茅 宏，金 鑫，陳 利，姚建松，梅榮武

(1.浙江省環(huán)境保護(hù)科學(xué)設(shè)計(jì)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(xué)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(jī)污染物,致使化學(xué)需氧量高，色度大，成分復(fù)雜且具有致癌、致畸、致基因突變等危害,嚴(yán)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(dá)標(biāo)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(xì)木工板、地板等10多類裝飾材料，在木材加工過程中會(huì)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(yù)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(yùn)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(kuò)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(diǎn)[3-5]，原有系統(tǒng)難以處理達(dá)標(biāo)，同時(shí)設(shè)備管路跑冒滴漏嚴(yán)重，迫切需要改造提升。

1 水質(zhì)水量與排放標(biāo)準(zhǔn)

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(jìn)水濃度較高、波動(dòng)大及預(yù)留后期余量，故總處理規(guī)模按照600 t/d設(shè)計(jì)。具體設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)如下表1所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)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(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)洗膠廢水、染色廢水水質(zhì)特點(diǎn)及現(xiàn)有工藝運(yùn)行情況，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)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(yù)處理直接進(jìn)生化系統(tǒng)，將會(huì)對(duì)生化系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重沖擊，必須預(yù)處理后方可進(jìn)入后續(xù)生化系統(tǒng)。這在現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行中得到了驗(yàn)證：將未經(jīng)預(yù)處理的洗膠廢水直接進(jìn)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(yán)重。經(jīng)“雙氧水+硫酸亞鐵”進(jìn)行預(yù)處理試驗(yàn)分析，CODCr、甲醛的去除率分別達(dá)50%、70%及以上，去除效果明顯。

(2)對(duì)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(yàn)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(dá)到50%以上，但當(dāng)反應(yīng)溫度低于45 ℃時(shí)，其產(chǎn)物壓濾脫水比較困難。因此，綜合考慮，將反應(yīng)溫度控制在45～50 ℃，保障高效壓濾脫水的同時(shí)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(duì)廢水CODCr、氨氮濃度高等特點(diǎn)，結(jié)合類似廢水處理經(jīng)驗(yàn)[8-10]，本項(xiàng)目主要采用“Fenton預(yù)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(yù)處理后與120 t/d染色廢水混合，再經(jīng)板塊壓濾機(jī)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(dá)標(biāo)外排。

具體工藝流程如下圖1所示。

2.3 主要建構(gòu)物尺寸與配套設(shè)備

(1)洗膠廢水集水池，1座，地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁環(huán)氧防腐，有效容積為18 m3,水力停留時(shí)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(gòu)，反應(yīng)時(shí)間為2 h，反應(yīng)pH為3.0左右。

(3)染色廢水收集池，1座，地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為8.3 m×5.8 m×3.0 m，有效容積為125 m3，水力停留時(shí)間24 h，配套設(shè)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(yīng)池，1座，地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為5.8 m×3.8 m×2.8 m，有效容積為50 m3，反應(yīng)時(shí)間為4.8 h。配套設(shè)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(yīng)后泥水混合物由泵送至壓濾機(jī)處理。配套設(shè)備包括污泥泵1套、100 m2板框壓濾機(jī)1臺(tái)。

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

(7)A池，1座，半地下式鋼砼結(jié)構(gòu)，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(shí)間為16 h，反硝化負(fù)荷：0.02 kg TN/(kg MLSS·d)。配套設(shè)備包括組合填料250 m3、3 kW攪拌機(jī)2套。

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

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

(11)污泥濃縮池。半地下鋼砼結(jié)構(gòu)，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(jī)處理。配套設(shè)備包括污泥泵2套(1用1備)、100 m2板框壓濾機(jī)1臺(tái)。

(12)綜合房。綜合房包括配電房、化驗(yàn)室和值班室，地上鋼砼結(jié)構(gòu)，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(yùn)行

3.1 預(yù)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(jī)物，因此經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)才能進(jìn)入生化處理系統(tǒng)。整個(gè)預(yù)處理系統(tǒng)調(diào)試過程在10 d左右。

洗膠廢水進(jìn)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(yīng)2 h后進(jìn)入反應(yīng)調(diào)節(jié)池。

染色廢水先打入進(jìn)入調(diào)節(jié)反應(yīng)池經(jīng)投加聚鐵、次氯酸鈉、石灰進(jìn)行氧化混凝反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為4 h，采用鼓風(fēng)方式攪拌混合反應(yīng)，反應(yīng)后廢水由水泵打到壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，濾布出水進(jìn)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(jìn)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(yùn)行過程

續(xù)表

經(jīng)過接種馴化培養(yǎng)，整個(gè)A/O生化處理系統(tǒng)調(diào)試歷時(shí)約60 d左右。連續(xù)進(jìn)水達(dá)到設(shè)計(jì)沖擊負(fù)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(biāo)準(zhǔn)，可進(jìn)行后續(xù)全流程運(yùn)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(jìn)入污泥濃縮池，經(jīng)濃縮后由污泥螺桿泵打入板框壓濾機(jī)壓濾進(jìn)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(shí)際運(yùn)行

4.1 工程運(yùn)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(jìn)入污水系統(tǒng)連續(xù)處理，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)的三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，符合設(shè)計(jì)要求，并通過相關(guān)部門監(jiān)測驗(yàn)收。

(1)工程進(jìn)出水水質(zhì)

經(jīng)生產(chǎn)滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行后，對(duì)進(jìn)出水進(jìn)行連續(xù)檢測，其檢測結(jié)果分別如下。

表3 進(jìn)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(jī)房等土建工程費(fèi)用共計(jì)140萬元；新增曝氣裝置、生化填料、2臺(tái)脫水機(jī)、螺桿泵等共計(jì)設(shè)備材料費(fèi)160萬元；設(shè)計(jì)費(fèi)、安裝費(fèi)、調(diào)試費(fèi)等計(jì)40萬元，合計(jì)340萬元。

(2)運(yùn)行費(fèi)用

改造后工程直接運(yùn)行費(fèi)用包含人工費(fèi)用、電耗費(fèi)用、藥劑費(fèi)用及污泥處置費(fèi)用，不含設(shè)備折舊、維修費(fèi)用，詳見表5。

根據(jù)企業(yè)原有記錄，改造前運(yùn)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(yùn)行費(fèi)用為4.83元/噸水，具有明顯經(jīng)濟(jì)效益。

表5 運(yùn)行成本統(tǒng)計(jì)表

5 結(jié)論

工程實(shí)踐表明，采用“芬頓氧化預(yù)處理-A/O生化-沉淀-氣浮脫色”組合工藝處理后，出水指標(biāo)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(dá)到并優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境效益明顯。

采用芬頓氧化預(yù)處理洗膠廢水可以大幅度降解甲醛等毒性大的有機(jī)物。若洗膠廢水不經(jīng)預(yù)處理直接進(jìn)入生化系統(tǒng)時(shí)，對(duì)生化系統(tǒng)沖擊很大，2天時(shí)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(jī)污染物，提高系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷，不致因進(jìn)水水量水質(zhì)波動(dòng)而影響出水水質(zhì)。