 500元/t,PAM費用為15 000元/t,硫酸亞鐵費用為1 800元/t,雙氧水費用為2 200元/t。系統(tǒng)處理噸水藥劑費用為44.2元。

        考慮人工管理成本、設(shè)備維修等費用,污水站實際運行噸水的處理費用為147.9元。

        5 結(jié)論及建議

        (1)本系統(tǒng)流程處理高濃度COD玻纖廢水有良好的效果。出水COD低于60 mg/L,系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

        (2)運行過程中需考慮生化系統(tǒng)鹽分濃度,在滿足出水達到要求的情況下,減少芬頓藥劑的使用量,減少運行成本。

        (3)系統(tǒng)運行成本主要在芬頓藥劑及反滲透濃液的蒸發(fā)這兩部分。

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