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談印染廢水處理及達標排放工程改造

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談印染廢水處理及達標排放工程改造

摘要:針對某印染廠的廢水水質特點,設計相應的預處理改造方案,對其高有機磷阻燃廢水和含聚乙烯醇退漿廢水分別進行預處理,以保障生化處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。同時,為了保障外排水穩(wěn)定達標,對二沉池出水進行深度處理。工程改造后,運行穩(wěn)定,達到了相應的污水排放要求。

關鍵詞:印染廢水;阻燃布;聚乙烯醇;芬頓氧化;絮凝沉淀 

河南某工業(yè)園區(qū)內一印染廠,生產(chǎn)有阻燃布、防酸堿布、防靜電布等多種產(chǎn)品。其阻燃布的生產(chǎn)采用的是以四羥甲基氯化磷為阻燃劑的PROBAN生產(chǎn)工藝,因此其阻燃布生產(chǎn)廢水中含有較高濃度的以有機磷形式存在的TP污染物,其它生產(chǎn)線上則有大量的含聚乙烯醇(PVA)退漿廢水產(chǎn)生,具有較高的COD,較難處理,均對達標外排造成了極大障礙。隨著工業(yè)園區(qū)污水處理廠對TP、COD等污染物的污水納管要求逐漸提高,促使該印染廠對污水處理工藝進行了工程改造。

1污水處理工程運行情況

1.1污水水質及處理工藝流程

該印染廠生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生有含高有機磷阻燃廢水、含PVA退漿廢水等較難處理廢水。阻燃廢水主要污染因子是COD和TP,目前采用的是電芬頓技術進行預處理,預處理后的阻燃廢水進入水解酸化調節(jié)池,同另一條生產(chǎn)線產(chǎn)生的含PVA退漿廢水混合,然后進入?yún)捬跎?好氧生化處理,經(jīng)二沉池沉淀穩(wěn)定后外排,污水處理工藝流程如圖1所示。

1.2存在問題

目前,采用電芬頓工藝對阻燃廢水的處理效果不理想,實際運行時為保障進入生化系統(tǒng)的總磷總量,常常被迫減少電芬頓處理單元的處理量,導致阻燃廢水的儲水池池容不足,直接影響正常生產(chǎn)。對于含PVA退漿廢水,由于其可生化性較差,僅經(jīng)簡單的水解酸化處理即進入?yún)捬跎锾幚?,增加了厭氧處理單元的負荷。同時,二沉池后無保障措施,在生化系統(tǒng)運行不穩(wěn)定時無法有效控制外排水質。

2工程改造方案

2.1阻燃廢水處理改造方案

該印染廠阻燃布生產(chǎn)可產(chǎn)生阻燃廢水量為8m3/h,其中含有的大量有機磷污染物難于處理,可以說是影響企業(yè)正常生產(chǎn)的一道枷鎖。對于有機磷廢水的處理,洪荷芳等利用鐵炭微電解-光催化氧化-生化處理技術對含鹵代烷基磷酸酯阻燃劑廢水進行處理,可使出水TP降至0.45mg/L[1]。郭燕等對一種有機磷阻垢劑廢水利用芬頓氧化-混凝沉淀-生化處理-反滲透的方法使TP小于1mg/L[2]。段文杰等利用臭氧氧化的方法對PROBAN阻燃廢水進行了處理研究,TP去除率可達94.7%[3]。諶純等利用芬頓氧化+混凝沉淀工藝對高磷阻燃廢水進行預處理,取得了較好的結果[4]。筆者在實驗室亦做過一些利用鐵炭微電解+芬頓氧化的方法處理含磷廢水的實驗[5],但由于種種限制未能進行中試實驗。該企業(yè)PROBAN阻燃布生產(chǎn)工藝特點是在洗布時使用了大量的雙氧水,而雙氧水無法完全反應,就導致大量剩余的過氧化氫溶入了阻燃廢水之中,而芬頓氧化工藝正是利用過氧化氫的強氧化性,經(jīng)實驗室小實驗證了芬頓氧化工藝對該廢水的處理適用性,小試結果與目前工藝處理結果相比之去除率較高,但對于進入后續(xù)生化處理仍有極大困難。因此,我們將一次芬頓處理后廢水經(jīng)分離出污泥后再進行二次處理,并分別采用了混凝沉淀方法和芬頓氧化,實驗結果為芬頓氧化結果優(yōu)于混凝沉淀處理結果,并有較高的去除率。小試實驗可將廢水中總磷降至20mg/L以下,重復性較好。因此改造方案確定為采用二級芬頓氧化處理,對原有處理裝置稍加改造,僅新建一套芬頓氧化設備進行串聯(lián)即可。

2.2含PVA退漿廢水處理改造方案

含PVA退漿廢水成分復雜,可生化性較差,有機物濃度高,有極高的COD。唐麗娟等采用淀粉作為PVA共基質,實驗結果有利于PVA廢水的厭氧生化處理[6],錢李敏等利用超聲波協(xié)同芬頓氧化對PVA廢水進行處理,利用反應動力學分析,取得了一些有意義的結果[7]。劉智穎等利用臭氧+生物濾池對PVA模擬廢水進行處理[8],得到了較好的結果。根據(jù)文獻報道有多種處理方法可供選擇,但結合企業(yè)對改造方案提出的簡單易行投資低要求,我們嘗試混凝沉淀的方法處理。因此在實驗室小試階段,采用了一種自制復合絮凝劑含PVA廢水進行處理,處理結果可使COD去除率達40%,可以有效降低厭氧生化處理系統(tǒng)污染負荷?;诖私Y果,確定最終改造方案為在PVA廢水進入水解酸化調節(jié)池前增加混凝處理單元,采用的形式為混凝-氣浮沉淀一體化設備。

2.3終排水出水保障措施

生化系統(tǒng)出水進入二沉池,改造前二沉池出水直接排入園區(qū)污水處理廠,但隨著污水處理廠納管要求的提高,需對二沉池出水進一步深度處理。因此,在二沉池后增加深度處理單元,采用常規(guī)簡單易行的深度處理工藝,即混凝沉淀處理工藝[9]?;炷恋聿捎米灾茝秃闲跄齽?,主要成分為聚合硫酸鐵。

3主要構筑物設計

3.1新建芬頓氧化裝置及沉淀池

芬頓氧化裝置采用全鋼結構設計制造,內壁防腐采用“三油兩布”的方式,按功能分為混合區(qū)、反應區(qū)和pH調節(jié)區(qū)。該印染廠阻燃布生產(chǎn)廢水產(chǎn)生量為8m3/h,廢水在芬頓氧化裝置中總的水力停留時間為6h,則裝置有效容積V=48m3,各區(qū)域詳細計算如下:混合區(qū):一般來說,混合區(qū)的功能一是投加酸調節(jié)廢水的pH為3~4,并由在線pH監(jiān)控裝置控制加酸量。二是加入一定量的工業(yè)雙氧水和硫酸亞鐵,并使之與廢水充分混合。設計混合區(qū)水力停留時間為1h,則混合區(qū)的有效容積為8m3。池體尺寸3m×1m×3m,分為三格,采用上部進水,底部出水的方式,使之充分混合,上部開孔高度2.7m。反應區(qū):混合均勻的廢水進入反應區(qū),需要經(jīng)過一段時間的充分反應,反應區(qū)水力停留時間設計為4h,則池體有效容積為V=32m3。池體尺寸為3.6m×3m×3m,分為三格,上部開孔高度2.7m。pH調節(jié)區(qū):廢水反應完畢進入pH調節(jié)區(qū),加入一定量的堿調節(jié)pH至8以上,并由在線pH監(jiān)控裝置控制加堿量,如有需要還應加入一定量的聚丙烯酰胺,以提高污泥的沉降性。pH調節(jié)區(qū)水力停留時間1h,則有效容積為V=8m3。池體尺寸為3m×1m×3m,分為三格,先加堿,根據(jù)實際運行情況決定是否加聚丙烯酰胺,最后一格為進入沉淀池前的緩沖區(qū)。沉淀池:廢水自芬頓反應裝置調節(jié)pH后進入沉淀池使泥、水分離。沉淀池的構造形式采用豎流式方形沉淀池,中心進水,周邊出水。中心管直徑0.3m,中心管內流速設計0.03m/s,沉淀池表面負荷0.9m3/(m2•h),沉淀時間2.5h,沉淀池長、寬為3m×3m,有效水深2.25m。

3.2混凝+氣浮一體化設備

對含PVA退漿廢水的預處理新增混凝+氣浮一體化設備處理,內壁防腐采用“三油兩布”的方式,設備形式為管道混合-氣浮出水,氣浮池采用葉輪式氣浮池。含PVA退漿廢水流量為Q=10m3/h,氣浮池容積為3.7m3,尺寸為1.3m×1.3m×2.2m,氣浮分離時間20min。3.3深度處理單元二沉池出水總磷指標未能達到園區(qū)污水處理廠納管標準,因此需要增加深度處理設施。經(jīng)實驗室小試基礎上,對二沉池出水進行了處理量1t/h的現(xiàn)場中試實驗,結果表明利用聚合硫酸鐵絮凝或芬頓氧化均可以實現(xiàn)廢水的達標排放。比較兩者操作簡便性及投資等因素,選擇混凝沉淀作為深度處理方法。新建一輻流式沉淀池,設計最大流量為100m3/h,沉淀池表面負荷1.0m3/(m2•h),直徑12m,有效水深2m,有效容積200m3。

4工程改造后處理效果

工程完成調試投入試運行后運行效果如表1所示。阻燃布生產(chǎn)廢水總磷含量為550mg/L,COD為2900mg/L,經(jīng)改造后的二級芬頓氧化工藝出水總磷25mg/L,去除率95.5%,COD可降至400mg/L,去除率86.2%。改造后含PVA退漿廢水預處理可使COD從17600mg/L降至11000mg/L,去除率37.5%。深度處理可使COD和TP分別降低約60.5%、58.3%,二沉池出水COD為380mg/L,總磷為1.8mg/L,經(jīng)深度處理可使COD降至150mg/L,總磷降至0.75mg/L。

5技術可行性分析

該印染廠生產(chǎn)廢水處理難點在于降低阻燃布生產(chǎn)廢水中總磷污染物濃度,根據(jù)其生產(chǎn)實際情況及廢水水質情況,本次改造一級芬頓處理充分利用了廢水中殘留的大量過氧化氫,只需添加酸、堿、硫酸亞鐵,而酸和堿來自于周邊企業(yè)生產(chǎn)的廢酸、廢堿,該項成本為零,二級芬頓處理時過氧化氫和硫酸亞鐵的添加量均為1%?;炷?氣浮一體化設備去除了含退漿廢水中的一部分COD,降低了生化系統(tǒng)的污染負荷,有利于生化處理的穩(wěn)定運行。深度處理單元利用混凝沉淀的處理方法,改造方案簡單易行,實際操作簡便,成本較低。

6結論

本工程實施以來,水質穩(wěn)定達標排放。選擇芬頓氧化處理阻燃布生產(chǎn)廢水實際處理效果總磷去除率可達到95%。對含PVA退漿廢水利用混凝沉淀預處理可降低約40%的COD,一定程度上提高其可生化性。深度處理單元利用聚合硫酸鐵絮凝沉淀可以使排放達標。

參考文獻:

[1]洪荷芳,徐家棟,胡奕.鐵炭微電解-光催化氧化-生化處理有機磷廢水[J].環(huán)境工程,2011,29(6):39-41.

[2]郭燕,黃坤曉,傅婉蓉,等.高有機磷廢水處理工程設計研究[J].給水排水,2016,42(7):64-67.

[3]段文杰,田振邦,趙可江,等.高級氧化工藝處理阻燃布生產(chǎn)洗布廢水的研究[J].工業(yè)水處理,2019,39(2):42-46.

[4]諶純,黎歡,呂利娟.高磷有機印染廢水處理工程實例[J].水處理技術,2019,45(8):133-136.

[5]崔俊峰,段文杰,王俊,等.微電解-芬頓法用于PROBAN阻燃布廢水除磷[J].河南科學,2019,37(2):203-206.

[6]唐麗娟,陳小光,黃丹平,等.基于淀粉共基質厭氧生物處理PVA廢水[J].水處理技術,2019,45(10):125-129.

[7]錢李敏,劉振鴻,朱貽鳴,等.超聲波協(xié)同F(xiàn)enton氧化降解PVA及其動力學分析[J].工業(yè)水處理,2019,39(9):62-66.

[8]劉智穎,汪小軍,袁延磊,等.一體化O3-BAF處理PVA印染模擬廢水實驗研究[J].水處理技術,2014,40(9):112-115.

[9]景江,肖秀蟬,周箏,等.印染廢水深度處理技術研究進展[J].印染助劑,2018,35(6):8-12.

作者:崔俊峰 王俊 段文杰 李賓賓 田振邦 趙亮單位: 河南省科學院化學研究所有限公司

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