高濃度難生化金屬表面廢水改造
聚合氯化鋁廠(chǎng)家再次給您帶來(lái)處理高濃度難生化金屬表面廢水改造工程實(shí)例，從工程概況到廢水處理工藝再到設(shè)計(jì)參數(shù)，以及調(diào)試和運(yùn)行，還有處理效果分析，最重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。
某公司主要生產(chǎn)空調(diào)銅配件，與國(guó)內(nèi)外主要空調(diào)企業(yè)如格力、美的、格蘭仕、韓國(guó)LG等形成了長(zhǎng)期合作伙伴關(guān)系。公司車(chē)間除油、酸洗、拋光、鈍化(不含鉻)等工序排放的生產(chǎn)廢水COD高達(dá)1 650 mg/L，銅離子高達(dá)80 mg/L，LAS高達(dá)100 mg/L，pH低至0.9，具有酸度高、重金屬含量高、COD高、LAS濃度高的"四高"特征，可生化性極差，采用原有的"微電解+A/O"的工藝對(duì)其進(jìn)行處理，處理出水難以穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)企業(yè)正常生產(chǎn)造成了影響。
針對(duì)該廢水的特點(diǎn)，并結(jié)合何明等的研究成果，決定對(duì)原處理工藝進(jìn)行改造。即在預(yù)處理段，改造微電解池，裝填高溫微孔活化微電解填料;在生化段，增加水解池容積與循環(huán)泵;在深度處理段，增加一體化撬裝式MBR設(shè)備。經(jīng)升級(jí)改造后，處理出水穩(wěn)定達(dá)到《水污染物排放限值》(DB 26/44—2001)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
一、工程概況
1 、設(shè)計(jì)水量
按業(yè)主要求，改造后處理能力為5 m3/h。
2 、進(jìn)出水水質(zhì)
處理出水需達(dá)到《水污染物排放限值》(DB 44/26—2001)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表 1所示。
表 1：設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)
| 項(xiàng)目 | COD | pH | SS | Cu2+ | 石油類(lèi) |
| 進(jìn)水 | ≤1000 | 2~3 | ≤150 | ≤50 | ≤10 |
| 出水 | ≤90 | 6~9 | ≤60 | ≤0.5 | ≤5.0 |
| 注：除pH外，其余項(xiàng)目單位均為mg/L。 | |||||
二、廢水處理工藝
1 、工藝流程
改造后廢水處理工藝流程如圖 1所示。
圖1 廢水處理工藝流程
各車(chē)間生產(chǎn)廢水首先進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)與水量后經(jīng)泵送入微電解池。泵前自動(dòng)加堿控制pH為3~4，在酸性介質(zhì)和有氧條件下，微電解池內(nèi)產(chǎn)生新生態(tài)的氫和亞鐵，從而破壞了絡(luò)合物的結(jié)構(gòu)，置換出單質(zhì)銅。微電解池出水溢流進(jìn)入一級(jí)混凝反應(yīng)池與一沉池，自動(dòng)加堿控制pH為11~12，以去除絕大部分的銅離子與亞鐵離子，并通過(guò)新生絮體吸附沉降水中的有機(jī)物。對(duì)一沉池出水大量曝氣，并在二級(jí)混凝反應(yīng)池投加助凝劑，于二沉池中去除殘余的亞鐵離子與鐵離子。自動(dòng)加酸控制二沉池出水pH為7~8.5，然后自流進(jìn)入二級(jí)ABR水解池。在A(yíng)BR水解池內(nèi)，在水力沖擊下攪動(dòng)池內(nèi)的污泥，使泥水混合，水解菌群將難降解的大分子有機(jī)物分解為易降解的小分子有機(jī)物。
經(jīng)微電解和水解預(yù)處理后，廢水可生化性提高。水解池出水流入好氧池，由好氧菌吸附降解有機(jī)污染物，使廢水得到凈化。好氧池出水經(jīng)三沉池自流進(jìn)入MBR裝置，池內(nèi)安裝的中空纖維膜截留菌種與大分子有機(jī)物，維持較高的污泥濃度與微生物多樣性，極大地提升了出水水質(zhì)。三沉池沉積的污泥經(jīng)氣提裝置回流至生化池，以補(bǔ)充池內(nèi)污泥濃度。MBR池泥水混合液仍含有較多難降解有機(jī)物，回流至水解池，進(jìn)行循環(huán)降解。生化剩余污泥和物化污泥一同排入污泥濃縮池。濃縮的污泥經(jīng)廂式壓濾機(jī)脫水后由業(yè)主外運(yùn)處置，濾液流回到調(diào)節(jié)池，與廢水一起進(jìn)行處理。
2、 處理改造工程要點(diǎn)
(1) 改造微電解池，裝填高溫微孔活化微電解填料。微電解填料由多元金屬熔合多種催化劑通過(guò)高溫熔煉形成架構(gòu)式微孔合金結(jié)構(gòu)，不鈍化、不板結(jié)，長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定有效。
(2) 將中和池的后段改造為水解池，增加水解池容積;并增加水解池循環(huán)泵，控制水流速度，提高污水與水解菌種接觸反應(yīng)效果。
(3) 增加一體化撬裝式MBR設(shè)備，確保出水達(dá)標(biāo)排放。
三、設(shè)計(jì)參數(shù)
1、隔油調(diào)節(jié)池
隔油調(diào)節(jié)池為砼結(jié)構(gòu)，地上0.2 m，地下2.5 m。規(guī)格為8.0 m×8.0 m×2.7 m，有效容積120 m3，HRT=24 h。
2、微電解池
微電解池為地上式砼結(jié)構(gòu)，規(guī)格為6.0 m×2.0 m×4.5 m，有效容積24 m3，HRT=4.8 h。
3、一沉池和二沉池(共2級(jí)串聯(lián))
一沉池和二沉池為地上式砼結(jié)構(gòu)，單座池體尺寸6.0 m×4.0 m×4.5 m(含混凝反應(yīng)池)，表面負(fù)荷0.4 m3/(m2·h)。
4、ABR水解池(共2級(jí)串聯(lián))
ABR水解池為地上式砼結(jié)構(gòu)，一級(jí)水解池尺寸8.0 m×1.6 m×4.0 m，二級(jí)水解池尺寸8.0 m×2.3 m×4.0 m，總有效容積73 m3，總HRT=14.6 h，水解池COD容積負(fù)荷約為0.10~0.19 kg/(m3·d)。
5、好氧池
好氧池為地上式砼結(jié)構(gòu)，池體尺寸8.0 m×5.6 m×4.0 m，有效容積130 m3，HRT=26 h。池內(nèi)安裝組合填料，污泥回流比50%~100%，泥齡35~52 d，懸浮污泥質(zhì)量濃度為3 000~4 000 mgMLSS/m3，污泥負(fù)荷為0.03~0.05 kgBOD5/(kgMLSS·d)。
6、三沉池
三沉池為地上式砼結(jié)構(gòu)，池體尺寸8.0 m×2.6 m×4.0 m，表面負(fù)荷0.33 m3/(m2·h)。
7、撬裝式MBR裝置
撬裝式MBR裝置為鋼結(jié)構(gòu)，集成膜池、中水池、機(jī)房于一體，設(shè)備尺寸4.0 m×2.5 m×3.0 m，其中膜池有效容積15 m3，HRT=3 h。MBR池核心設(shè)備為PVDF中空纖維簾式膜組件，共640 m2。
8、污泥濃縮池
污泥濃縮池為砼結(jié)構(gòu)，地上1.5 m，地下2.5 m，池體尺寸6.5 m×2.3 m×4.0 m，有效容積30 m3。配套廂式壓濾機(jī)2臺(tái)，過(guò)濾面積各20 m2。
四、調(diào)試與運(yùn)行
(1) 改造前，在反應(yīng)池內(nèi)加堿即產(chǎn)生大量泡沫并溢出，采取加高反應(yīng)池保護(hù)高度、更換新型高溫活化微電解填料等改造措施后，問(wèn)題得以解決。
(2) 生化調(diào)試初期，好氧池經(jīng)常產(chǎn)生嚴(yán)重泡沫，經(jīng)分析為表面活性劑所致。漫天飛舞的泡沫嚴(yán)重影響了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，并造成菌種流失。通過(guò)采取控制負(fù)荷、增投微生物菌種與營(yíng)養(yǎng)物等措施后，問(wèn)題得以解決。尤其是MBR與ABR水解酸化系統(tǒng)微生物馴化成熟后，再未發(fā)生過(guò)大規(guī)模的泡沫現(xiàn)象。分析原因：污泥培養(yǎng)馴化是一個(gè)逐步有序的過(guò)程，微生物結(jié)構(gòu)隨反應(yīng)器內(nèi)不同時(shí)期環(huán)境的變化而調(diào)整，逐漸演變成適應(yīng)MBR及ABR水解酸化工藝的群落結(jié)構(gòu)。
(3) 調(diào)試后期，將微電解池進(jìn)水pH控制目標(biāo)從1.5~2.0升高至3.0~4.0，系統(tǒng)產(chǎn)泥量下降了約1/3，后續(xù)生化系統(tǒng)也未見(jiàn)到明顯沖擊跡象。
(4) 運(yùn)行過(guò)程中，偶發(fā)污泥膨脹現(xiàn)象，此時(shí)SV30≥80%，好氧池表面漂浮一層灰褐色黏稠浮渣。一般通過(guò)加大污泥與混合液回流量，即可自動(dòng)恢復(fù)，恢復(fù)時(shí)間一般為3~5 d。
(5) MBR膜的日常清洗維護(hù)主要有3種：清水反洗、加藥反洗和浸漬清洗。日常運(yùn)行中應(yīng)充分重視清水反洗工序，嚴(yán)格控制清水水質(zhì)、反洗水量與反洗頻次。實(shí)踐證明，清水反洗工序設(shè)備簡(jiǎn)單、操作自動(dòng)化，在維護(hù)到位的情況下，可免除加藥反洗的硬件投資和繁瑣操作，且浸漬清洗周期可延長(zhǎng)至4~6個(gè)月。
五、處理效果分析
2016年8月期間，監(jiān)測(cè)了各工序?qū)OD、Cu2+的去除效果，結(jié)果分別見(jiàn)表 2、表 3。
表 2：COD處理效果匯總
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日期 （8月） |
原水(綜合調(diào)節(jié)池) |
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物化出水(二沉池) |
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生化出水(三二沉池) |
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MBR出水(標(biāo)準(zhǔn)排放槽) | 綜合去除率/% | |||
| COD/(mg·L-1) |
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COD/(mg·L-1) | 去除率/% |
|
COD/(mg·L-1) | 去除率/% |
|
COD/(mg·L-1) | 去除率/% | ||
| 12日 | 1 366 |
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810 | 41 |
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340 | 34 |
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66 | 20 | 95 |
| 14日 | 1 032 |
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660 | 36 |
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106 | 54 |
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38 | 7 | 96 |
| 16日 | 900 |
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540 | 40 |
|
233 | 34 |
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74 | 18 | 92 |
| 19日 | 809 |
|
459 | 43 |
|
412* | 6 |
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60 | 44 | 93 |
| 20日 | 1 259 |
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744 | 41 |
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404 | 27 |
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38 | 29 | 97 |
| 注：表中標(biāo)注"*"的數(shù)值異常，不納入分析范圍。 | |||||||||||
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表3：Cu2+處理效果匯總
| 日期 | 原水(綜合調(diào)節(jié)池) |
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物化出水(二二沉池) |
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生化出水(三沉池) |
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MBR出水(標(biāo)準(zhǔn)排放槽) | 綜合去除率/% | |||
| Cu2+/(mg·L-1) |
|
Cu2+/(mg·L-1) | 去除率/% |
|
Cu2+/(mg·L-1) | 去除率/% |
|
Cu2+/(mg·L-1) | 去除率/% | ||
| 8月12日 | 25.5 |
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1.05 | 96 |
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0.42 | 2 |
|
0.23 | 1 | 99 |
| 8月14日 | 3.52 |
|
0.32 | 91 |
|
0.02* | 9 |
|
0.04 | -1 | 99 |
| 8月16日 | 14.59 |
|
0.88 | 94 |
|
0.6 | 2 |
|
0.38 | 2 | 97 |
| 8月19日 | 3.74 |
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0.55 | 85 |
|
0.45 | 3 |
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0.37 | 2 | 90 |
| 8月20日 | 9.43 |
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0.59 | 94 |
|
0.31 | 3 |
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0.22 | 1 | 98 |
| 注：表中標(biāo)注"*"的數(shù)值異常，不納入分析范圍。 | |||||||||||
運(yùn)行結(jié)果表明，盡管進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)極大，甚至超出設(shè)計(jì)值，但出水COD<74 mg/L，Cu2+<0.38 mg/L，SS<14 mg/L，石油類(lèi)<1.8 mg/L，均優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)要求，且耐受水質(zhì)沖擊能力強(qiáng)。在投入運(yùn)行近3 a后，處理出水水質(zhì)依然穩(wěn)定。
此外，顯而易見(jiàn)的是，MBR工藝對(duì)COD的達(dá)標(biāo)起到了關(guān)鍵作用;物化工藝(微電解+二級(jí)反應(yīng)沉淀)則去除了絕大部分的Cu2+，使出水Cu2+接近達(dá)標(biāo)。
六、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
處理改造工程投資共30萬(wàn)元，于2013年11月完成設(shè)計(jì)并不停產(chǎn)施工，2013年12月完成調(diào)試并達(dá)標(biāo)排水，至今已穩(wěn)定運(yùn)行3 a以上。微電解填料未發(fā)生板結(jié)、失效，MBR膜絲保持完好，瞬時(shí)通量高于6.5 m3/h，出水長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。運(yùn)行結(jié)果表明，工藝設(shè)計(jì)合理，耐沖擊能力強(qiáng)。
經(jīng)長(zhǎng)期核算，運(yùn)行費(fèi)用(主要為藥劑費(fèi)，另包含人工與耗材費(fèi)，不含水電費(fèi))約為60~80元/t，雖然沒(méi)有直接經(jīng)濟(jì)效益，但為業(yè)主節(jié)省了排污費(fèi)用，極大地提升了企業(yè)形象，產(chǎn)生了較大的間接經(jīng)濟(jì)效益。此外，環(huán)境效益顯著。
七、結(jié)論
(1) 工程實(shí)踐證明，采用微電解+A/O+MBR組合工藝處理高濃度難生化金屬表面處理廢水合理可行。盡管進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)極大，COD為809~1 366 mg/L，Cu2+為3.52~25.50 mg/L，但出水COD<74 mg/L，Cu2+<0.38 mg/L，SS<14 mg/L，石油類(lèi)<1.8 mg/L，均優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)要求，且耐受水質(zhì)沖擊能力強(qiáng)。尤其是工藝末端的MBR設(shè)備起到了關(guān)鍵作用，在進(jìn)水COD為106~412 mg/L的情況下，仍然獲得了穩(wěn)定、良好的出水效果。
(2) MBR工藝對(duì)COD的達(dá)標(biāo)起到了關(guān)鍵作用;物化工藝(微電解+二級(jí)反應(yīng)沉淀)則去除了絕大部分的Cu2+，出水Cu2+接近達(dá)標(biāo)，是整個(gè)工藝可靠運(yùn)行不可缺少的部分。
(3) 高濃度難生化酸洗銅廢水處理這一行業(yè)難題的攻克，極大提升了生產(chǎn)企業(yè)的社會(huì)形象與競(jìng)爭(zhēng)力。
