1 工程概況

　　某化工顏料生產(chǎn)企業(yè)的業(yè)務(wù)領(lǐng)域主要涉及消光劑、增稠劑、透明金屬絡(luò)合顏料等的生產(chǎn)，該企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水主要為透明金屬絡(luò)合顏料生產(chǎn)車間排出的染料中間體洗滌廢水和成品色粉廢水。透明金屬絡(luò)合顏料具有鮮明、亮麗的色相與充滿光澤的透明特性，優(yōu)良的耐候性及堅(jiān)牢度，適用于多種材質(zhì)的涂裝著色與各類產(chǎn)品的應(yīng)用，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括高檔家具漆、皮革著色、鋁箔著色及印刷油墨等。該企業(yè)生產(chǎn)廢水排放量為150 t/d,廢水中主要含有二甲基甲酰胺、十二胺聚氧乙烯醚、醚、揮發(fā)酚和無(wú)機(jī)鹽等，該廢水具有酸性強(qiáng)、色度高、毒性大、有機(jī)物含量高、成分復(fù)雜、可生化性差等特點(diǎn)〔1, 2〕。針對(duì)所產(chǎn)生的廢水的特點(diǎn)，該企業(yè)確定采用混凝沉淀-生物法-高級(jí)氧化的組合處理工藝，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)見表 1。

　　本工程于2012年7月開始設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試，歷時(shí)6個(gè)月，直至2013年1月完成環(huán)保驗(yàn)收。

　　2 污水處理工藝流程

　　廢水處理工藝流程如圖 1所示。其中，生物處理系統(tǒng)由水解酸化池、UASB高效厭氧反應(yīng)器和好氧曝氣池組成。

 圖 1 工藝流程示意

　　3 主要處理構(gòu)筑物與設(shè)備

　　3.1 調(diào)節(jié)池

　　調(diào)節(jié)池用于收集和儲(chǔ)存廢水，主要起到均化作用，防止進(jìn)水水質(zhì)和水量對(duì)后續(xù)處理工藝產(chǎn)生沖擊。調(diào)節(jié)池為鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯FRP,工藝尺寸為8 000 mm×5 000 mm×4 500 mm,有效停留時(shí)間為25.6 h.設(shè)液位控制器3套;設(shè)提升泵2臺(tái)，1用1備，通過(guò)液位控制器控制提升泵，高位啟動(dòng)，低位停止，超低位報(bào)警。設(shè)水力攪拌系統(tǒng)1套，用于廢水的均質(zhì)均量。

　　3.2 pH調(diào)整池

　　由于生產(chǎn)廢水中的有機(jī)物和酸性較高，設(shè)置pH調(diào)整池，通過(guò)加堿調(diào)節(jié)廢水pH至適合混凝沉淀的范圍內(nèi)。pH調(diào)整池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯FRP防腐，工藝尺寸為1 800 mm×1 800 mm×2 500 mm,有效停留時(shí)間為1.0 h.設(shè)攪拌機(jī)設(shè)施1套，藥劑投加裝置1套，pH控制器1套。堿投加量受pH控制，由pH控制器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

　　3.3 混凝反應(yīng)池1

　　在混凝反應(yīng)池1內(nèi)投加混凝劑，并進(jìn)行機(jī)械攪拌，使廢水中的膠體以混凝劑為凝聚核心，通過(guò)混凝劑的水解、吸附、架橋等作用，凝結(jié)為大的顆粒物，以利于沉淀去除。混凝反應(yīng)池1采用鋼砼結(jié)構(gòu)，工藝尺寸為1 800 mm×1 800 mm×2 500 mm,有效停留時(shí)間1.0 h.設(shè)攪拌機(jī)設(shè)施1套，藥劑投加裝置1套。選用工業(yè)級(jí)聚合氯化鋁(PAC)固體配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的液體作為混凝劑，投加量為80 mg/L。

　　3.4 沉淀池1

　　沉淀池1采用斜板沉淀池，該池處理能力大，處理效率高，停留時(shí)間短，占地面積小。經(jīng)過(guò)混凝反應(yīng)的廢水進(jìn)入該池，在重力作用下進(jìn)行固液分離，上清液進(jìn)入下一處理工序，沉淀的泥渣進(jìn)入污泥池做進(jìn)一步處理。該池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，工藝尺寸為1 800 mm×3 600 mm×3 500 mm。

　　3.5 水解酸化池

　　在水解酸化池內(nèi)，通過(guò)水解酸化作用，廢水中的大分子有機(jī)物被水解生成小分子物質(zhì)，廢水的可生化性大大提高，有利于后續(xù)的生物處理。水解酸化池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，工藝尺寸為3 600 mm×6 000 mm×4 500 mm,有效停留時(shí)間為13.8 h.設(shè)有潛水?dāng)嚢柩b置，為了增加污泥與廢水的接觸面積，提高處理效果，在池內(nèi)放置軟性填料。水解酸化池的溶解氧維持在0.5 mg/L。

　　3.6 UASB進(jìn)水池

　　UASB進(jìn)水池用于UASB配水，同時(shí)安裝蒸汽加熱裝置，在冬季氣溫較低的條件下，對(duì)進(jìn)入U(xiǎn)ASB的廢水進(jìn)行加熱(達(dá)到35 ℃),以保證UASB的 COD去除率。UASB進(jìn)水池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，工藝尺寸為2 000 mm×3 000 mm×3 500 mm,有效停留時(shí)間為2.9 h。

　　3.7 UASB厭氧反應(yīng)器

　　經(jīng)預(yù)處理后的廢水進(jìn)入U(xiǎn)ASB厭氧反應(yīng)器，在厭氧菌的作用下，廢水中的大部分有機(jī)物發(fā)生厭氧反應(yīng)，生成甲烷和二氧化碳。UASB厭氧反應(yīng)器筒體采用鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)部環(huán)氧防腐。UASB反應(yīng)器工藝尺寸為D 7 000 mm×9 500 mm,有效容積為300 m3,有效停留時(shí)間為48.0 h.為確保沼氣的安全排放，設(shè)置水封罐。本方案沼氣在綜合考慮投資和效益后，采用火炬燃燒器直接排空。

　　3.8 UASB沉淀池

　　UASB三相分離器出水中會(huì)有少量的厭氧污泥，為避免其對(duì)好氧處理工藝的影響，設(shè)置UASB沉淀池。UASB沉淀池中的部分污泥回流到UASB厭氧反應(yīng)器，部分污泥排放到污泥池。UASB沉淀池采用豎流式沉淀池，為鋼砼結(jié)構(gòu)，工藝尺寸為 D 3 000 mm×5 500 mm。

　　3.9 好氧曝氣池

　　經(jīng)過(guò)厭氧處理后的廢水進(jìn)入好氧池，各種微生物在好氧條件下，充分利用廢水中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行好氧生物反應(yīng)(自身的新陳代謝作用),將廢水中大量有機(jī)物轉(zhuǎn)化為CO2、N2和H2O,達(dá)到降低BOD5和COD的目的。曝氣池活性污泥質(zhì)量濃度維持在2 500～4 000 mg/L,溶解氧控制在2～4 mg/L.好氧曝氣池為鋼砼結(jié)構(gòu)，工藝尺寸為6 000 mm×10 500 mm×4 500 mm,有效停留時(shí)間為40.3 h。

　　3.10 二次沉淀池

　　經(jīng)好氧曝氣池處理后的廢水進(jìn)入二次沉淀池進(jìn)行固液分離，上清液自流進(jìn)入高級(jí)氧化池，部分污泥回流到好氧曝氣池，剩余污泥進(jìn)入污泥池處理。二次沉淀池采用豎流式沉淀池，為鋼砼結(jié)構(gòu)，工藝尺寸為D 3 000 mm×5 500mm.設(shè)污泥回流泵2臺(tái)，1用1備。

　　3.11 高級(jí)氧化池

　　經(jīng)生物處理后的廢水中仍然含有一定濃度的難降解有機(jī)污染物，需經(jīng)過(guò)高級(jí)氧化進(jìn)一步處理，氧化試劑為FeSO4和H2O2.高級(jí)氧化工藝控制要點(diǎn)：進(jìn)水pH為3.0～4.0,FeSO4和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的H2O2的投加量分別為120 mg/L和10 mL/L,氧化時(shí)間為60 min.H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反應(yīng)活性的·OH,·OH可與廢水中大多數(shù)有機(jī)物作用使其降解，同時(shí)Fe2+被氧化成Fe3+,有利于后續(xù)的混凝沉淀。高級(jí)氧化池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯FRP防腐，工藝尺寸為 1 800 mm×1 800 mm×2 500 mm,有效停留時(shí)間為1.0h.設(shè)攪拌機(jī)設(shè)施1套，藥劑投加裝置2套。設(shè)ORP控制器1套，氧化劑投加量受ORP值控制，由ORP控制器自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

　　3.12 混凝反應(yīng)池2

　　高級(jí)氧化池出水進(jìn)入混凝反應(yīng)池2,向其中投加堿和聚丙烯酰胺(PAM),使廢水中的懸浮物凝結(jié)為大的顆粒物，從而使廢水中的污染物得以去除。堿選用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的NaOH溶液，投加量為300 mg/L,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的PAM投加量為2 mg/L.混凝反應(yīng)池2采用鋼砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯FRP防腐，工藝尺寸為1 800 mm×1 800 mm×2 500 mm,有效停留時(shí)間1.0 h.設(shè)攪拌機(jī)設(shè)施1套，藥劑投加裝置2套。

　　3.13 沉淀池2

　　沉淀池2采用斜板沉淀池，沉淀處理上清液達(dá)標(biāo)排放，沉淀的泥渣進(jìn)入污泥濃縮池。沉淀池2采用鋼砼結(jié)構(gòu)，工藝尺寸為1 800 mm×3 600 mm×3 500 mm。

　　4 系統(tǒng)運(yùn)行情況

　　本工程自2012年10月進(jìn)水調(diào)試以來(lái)已穩(wěn)定運(yùn)行2 a多，其處理出水可穩(wěn)定達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行結(jié)果如表 2所示。

　　5 廢水處理運(yùn)行成本分析

　　本工程廢水處理運(yùn)行成本主要包括電費(fèi)、人工費(fèi)、藥劑費(fèi)、污泥處置費(fèi)等，其與常用處理工藝(混凝沉淀-水解酸化-好氧-混凝沉淀)的運(yùn)行成本比較見表 3。

　　由表 3可知，本工程工藝和常用處理工藝運(yùn)行成本的主要差異在于藥劑費(fèi)和污泥處理費(fèi)用。一方面，本處理工藝因投加FeSO4和H2O2,造成藥劑費(fèi)用較高;但另一方面，由于本工程采用UASB厭氧工藝，污泥產(chǎn)生量相對(duì)較少，所以污泥處置費(fèi)較低。運(yùn)行成本分析結(jié)果表明，本工程工藝和常用工藝運(yùn)行費(fèi)用基本接近，本工藝的優(yōu)點(diǎn)在于系統(tǒng)穩(wěn)定性高、操作管理方便等。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　6 結(jié)論

　　(1)采用混凝沉淀-生物法-高級(jí)氧化工藝處理高濃度化工顏料廢水是可行的，處理出水可穩(wěn)定達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

　　(2)高級(jí)氧化工藝控制要點(diǎn)：進(jìn)水pH為3.0～4.0,FeSO4和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的H2O2的投加量分別為120 mg/L和10 mL/L,氧化時(shí)間為60 min。

　　(3)該工程處理廢水量為150t/d,工程總投資為232萬(wàn)元，一次性投資較高。在未考慮設(shè)施大修費(fèi)和設(shè)備折舊的情況下，日常運(yùn)行成本為70～82 元/t。