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环保设备/水处理设备 |
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混凝气浮-二级生化-机械过滤法处理废水 |
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作者：深圳百斯特环保工程公司 陈火贵 曾佑群 |
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摘要：铝合金表面处理行业工厂中，一般都有除油酸碱洗氧化工序及清水洗工序，特殊的还有染色封孔等工序；使用除油粉、各种酸和碱及各种工业洗涤剂、红黑染料等；有些铝件加工要进行多次清洗，因此该类型工厂生产上具有废水量大，而且水质富含PH、CODcr、石油类、磷酸盐、Zn2+、Cr6+等多种污染物，有些还含有较浓的色度。因此，该类型的生产废水虽然水质污染浓度不高，但是其水量大，水中污染物种类多而对水体造成比较严重污染。因此规模较大的铝合金件表面处理工厂在考虑对生产废水进行处理达标的同时，还多出于效益考虑要求对废水进行回用，并多回用于冲厕、绿化浇灌等用途。实践证明，采用混凝气浮-二级生化-机械过滤法处理此类生产废水，能够保证出水达到环保要求及达到相关回用要求。深圳某电子公司铝件表面加工处理工序的生产废水，采用上述工艺进行，设计处理能力1000m3/d，废水进水PH、CODCr、石油类、磷酸盐、Zn2+分别为3~6、200~350mg/L、12~30mg/L、50~75mg/L和20~30mg/L，经处理后，CODCr、石油类、磷酸盐、Zn2+的去除率分别达90%、93%、99.5%和96%，使出水稳定达到地方污水排放一级标准。
关键词：混凝气浮 二级生化 机械过滤 铝件表面处理厂生产废水
1、 前言
不同的铝合金表面处理工厂，除了采用基本的酸性除油/碱性腐蚀/磷酸氧化处理工序一致外，由于还采用了具有附加值的染色、封孔等工序，通常染黑色、红色等，并且一般在工序之间一次或多次清洗，有些还循环清洗；因而所排放的生产废水千差万别，主要污染物为酸碱、COD、磷酸盐、石油类、氟化物、LAS、色度等，并可能含重金属铬。故该种废水具有水量大、污染物种类多等特点，属于较难降解的工业废水。处理该种废水一般以物理化学处理方法为主，也可以附以生物处理。本文斜述该废水物化兼生化处理并且进行废水回用工艺，证明适当生化处理也是也可以取得较好的效果。
深圳市某电子有限公司，主要产品为线圈、驱动架、铝支架、五金件，生产过程分除油/酸碱洗、清水洗两大工序。该厂的生产废水主要在铝件表面处理过程中产生，生产过程中主要使用除油粉、氢氟酸、硫酸、硝酸、磷酸及工业洗涤剂。外排的生产废水中含有大量的泡沬、较高浓度的磷酸盐、较多的悬浮态和胶体态有机物及部分浮油成分，具有磷酸盐浓度高、可生化性差等特点。针对这类生产废水的特征，设计采用先经混凝气浮，使大部分有机物、磷酸盐和石油类得以混凝去除，然后再经二级生化处理，利用高度驯化的特种微生物去除剩余的有机物，最后采用二级纤维球过滤去除水中微细的悬浮物而达到回用水的要求。采用该工艺具有处理负荷高、耐冲击、出水稳定等特点，在实际应用中取得了理想的效果。
2、废水水量水质及排放标准
2.1 废水水量
设计废水水量：1000m3/d，24h运行。
排水规律：每天3班24h稳定排放。
2.2 废水水质
根据现场多次取样监测结果，水质见表1。表1：生产废水进水水质
| 项目 | PH值 | 悬浮物 | LAS | 总锌 | | 废水水质 | 3~6 | 80~100 | 25~30 | 20~30 | | 项目 | CODcr | 磷酸盐 | 石油类 | | | 废水水质 | 200~350 | 50~75 | 12~30 | |
2.3 废水排放标准
废水处理后要求达到广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准，具体指标见表2。表2：废水排放标准
| 项目 | PH值 | 悬浮物 | LAS | 总锌 | | 废水水质 | 6.0~9.0 | ≤60 | ≤5.0 | ≤2.0 | | 项目 | CODcr | 磷酸盐 | 石油类 | | | 废水水质 | ≤90 | ≤0.5 | ≤5.0 | |
2.4 回用水水质要求
回用水水质要求达到厕所冲洗、绿化浇灌要求。因而回用水水质执行《生活杂用水水质标准》CJ25.1-89中用于厕所便器冲洗及城市绿化项目的水质，具体水质指标部分摘录见表3。表3：生活杂用水水质标准部分摘录
| 项目 | PH值 | 悬浮物 | LAS | | 废水水质 | 6.5~9.0 | ≤10 | ≤1.0 | | 项目 | CODcr | 浊度 | 色度 | | 废水水质 | ≤50 | ≤20度 | ≤30度 |
3、废水处理工艺流程及特点
3.1 废水处理工艺流程
废水处理工艺流程见图1。
图1 工艺流程
3.2 工艺特点
本废水处理及回用工程由预处理系统、混凝气浮处理系统、生化处理系统、机械过滤系统和污泥处理系统组成，工艺特点为：
(1)、预处理系统包括格栅井和调节池，以隔除杂物、缓冲水量、均化水质，设置空气搅拌系统。
(2)、混凝气浮处理系统含混凝反应区、渣水分离区、清水区等，其原理是化学混凝气浮法。先调节废水pH值，然后加入混凝剂和助凝剂，以气浮法产生浮渣形式的去除废水中不溶性有机物及磷酸盐，并去除绝大部分石油类。该环节极具针对性，由于铝件在进行表面氧化之前，都要用洗涤剂除油，而石油类污染物经混凝反应后生成的“矾花”，有些不容易沉淀，故用气浮法除之成为较好选择。
(3)、厌氧生化处理系统只发生水解和酸化作用，池中安装半软性填料，填料上的生物膜把部分复杂且难降解的大分子有机物水解成易降解的简单有机物，悬浮和胶体状的有机物水解成可溶性物质，同时可降低废水中的SS浓度，使废水中溶解性有机物和可生化降解有机物所占的比例显著增加，改善废水的可生化性，为后续好氧生化处理创造条件。
(4)、好氧生化处理系统采用二级好氧法。第一级采用生物接触氧化池，第二级也采用生物接触氧化池。好氧环境中，好氧的微生物在不断供氧的环境中，氧化水中的有机物，特别是对酸、酮、醇、糖有较高的分解作用，并用分解产生的能量进行繁殖和生长活动，这部分用作能量的有机物最终被转化为CO2、NH3、H2O，而另一部分有机物则由微生物合成新细胞。该法具有体积负荷高、生物活性高、污泥产量低、出水水质好而稳定、动力消耗低、不存在污泥膨胀问题等优点，因而能稳定地保证出水水质指标在回用水质范围内。
(5)、机械过滤法 由于回用水质的悬浮物指标比较低，在10mg/L以下，因而要采用二级纤维过滤法，可以保证悬浮物在达到以上指标。
3.3 主要工艺设计参数
（1）综合调节池 有效容积170m3，停留时间4.0h。经厂方介绍，该厂在每一天中单位小时的排放量相差不大，证明排水量比较稳定，因此4.0小时综合调节时间已经能满足均化水量水质的要求，同时能满足后续工艺（主要是过滤器的反冲时间）的操作要求。
（2）混凝反应区 有效容积28m3，反应时间为40min。其中混凝反应时间为15至20min，助凝反应时间为20至30min。
（3）混凝气浮池 采用传统的压力溶气气浮系统，全自动控制操作。气浮接触室上升流速10mm/s，其名义停留时间为2min；气浮分离室流速1.5mm/s，表面负荷为3.23 m3/ (m2?h)，名义停留时间1h；
（4）PH回调池 对碱性混凝气浮排出的清水进行酸性中和，以备进行生化处理，名义停留时间10min，有效容积6.95m3。
（5）水解酸化池 名义停留时间2.0~3.0h，有效容积125m3，利用穿管布水，内部设置复合填料，污泥负荷Ns=0.68kgCODcr/(kgMLVSS·d)。
（6）生物接触氧化池 该池按分二级设计，名义停留时间3.0~4.0h，有效容积166.67 m3，填料负荷1.2kgCOD/m3?d。采用微孔曝气系统。
（7）混凝沉淀池 采用斜管式沉淀池，前段设置混凝反应区。混凝反应区反应时间为15~20min。沉淀区表面负荷0.4~0.6m3/m2?h。
（8）高速纤维过滤器 滤层高1.3m，滤速25~32m/h。
废水处理效果
该工程于2002年6月动工，2002年10月建成并试运行，2003年3月通过环保验收。整套设施自运行以来至今一直高效稳定。其处理效果见表3。表3数据表明废水经处理后，出水各项指标均达到要求。表4：废水处理效果表
项目 | CODCr(mg/L) | SS(mg/L) | 石油类(mg/L) | 磷酸盐(mg/L) | 调节池 | 338.50 | 87.60 | 27.90 | 68.10 | 气浮池出口 | 231.87 | 41.6 | 3.37 | 0.71 | 厌氧池出口 | 63.76 | 22.30 | 2.41 | 0.52 | 好氧池出口 | 34.12 | 16.10 | 2.30 | 0.035 | 过滤器出口 | 32.18 | 5.20 | 1.85 | 0.034 |
从表4可知，废水经“混凝气浮+水解酸化+接触氧化法”处理后，其CODCr、悬浮物、石油类和磷酸盐总去除率分别为90.5%、94.1%、93.4%和99.9%。
体会与讨论
（1）由于生产废水中的石油类污染物都是来自铝件表面保护性油膜，容易发生乳化反应，并被混凝成“矾花”。但这种“矾花”含有一定的油质，显得有粘性，并易结成团浮于水面。根据这种特性，采用混凝气浮法具有较好的泥水分离的效果。可见，气浮工艺对该废水不仅高效去除石油类污染物，而且还对废水进行的预充氧，这就从两个方面提高了废水的可生化性，为后续的生化工艺打下了良好的基础。
（2）由于在生产过程中要对铝件用工业洗涤剂进行反复清洗，故所排废水不仅水量大而且富含工业洗涤剂成分，一经鼓气搅拌，会产生大量泡沫，故在混凝反应区与PH回调区不适宜用空气搅拌的方式，并且要在好氧池之前使用消泡剂，改变洗涤剂的表面活性，否则好氧池由于鼓气产生大量泡沫，无法正常运行。
（3）由于在生产过程中用到的工业洗涤剂及少量染色剂，它们都是一些难以生物降解的高分子化合物，因此在设计采用进一步生化处理工艺时，先用水解酸化工序使一些复杂的大分子物质、不溶性有机物水解成小分子物质、溶解性有机物，然后再用接触氧化法对小分子物质和溶解性有机物进行氧化分解，才能取得较好的生化处理效果。
（4）水解酸化池中采用机械搅拌器进行搅拌，以增强废水与污泥之间的接触，消除池内的梯度，避免产生分层，提高效率。
（5）微生物的生长需按一定的比例摄取碳、氮、磷以及其他微量元素。但此类生产废水中营养物质含量不足，因此采用定期向废水中投加氮、磷等物质的办法提供微生物代谢所需要的生长元素。
（6）好氧处理段采用接触氧化法。接触氧化法是目前应用较广的处理效率高的生物处理技术。由于池内填料比表面积大，池内充氧条件好，氧化池内单位容积的生物量高于活性污泥法及生物滤池；池内曝气装置设在填料之下，供氧充足、传质条件好，池内生物活性高，生物膜更新速度快，可以承受的浓度负荷是其它生物法的几倍，因此可以减少占地，节省能耗。接触氧化池分成两格，每格可采用不同的污泥负荷，并使每格微生物与负荷条件（大小、性质）相适应，利于微生物专性培养驯化，提高处理效率。
（7）混凝沉淀池出水后设有二级高效纤维过滤器，保证悬浮物的水质指标达到回用要求10mg/L以下。需要指出的是，高效纤维过滤与纤维球过滤不同，纤维球过滤效果远比不上纤维过滤的效果。在选取滤料时要特别注意，需要根据水质要求而定。
（8）由于生产过程中，厂方经常由于车间管理不善，使得胶管、胶条、胶粒、胶手套等生产耗用品随废水一起排入废水调节池，使得废水提升泵经常堵塞而损坏。又由于该厂是24小时连续生产连续排水，因而在工艺设计时必须考滤过流泵都要一备一用，才能保证生产的正常运行。否则将会造成难以想象的后果。
结论
(1)、采用混凝气浮-二级生化-机械过滤法处理铝件表面处理厂生产废水及其回用，该方法具有处理效率高、操作简便、耐冲击、日常维护方便等优点，水质稳定达到回用要求，可实现很好的环境效益及经济效益。
(2)、本工艺CODCr、悬浮物、石油类和磷酸盐总去除率分别为90.5%、94.1%、93.4%和99.9%。
作者简介 陈火贵 ，男，1973年9月出生，1997年毕业于广东工业大学，取得工学学士学位。毕业至今主要从事废水治理工程设计、施工、调试及其研究工作。(end)
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(5/9/2005) |
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