馬什林

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039)

某鋁加工企業(yè)由于原有堿性含油廢水處理工藝不盡完善和廢水處理設施的逐步老化，致使部分設施處于癱瘓狀態(tài)，處理效果較差。隨著企業(yè)對環(huán)保的日漸重視，提高了對廢水處理的要求，對其原有處理工藝進行了改造。改進后的工藝獲得了較好的處理效果，在穩(wěn)定實現(xiàn)廢水排放要求的同時，減少了對周邊水環(huán)境造成的污染，是鋁加工業(yè)可持續(xù)發(fā)展模式一種很好的探索。

1 項目概況

該企業(yè)現(xiàn)有2臺拉矯機組，1臺涂層機組，1臺備用拉矯機組。兩臺拉矯機組中1臺國產拉矯機采用水洗，進口拉矯機目前也采用水洗(后期根據(jù)生產需要增加堿洗)；涂層機組采用堿洗+水洗(預留有酸洗)；預留1臺拉矯機(采用堿洗+水洗)。拉矯排水量均為5m3/h，涂層排水量10m3/h，共計25m3/h，水溫60℃～70℃；水質堿性(pH=11)，含鋁粉、油脂、表面活性劑、緩蝕劑等，屬于典型的堿性含油廢水。

改造后工藝流程為：含油廢水→調節(jié)池→兩級pH中和槽→氣浮裝置→中間水箱→板式換熱器→集成式一體化凈水裝置→水解酸化池→好氧接觸氧化池→MBR池→MBR產水池→達標排放。接觸氧化池、氣浮凈水器、集成式裝置產生的污泥定時排入污泥池，然后由污泥泵提升至疊螺脫水機進行壓濾，干污泥外運。該系統(tǒng)處理工藝較為成熟，耐沖擊負荷能力較強，無污泥膨脹；操作管理方便，運行費用低，出水水質達標穩(wěn)定，其設計進出水水質見表1。該系統(tǒng)設計處理能力為25m3/h。

表1 設計進出水水質

2 主要設備及構筑物的技術參數(shù)

2.1 含油廢水調節(jié)池

鋼砼防腐結構，外形尺寸15m×4.5m×5m，有效水深4.5m，有效容積300m3，HRT12h。池內設有曝氣裝置進行空氣攪拌，空氣由鼓風機提供。調節(jié)池可以很好地解決廢水來水水質、水量不均勻的情況，有效降低水量或水質沖擊導致的處理效果的波動，使后續(xù)處理工序長期穩(wěn)定運行。

2.2 兩級pH中和槽

一級中和反應槽外形尺寸為2m×2m×3m，結構為立式長方形，有效水深2.5m，有效容積為10m3，總容積為12m3；采用Q235碳鋼內襯環(huán)氧樹脂防腐，外防腐采用環(huán)氧樹脂漆。二級中和槽利舊，但增加了相應配套設施。堿性含油廢水通過轉移泵由調節(jié)池送至中和反應槽內，鹽酸儲槽內的鹽酸通過酸輸送泵至中和槽與堿性廢水發(fā)生中和反應。為使含堿廢水中和均勻，每級中和槽設置pH計，采取獨特的技術措施，確保pH計實時準確地進行測量，并自動控制投酸泵的運行，從而控制投酸量，實現(xiàn)pH值的自動控制。

2.3 氣浮裝置

氣浮裝置因其處理廢水的效果好、成本低效率高、易管理等優(yōu)點，得到廣泛應用。它可有效去除鋁加工廢水中的石油類、COD、SS，除油率達99%，COD去除率達75%～90%，SS去除率90%。本項目采用的是目前國內應用最為廣泛的壓力溶氣法，整套裝置包括壓力溶氣系統(tǒng)、溶氣釋放系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)及氣浮分離系統(tǒng)。

2.4 中間水箱

碳鋼防腐結構，外形尺寸為2m×2.5m×3m，有效水深2.5m，有效容積12.5m3，HRT0.5h。中間水箱主要用于儲存前級處理的廢水，內設中間水泵，提升到換熱系統(tǒng)。

2.5 板式換熱器

不銹鋼材質，外形尺寸為1.23m×0.32m×0.89m，最大組裝面積38m2。板式換熱器由許多壓制成型的波紋金屬薄板片按一定的間隔，四周通過墊片密封，并通過框架和夾緊螺栓副進行壓緊而成，板片和墊片的四個角孔形成了流體的分配管和匯集管，同時又合理地將冷熱流體進行自由導流分配，通過板片進行熱傳遞達到熱量交換的目的?？蚣苡晒潭▔壕o板、活動壓緊板、上下導桿和夾緊螺栓等構成。板式換熱器的基本元件構成見圖1，其中板片是熱量傳遞元件，決定板式換熱器的傳熱速率、阻力損失、承壓能力、適用流體和使用壽命等；墊片決定板式換熱器的承壓能力、適用流體和檢修周期等。

板式換熱器屬于間壁式換熱器，其具有傳熱效率高、阻力損失小、結構緊湊、溫度控制靈敏、操作彈性大、裝拆方便、使用壽命長等特點，是目前最先進的高效節(jié)能換熱設備。由于該項目廢水溫度為60℃～70℃，溫度較高，無法滿足后面生化處理工藝的要求，因此必須通過板式換熱器將廢水溫度降至40℃以下，從而使后面生化處理可以順利進行。

2.6 集成式凈水器

本體為不銹鋼材質，外形尺寸Φ2.8m×7.15m，配套一套加藥裝置，用于投加混凝劑和絮凝劑。集成式污水凈化器系列產品是我公司研制開發(fā)的新型凈水設備(圖2)，運用直流混凝、微絮凝、雙向旋流分離、重力沉降、動態(tài)過濾、負壓自動沖洗和污泥壓縮沉淀的原理，使廢水的混凝絮凝反應、旋流分離、重力沉降、污泥濃縮和反洗技術有機組合并在同一反應器內短時間(28min～45min)完成水的多級凈化。對污染因子，特別是SS、COD、P、濁度等去除率高，耐沖擊負荷強(SS進水濃度最高可允許達到10000mg/L)。產品可廣泛用于各種工業(yè)廢水和生活污水的凈化和深度處理回用。

圖1 板式換熱器基本元件構成Fig.1 Basic elements of plate-type heat exchanger

圖2 集成式凈水器結構圖Fig.2 Structure diagram of integrated water purifier

集成式凈水器具有以下特點：①高度集成，實現(xiàn)廢水的多級凈化；②克服傳統(tǒng)工藝繁雜工藝鏈，使污水凈化在較短時間內高效化、自動化；③凈化器占地面積小，能耗低；④污泥濃縮效果好，排放污泥濃度高，排放污泥量為傳統(tǒng)的1/4，排泥為自動排泥；⑤進水SS含量可達10000mg/L，出水效果好；⑥收水率比傳統(tǒng)工藝高出20%～25%；⑦運行穩(wěn)定可靠，管理操作方便，可無人值守，維護量小。

2.7 A級生物處理池

鋼筋混凝土結構，外形尺寸15m×4.5m×5.7m，有效容積300m3，HRT 12h。該池具有水解酸化功能，同時可調節(jié)成為O級生物氧化池，以增加生化停留時間，提高處理效率。故池中也需要安裝曝氣裝置，曝氣管路選用優(yōu)質ABS管，耐腐蝕。曝氣頭選用微孔曝氣頭，不堵塞，氧利用率高。

污水流入A級生物處理池，充分利用池內高效生物彈性填料(規(guī)格為Φ150mm×2000mm)作為細菌載體，靠兼氧微生物將污水中難溶解有機物轉化為可溶解性有機物，將大分子有機物水解成小分子有機物，提高可生化性能，以利于后面O級生物處理池進一步生物氧化分解。同時通過回流的硝態(tài)氮在硝化菌的作用下，可進行部分硝化和反硝化，去除氨氮。

2.8 O級接觸氧化池

鋼筋混凝土結構，外形尺寸12m×10m×5m，有效水深4.5m，有效容積540m3，HRT 21.6h。池內設有立體彈性填料，填料規(guī)格為Φ150mm，填料層高2m，比表面積300m2/m3，填充率70%，成膜重量70kg/m3。立體彈性填料掛膜快，脫膜容易，生物膜生長更新良好，耐高負荷沖擊，COD、BOD5去除率高。經過充分充氧的污水，浸沒全部填料并以一定的速度流經填料，長滿生物膜的填料表面與充氧的污水充分接觸，使水中有機物得到吸附和降解，從而使污水得到凈化。

O級池用羅茨鼓風機進行曝氣，曝氣器采用曝氣頭，布氣管采用ABS材質。該池中溶解氧控制在2mg/L～4mg/L，氣水比20∶1。

2.9 MBR池

鋼筋混凝土結構，外形尺寸12m×3m×5m，有效水深4.5m，有效容積162m3，HRT6h。池內安裝兩套MBR膜組件系統(tǒng)及配套的出水、反洗、清洗、吹掃等系統(tǒng)。

利用膜對生化反應池內的含泥污水進行過濾，實現(xiàn)泥水分離。一方面，膜截留了反應池中的微生物，全部細菌及懸浮物均被截流在曝氣池中，使池中的活性污泥濃度大大增加，達到很高的水平，使降解污水的生化反應進行得更迅速更徹底，可以有效截留硝化菌，使硝化反應順利進行，有效去除氨氮；同時可以截留難于降解的大分子有機物，延長其在反應器中的停留時間，使之得到最大限度的降解；通過膜的高效截留作用，好氧條件下，聚磷菌吸收污水中的磷，通過污泥外排形式去除。另一方面，由于膜的過濾精度高，保證了出水清澈透明，得到高質量的產水。MBR工藝是生化處理的把關工藝，也是整個廢水處理設施的把關工藝。

2.10 污泥濃縮池

鋼筋混凝土結構，外形尺寸3m×3m×5.7m，有效水深5m，有效容積45m3。污泥濃縮池用來儲存集成式凈水器和MBR池的排泥，由于直接排泥時含水率較高，所以污泥的體積比較大，對污泥的處理、利用和運輸都造成困難。通過污泥在濃縮池中依靠重力自然沉降，使得底部污泥逐漸增稠來降低底部污泥的含水率，再通過污泥泵抽至污泥脫水系統(tǒng)進一步去除污泥中的水份，降低其含水率，達到污泥減量的效果。

3 工程處理效果及運行成本分析

3.1 工程處理效果

廢水經過“含油廢水→調節(jié)池→兩級pH中和槽→氣浮裝置→中間水箱→板式換熱器→集成式一體化凈水裝置→水解酸化池→好氧接觸氧化池→MBR池→MBR產水池→達標排放”的工藝流程處理后，連續(xù)幾天取樣，對排水中幾種主要污染物的指標進行記錄，表2列出部分記錄數(shù)據(jù)。

表2 廢水處理后主要污染物排放指標

3.2 運行成本分析

工程處理規(guī)模600m3/d，運行成本2.81元/m3，其中電費1.59元/m3，藥劑費1.22元/m3。具體費用見表3。

表3 運行費用詳表

4 結語

隨著國家對環(huán)境保護的要求越來越嚴格，企業(yè)對自身生產廢水的處理也越來越重視。有色金屬加工企業(yè)生產廢水種類多，成分復雜，處理難度較大，處理效果受生產運行影響較大。應加強對此類廢水處理技術的研究，逐步實現(xiàn)生產廢水處理穩(wěn)定達標并力求達到回用標準，在滿足排放要求的同時，也應結合企業(yè)情況減少能源消耗和固廢產量，進而真正實現(xiàn)企業(yè)生產廢水處理穩(wěn)定經濟運行的目標。

本文通過對某企業(yè)鋁加工生產廢水處理工藝中各個組成部分的詳細敘述，起到拋磚引玉的作用。希望能夠得到業(yè)界廣大工作者的意見和建議，進而對處理工藝進行不斷地優(yōu)化和改進，使該廢水處理工藝得到更加廣泛的應用。