冷棟棟，杜敦勇，鄧無瑕

(濰坊市高密生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，山東 高密 261500)

0 引言

當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，工業(yè)生產(chǎn)日益增長的用水需求與水資源短缺已成為各用水企業(yè)關(guān)注的主要問題。為了解決企業(yè)用水緊張，在實(shí)現(xiàn)不同生產(chǎn)用水水質(zhì)要求前提下，中水回用不失為一個(gè)可能的選擇[1]。本文以高密市某浸膠手套企業(yè)生產(chǎn)廢水的中水回用工程為實(shí)例，介紹了以UASB+A/O為主體工藝，末端增加超濾、反滲透等深度處理工藝，實(shí)現(xiàn)廢水中水回用，分析研究了中水回用技術(shù)的可行性和實(shí)踐性，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1 企業(yè)概況

1.1 廢水來源

某企業(yè)以浸膠(天然膠乳、丁腈膠乳)手套和一次性丁腈橡膠手套生產(chǎn)為主，其中浸膠手套產(chǎn)品為滿足高品質(zhì)要求，浸膠烘干后需進(jìn)行泡水處理，為該生產(chǎn)線的主要排水環(huán)節(jié)，個(gè)別產(chǎn)品種類需進(jìn)行噴鹽后泡洗，從而產(chǎn)生部分噴鹽廢水；一次性丁腈橡膠手套廢水產(chǎn)出環(huán)節(jié)主要是前段手模清洗、膠膜泡洗后瀝濾水洗、及氯化后水洗。該種產(chǎn)品對(duì)用水水質(zhì)要求較高。浸膠手套廢水產(chǎn)生量約為3 000 m3/d，一次性丁腈橡膠手套廢水產(chǎn)生量約為1 500 m3/d，設(shè)備地面清洗廢水、生活污水等產(chǎn)生量約為500 m3/d。

1.2 廢水水質(zhì)情況

該企業(yè)浸膠手套廢水水溫較低，平均在10 ℃左右，廢水中含油、CODcr濃度較高，可生化性較好；噴鹽線廢水中主要為硫酸鹽，硫酸根濃度約為9 000 mg/L，水溫較低，可生化性較差；一次性丁腈橡膠手套廢水水溫高，平均在45 ℃左右，廢水水質(zhì)較為清澈，CODcr濃度較低，可生化性較好。綜合廢水水質(zhì)水溫約20～30 ℃，CODcr適中，B/C約為0.3，可生化性較好，無毒無害屬中等濃度有機(jī)廢水，廢水中硫酸根和硬度較高。廢水水量大，排污點(diǎn)多，水質(zhì)波動(dòng)較大。

綜合廢水水質(zhì)檢測(cè)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 綜合廢水水質(zhì)檢測(cè)表

2 主體污水處理工藝選取

2.1 主體工藝流程

企業(yè)建設(shè)1座5 500 m3/d的綜合廢水處理站，采用UASB+A/O為主體工藝，對(duì)廢水進(jìn)行生化處理，達(dá)到中水系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求。主要處理過程為：浸膠手套廢水、一次性丁腈橡膠手套廢水、設(shè)備和地面清洗廢水、生活污水分別經(jīng)廠區(qū)污水管網(wǎng)自流進(jìn)入機(jī)械格柵，此段可去除較大懸浮物，然后經(jīng)過隔油池去除浮油和浮渣。除油后廢水自流進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行均質(zhì)混合，經(jīng)泵提升至溶氣氣浮機(jī)，投加PAC、PAM進(jìn)行混凝沉淀去除水中的懸浮物。隨后，廢水進(jìn)入配水井，經(jīng)提升泵將進(jìn)入U(xiǎn)ASB厭氧反應(yīng)器，該段可降解去除廢的大部分有機(jī)物，然后經(jīng)沉淀進(jìn)入AO池，該段可將UASB未降解有機(jī)物進(jìn)一步降解，同時(shí)進(jìn)行硝化和反硝化去除氨氮和總氮。在此環(huán)節(jié)，配水井出水設(shè)置了超越管直接提升至AO池，用來補(bǔ)充碳源，并根據(jù)實(shí)際進(jìn)水情況適時(shí)調(diào)整水量。出水經(jīng)二沉池泥水分離后進(jìn)入絮凝沉淀池，通過投加PAC、PAM對(duì)二沉池未沉淀的活性污泥碎塊和懸浮物進(jìn)行去除，絮凝沉淀池為污水處理系統(tǒng)的保安工藝可進(jìn)一步保障出水達(dá)標(biāo)。

污水處理站主體工藝流程圖如圖1所示。

圖1 污水處理站主體工藝流程圖

2.2 核心工藝介紹

該企業(yè)污水處理站生化工藝部分主要為UASB厭氧工藝和A/O工藝，對(duì)處理高濃度有機(jī)廢水優(yōu)勢(shì)明顯。

(1) UASB厭氧反應(yīng)器

UASB厭氧反應(yīng)器的主要機(jī)理是通過水解和非水解作用對(duì)生化降解較難的大分子有機(jī)物進(jìn)行降解，通過開環(huán)、斷鍵、裂解、基團(tuán)取代、還原等作用將其分子結(jié)構(gòu)改變，從而使復(fù)雜的難生化降解的有機(jī)物分子轉(zhuǎn)化成可生化降解和易生化降解的有機(jī)物，最后進(jìn)一步降解為二氧化碳、甲烷等小分子物質(zhì)。UASB厭氧反應(yīng)器由進(jìn)水系統(tǒng)和配水系統(tǒng)、反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)、固液氣三相分離器和沼氣收集利用系統(tǒng)組成[2]。廢水由UASB反應(yīng)器的底部向上通過厭氧污泥床，廢水中的有機(jī)物與污泥中的微生物充分接觸，在厭氧條件下進(jìn)行分解，轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣氣泡在上升過程中不斷聚合增大，與污泥床接觸形成稀薄的懸浮污泥，與水上升進(jìn)入固液氣三相分離器。三相分離器把氣體、液體、固體三者進(jìn)行有效的分離，是整個(gè)UASB裝置最核心及最至關(guān)重要的部件[3]。在分離器中，泥水混合物上升時(shí)撞擊到反射板形成污泥絮體脫氣，然后穿過水層上升到氣室，通過沼氣收集利用系統(tǒng)的導(dǎo)管導(dǎo)出；固液混合物經(jīng)反射進(jìn)入分離器的沉淀區(qū)，污泥經(jīng)絮凝顆粒變大，沉降至反應(yīng)器斜壁滑回厭氧區(qū)；固液分離后的出水經(jīng)溢流堰上部溢出，排出反應(yīng)器。

(2) A/O工藝

A/O工藝即缺氧-好氧活性污泥法，是連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)排水的缺氧反應(yīng)池與好氧反應(yīng)池分別獨(dú)立的活性污泥系統(tǒng)，它除了使有機(jī)污染物得到降解，還具有脫氮除磷功能。一般缺氧池位于好氧池前，實(shí)現(xiàn)前置反硝化工藝，通過將好氧池出水回流至缺氧池前端，在缺氧條件下，利用異氧菌的反硝化作用將水中的硝態(tài)氮還原為分子氮?；亓鞅鹊拇笮≈苯佑绊懙椒聪趸摰男Ч?，適當(dāng)增大回流比可以使系統(tǒng)的脫氮率得以提高[4]，但過大可能造成缺氧池的富氧化，破壞反硝化環(huán)境，降低反硝化率。

2.3 生化系統(tǒng)處理效果

經(jīng)生化系統(tǒng)處理后，該企業(yè)出水CODcr濃度低于50 mg/L、NH3-N濃度低于5 mg/L、總氮濃度低于15 mg/L，可穩(wěn)定滿足下一階段中水回用系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求。工程運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。

3 中水回用處理工藝選取

3.1 中水回用工藝流程

該企業(yè)選取的中水回用工藝主要為預(yù)處理裝置和反滲透裝置。預(yù)處理主要目的是進(jìn)一步去除水中的色度、濁度、非溶性膠體、微細(xì)有機(jī)質(zhì)等對(duì)后續(xù)反滲透運(yùn)行有影響的雜質(zhì)，該工段主要包括：絮凝加藥裝置、殺菌加藥裝置、多介質(zhì)過濾、超濾等。該企業(yè)絮凝劑采用聚合氯化鋁，其優(yōu)點(diǎn)是絮凝體形成快、絮塊大、沉降速度快，還有脫色、滅菌、除臭等作用；殺菌劑選用次氯酸鈉，它不僅能殺死廢水中大部分細(xì)菌，還可以通過將Fe2+氧化成Fe3+而沉淀后去除。經(jīng)過加藥處理后的水中含有死亡細(xì)菌、微生物、沉降物、懸浮顆粒等雜質(zhì)，通過多介質(zhì)機(jī)械過濾器來濾除，該工段過濾器選用石英砂和無煙煤兩種不同比重和粒徑的濾料，粒徑自上而下逐級(jí)分配，經(jīng)過深層過濾，可增大過濾層的截污能力，保證出水濁度小于1NTU, SDI小于3，滿足下階段超濾的進(jìn)水要求。超濾裝置主要分離廢水中非溶解性的有機(jī)物、膠體、毫米級(jí)的絮體、細(xì)菌、病毒及微生物等，為后續(xù)反滲透建立絕對(duì)屏障。本工藝設(shè)置2套超濾裝置，每套處理水量為115 m3/h，采用全流過濾、頻繁反洗的全自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行方式，當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)變差時(shí)可方便地轉(zhuǎn)化成錯(cuò)流過濾模式。

反滲透裝置是中水回用系統(tǒng)的核心，其原理是通過一定的壓力將廢水中的溶劑通過反滲透膜進(jìn)行分離，由于它和自然滲透的方向相反，故稱反滲透[5]。反滲透裝置可以去除廢水中的離子級(jí)物質(zhì)及分子量很小的有機(jī)物，例如病毒、細(xì)菌等，可廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、電廠、醫(yī)藥用純水、飲用水等領(lǐng)域。該反滲透裝置前端裝有還原劑加藥裝置和阻垢劑加藥裝置，還原劑采用的是亞硫酸氫鈉，可去除水中的余氯以防止損傷反滲透膜，而阻垢劑采用的是高效專用阻垢劑，可提高水中難溶物質(zhì)的飽和度，使其離子濃度積小于其平衡常數(shù)，從而防止反滲透膜濃水側(cè)產(chǎn)生結(jié)垢。反滲透裝置在運(yùn)行過程中，反滲透膜會(huì)受到一些微量的無機(jī)鹽垢、微生物、金屬氧化物、膠體等的污染或阻塞，為恢復(fù)反滲透膜性能，需定期進(jìn)行化學(xué)清洗，該系統(tǒng)配套反滲透清洗裝置。

中水回用工藝流程圖如圖2所示。

圖2 中水回用工藝流程圖

3.2 中水回用系統(tǒng)處理效果

經(jīng)中水回用系統(tǒng)處理后，該企業(yè)中水出水CODcr濃度低于15 mg/L、NH3-N濃度低于1 mg/L、總氮濃度低于3 mg/L，可穩(wěn)定滿足該企業(yè)生產(chǎn)用水水質(zhì)要求。工程運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 中水回用系統(tǒng)出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)表

表3 中水回用系統(tǒng)出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)表

4 結(jié)語

高密市某浸膠手套企業(yè)通過采用以UASB+A/O為主體的污水處理工藝，末端增加預(yù)處理+反滲透為主體的污水深度處理裝置，實(shí)現(xiàn)了廢水50%以上的中水回用，穩(wěn)定滿足于企業(yè)自身生產(chǎn)用水水質(zhì)要求，降低了企業(yè)的取水總量。中水回用技術(shù)的實(shí)用性和可行性在該企業(yè)得到驗(yàn)證，取得較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。