混凝+厌氧+好氧组合工艺处理油墨废水的工程实例.pdf

混凝 厌氧 好氧组合工艺处理油墨 废水的工程实例 朱乐辉 1 余保财 1 张玉 1 邱俊 2 裴浩言 1 1. 南昌大学环境与化学工程学院， 南昌330031;2. 江西省畜牧技术推广站， 南昌 330046 摘要 采用混凝沉淀 水解酸化池 BIOFOR 滤池工艺对文具厂油墨废水进行处理， 通过工程实例， 对工艺流程， 构筑 物的设计参数， 调试运行进行探讨。结果表明对于 COD 较大， 色度非常高的油墨废水经该工艺处理后， 能达到 GB8978 － 1996废水综合排放标准 中一级排放标准， 且该工程投资小， 运行费用低; 管理简单方便。 关键词 油墨废水; 混凝; 水解酸化; BIOFOR 滤池 AN ENGINEERING EXAMPLE OF TREATING PRINTING INK WASTEWATER BY COAGULATION ANAEROBIC AEROBIC COMBINED PROCESS Zhu Lehui1Yu Baocai1Zhang Yu1Qiu Jun2Pei Haoyan1 1. School of Environment and Chemical Engineering， Nanchang University， Nanchang 330031， China; 2. Animal Technology Extension Station in Jiangxi， Nanchang 330046， China AbstractThis article describes the case of using coagulation hydrolytic acidification pond BIOFOR filter process to treat stationery factory ink wastewater. The process flow，structure design parameters，debugging and running are also described. For larger COD and colority treated by the process can meet the first-order of“Integrated Wastewater Discharge Standard” GB8978 － 1996 . Whose investment and operation cost are low;management is simple and convenient. Keywordsink wastewater; coagulation; hydrolytic acidification; BIOFOR filter 0引言 水性油墨简称水墨， 具有不含挥发性有机溶剂， 不易燃， 不会损害油墨制造者和印刷操作者的健康， 对大气环境无污染等特点， 是一种新型绿色印刷材 料。随着环保要求的不断提高， 水性油墨的发展相当 迅速。但是在水性油墨的生产和应用过程中， 也会产 生大量的设备清洗废水， 此废水的特点是色度极高， COD 值较大， 直接排放会对水体造成严重的污染 ［ 1］。 因此采取必要措施减少油墨废水对环境的影响是迫 在眉睫。国内外对油墨废水处理已做了大量的工作， 物理法、 化学法， 生物法都得到了应用， 然而单种方法 处理其成本高、 效果差 ［ 2］。国内现阶段处理油墨废 水主要有化学混凝、 铁屑微电解、 混凝气浮 － 接触氧 化、 混凝气浮 － 微电解 － SBR、 化学氧化 － 混凝等组 合工艺 ［ 3］， 各有其优缺点。本文对丰城某文具油墨 厂的油墨废水采用混凝沉淀 水解酸化 BIOFOR 滤池组合工艺进行处理， 结果表明废水处理后能达 到 GB 89781996废水综合排放标准 中一级排放 标准。该工艺运行稳定， 管理简单方便， 易操作。 1废水水质及水量 丰城某文具油墨厂主要生产各种彩色笔笔芯， 该 厂废水主要来自各车间设备的清洗工序， 主要包括蓝 车间生产废水、 彩色车间生产废水、 制水房离子交换再 生废水、 浴室水、 实验室废水、 冷却水、 冲洗水、 生活污 水等， 设计总废水量为200 t/d， 其中蓝车间 165 t/d， 彩 色车间为 5 t/d， 浴室水 10 t/d， 离子交换再生废水 10 t/d， 其他生活污水约 10 t/d。废水的主要污染物是亲 水性颜料、 丙烯酸树脂以及石蜡等添加剂， 具有高 COD， 高色度、 难生物降解的特点， 且该废水水量大、 水 温偏高、 水质多变 ［ 4］。综合废水水质情况见表 1。 表 1综合废水水质 pH ρ COD/ mgL － 1 ρ SS/ mgL － 1 色度 /倍水温 /℃ 6. 5 ～ 7. 5642 ～ 750392 ～ 550 1 000 ～ 1 200 30 ～ 40 15 环境工程 2011 年 4 月第 29 卷第 2 期 2废水处理工艺设计和说明 根据实测可知， 该废水属于中等浓度有机废水， 平均 ρ COD 为750 mg/L左右， 色度为 1 000 倍 ～ 1 200 倍， pH 为 6. 5 ～ 7. 5， ρ SS 为 392 ～ 550 mg/L， 水温为 30 ～ 40 ℃ 且重金属离子不高， 抑制生化的有 毒物质不明显， 根据废水的特点综合分析， 可先用混 凝法 预 处 理 再 用 生 物 法 处 理，但 由 于 废 水 的 ρ BOD5 /ρ COD 0. 3， 属生化性能差的有机废水， 因此要采用生物处理技术进行处理时， 须先经水解酸 化提高其生化性能， 再进行好氧处理。故应采用以混 凝沉淀 水解酸化 BIOFOR 滤池处理为主的废水 治理工艺， 工艺流程如图 1 所示。 图 1污水处理工艺流程 3主要构造物和设备设计参数 3. 1主要构造物 1 调节池 单座有效容积为 560 m3， 地下式， 共 1 座， 砖混结构， 水力停留时间为 72 h， 其主要作用是收 集各类废水、 调节水量、 均化水质。 2 集水池 尺寸为 2. 5 m 2. 5 m 2. 3 m， 单座 有效容积为 12. 5 m3， 地下式， 共 1 座， 砖混结构， 由该 公司原有污水处理构筑物改建， 主要作用是进一步调 节水量、 均化水质、 调节 pH 值。 3 混凝反应槽 尺寸为 3. 6 m 0. 9 m 0. 9 m， 共分为 4 小格， 钢板制作， 主要作用是为混凝反应提 供场所， 为了使反应更加充分， 更加完全， 将混凝反应 槽分成 4 格以不断改变水力条件使反应更充分， 混凝 反应槽为 本 工程 最 主要 的 处 理 设 备， 去 除 色 度 效 率高。 4 沉淀池 尺寸为 3. 0 m 3. 0 m 5. 5 m， 单 座有效容积为 36 m3， 地上式， 共 1 座， 钢筋混凝土 结构， 主要作用是泥水分离， 即混凝反应絮凝后的 大颗粒污泥能 够沉 淀 到池底从而泥水分离， 使污 水得到净化。 5 水解酸化池 尺寸为 8. 0 m 5. 0 m 5. 5 m， 单座有效容积为 200 m3， 地上式， 共 1 座， 钢筋混凝土 结构， 水力停留时间为 24. 0 h， 内设半软性填料， 主要 作用是提高废水的可生化性， 从而为后续好氧处理提 供有利的条件。 6 BIOFOR 滤池 尺寸为 3. 0 m 2. 0 m 5. 5 m， 单座有效容积为 30 m3， 地上式， 共 4 座， 钢筋混凝土 结构， 内放生 物 陶 粒， 滤料体积为 84 m3， 气水比 15∶ 1， 主要作用是好氧处理。 7 贮水池 单座有效容积为 158 m3， 地下式， 共 1 座， 砖混 结 构， 原 有水池改建而成， 主要是存 放经处理 后 达 标 的 水， 也 用 于 BIOFOR 滤 池 反 冲 水的贮存。 8 污泥浓缩池 单座有效容积为 158 m3， 地下 式， 共 1 座， 砖混结构， 原有水池改建而成， 主要是用 于存放沉淀池和水解酸化池排放的污泥。 9 综合工房 面积为 60 m2， 1 座 2 层， 砖混结构， 主要布置污水处理所需的各类风机， 电器控制系统， 加药系统、 压滤机， 实验操作台， 药品堆放区。 3. 2主要设备 1 工艺曝气风机 设备类型为罗茨鼓风机; 型号 为 HSR65; 数量为 2 台;单机功率为 4 kW ; 风量为 2. 14 m3/min， 风压 ΔP 49 kPa 。 2 反冲洗风机 设备类型为罗茨鼓风机; 型号为 HSR100; 数量 为 1 台; 单 机 功 率 为 15 kW ; 风 量 8. 79 m3/min， 风压 ΔP 53. 9 kPa。 3 反冲洗水泵 设备类型为 SLS 单级单吸立式 离心泵; 型号为 SLS125- 100; 数量为 1 台; 单机功率 N 7. 5 kW; 流量 Q 192 m3/h， 扬程 H 10 m。 4 污泥泵 设备类型为螺杆泵; 型号为 G30- 1; 数 量为 1 台; 单机功率 N 2. 2 kW; 流量 Q 5 m3/h， 扬 程 H 60 m。 25 环境工程 2011 年 4 月第 29 卷第 2 期 5 污泥脱水机 设备类型为箱式压滤机; 型号为 XMYZ40 /920-UB; 数量为 1 台; 单机功率为1. 5 kW。 4工程调试与运行 4. 1混凝预处理部分的调试运行 在废水经中试确定最佳 pH 值、 FeSO47H2O、 PAM 投加量及反应时间的基础上， 以混凝反应出水 的色度和 COD 去除率为控制指标， 适当的改变上述 反应条件进行调试， 得出水量放大实际工程中的最 佳量。 4. 2生物处理部分的调试运行 4. 2. 1水解酸化池的调试运行 水解酸化池的启动包括两个阶段 污泥接种和污 泥驯化阶段 ［ 5］， 在水解酸化池进水前， 向池内投入从 南昌市青山湖污水处理厂购买的厌氧消化污泥约 70 m3 含水率约 85 ， 污泥投加量占总池体积的1 /3， 然后将池内加满水， 同时向池内投入豆渣40 kg， 并加 适量的尿素和磷肥， 保证废水中的营养物质ρ C ∶ ρ N ∶ ρ P 200∶ 5∶ 1［ 6］， 另外， 废水中的 pH 值对微 生物的生长也具有重大影响， 在调试过程中严格控制 水解酸化池进水 pH 值为 6. 5 ～ 7. 5。在污泥接种 4 d 后开始进水， 进水方式采用间歇式进水， 每 48 h 进水 一次。第 1、 2、 3 次进水水量为水解酸化池池容的 1 /3; 第 4、 5、 6 次进水水量改为水解酸化池池容的 1 /2; 第 7、 8、 9 次进水水量改为水解酸化池池容的 2 / 3， 进水 9 次后， 将进水方式改为连续进水， 综合废水 进水量按照满负荷进水， 高浓度废水的进水量每 3 天 增加1 m3。 水解酸化池在调试过程中， 有利的微生物生长环 境能够有效地激活微生物活性， 如温度的控制， 由于 当地平均气温较高， 使废水经过自然冷却后还有一定 的温度， 一般情况下， 池内水的温度为 20 ℃ 以上， 可 以满足微生物的生长需要。在污泥接种时， 由于在调 试中， 生活污水还没有进入水解酸化池， 因此须加入 少量的豆渣， 尿素， 磷肥等营养物质。污泥接种 4 d 后发现半软性填料上布满了一层浅黄色的生物膜， 废 水中开始出现少许气泡， 说明污泥中的微生物已经开 始恢复活性， 对废水中的污染物具有一定的分解能 力。随着水解酸化池不断的增加进水有机负荷， 池内 气泡也不断的增加， 此时水解酸化池出水逐渐变清， COD 去除率达到 25 ， 色度去除率为 50 ， 取污泥观 察， 有大量细微气泡产生 ［ 7］， 表明微生物活性基本恢 复正常，此时开始将进水方式改为连续进水， 并逐步 提高高浓度废水的比例， 对水解酸化池微生物进行进 一步的驯化。经过 30 d 的调试启动后， 水解酸化池 对 COD 去 除 率 维 持 30. 8 左 右， 色 度 去 除 率 为 55 ， 此时水解酸化池启动基本完成。 经过水解酸化池处理后的废水可生化性得到明 显改善， ρ BOD5 /ρ COD 由进水前的 0. 15 提高到 出水的 0. 35 以上， 为后续好氧生物处理工艺创造了 条件。 4. 2. 2BIOFOR 滤池调试运行 BIOFOR 滤池主要作用是培养好氧微生物， 利用 好氧微生物分解经水解酸化后的易生物降解有机物。 其启动方式采用自然挂膜， 在挂膜前， 先将每个滤池 的滤料冲洗干净， 以去除滤料中的杂质。BIOFOR 滤 池启动运行也分挂膜和驯化两个阶段， 第一阶段将水 解酸化池的出水流入生物滤池， 并适当的补充营养物 质， 使滤池内 ρ C ∶ ρ N ∶ ρ P 100∶ 5∶ 1， 启动的前 4 d 由于水解酸化池采用间歇进水， 所以生物滤池进 水方式也采用间歇式， HRT 为 12 h。启动初期要保 持进水中有较高的 SS 浓度， 使水解酸化池中有更多 的污泥流入 BIOFOR 滤池成为接种污泥， 混凝槽中不 加絮凝剂且混凝处理后出水不经沉淀池直接进入水 解酸化池， 水解酸化池出水保持较高的 SS 浓度， 污泥 进入生物滤池被滤料截留、 吸附， 使出水 SS 质量浓度 低于50 mg/L生物膜迅速生长， 挂膜时生物滤池的曝 气量为设计风量的 50 ， 30 d 后滤料表面形成一层 红褐色绒状物的生物膜。第二阶段， 进一步增加进水 水力负荷和曝气负荷， 对生物膜进行驯化， 避免因水 力负荷的突然增加对尚未完全成熟的生物膜造成不 利影响。水力负荷达到满负荷时， 池中已培养出足量 的高活性微生物膜， 曝气调节至满负荷。挂膜启动期 1 个月内不对生物滤池进行反冲洗， 1 个月后， 曝气生 物滤池启动基本完成。对滤池中生物膜进行镜检发 现存在丝状菌、 线虫和轮虫， 有时还可以看到红斑瓢 体虫。生物滤池 COD 去除率达到 60 ～ 75 ， 出水 水质较好， 处理效率稳定。连续运行一段时间后， 曝 气生物滤池内的生物膜开始老化脱落， 堵塞陶粒的空 隙， 影响正常布气。同时生物膜老化， 活性降低， 处理 效率下降， 此时必须对系统进行反冲洗， 根据工程运 行情况设定曝气生物滤池反冲洗周期为 7 d， 每次独 立反冲洗 1 个滤池。反冲洗采用气水联合形式， 具体 为单 独 气 洗3min 反 冲 洗 空 气 的 强 度 0. 59 m3/ m3min ; 气水联合反冲洗 10 min; 单独 35 环境工程 2011 年 4 月第 29 卷第 2 期 水洗 5 min 反冲洗强度 0. 14 m3/ m3min ， 整个反 冲洗历时 18 min， 反冲洗后滤池重新进水， 前 30 min 出水回流至调节池 ［ 8］。 5工艺调试运行结果 该工程经过约 2 个月的不断调试与运行后， 各处 理设施运行正常， 处理效果稳定， 油墨废水经混凝沉 淀 水解酸化 BIOFOR 滤池组合工艺处理后出水 水质各项指标达到国家 GB 89781996 中的一级标 准。调试完成后对该工艺出水水质进行了连续 1 个 月左右的跟踪监测， 其各处理设施处理效果见表 2， 混凝沉淀池色度去除情况和 BIOFOR 池 COD 去除情 况分别见图 2 和图 3。 表 2各处理设施去除效果及最终出水情况 时间处理设施pH ρ COD / mg L － 1 色度 /倍 ρ SS / mg L － 1 05- 03 调节池6. 457231100328 混凝沉淀池出水8. 34463200164 水解酸化池出水6. 55320100130 BIOFOR 池出水6. 9880 5045 总排放口6. 87755040 05- 29 调节池7. 237521200400 混凝沉淀池出水8. 67470180216 水解酸化池出水6. 87354100250 BIOFOR 池出水7. 0287 5078 总排放口7. 34895023 06- 10 调节池6. 547221200463 混凝沉淀池出水8. 21423230164 水解酸化池出水7. 0830290170 BIOFOR 池出水7. 3682 80123 总排放口7. 73708099 图 2混凝沉淀工艺进出水色度及其去除率日变化曲线 图 3BIOFOR 池进出水 COD 及其去除率日变化曲线 6技术经济指标 本工程设计处理能力 200 m3/d; 工程总投资 84. 18 万元; 占 地 面积 约 300 m2; 实际运行容量 32. 95 kW; 平均单位耗电量 0. 6385 kW /m3; 水运行 费用 1. 33 元 / m3。 7结论 1 油墨废水采用混凝沉淀 水解酸化 BIOFOR 滤池组合工艺处理后， 出水水质稳定且各项指标达到 国家 GB 89781996 中的一级标准， 且该工程具有投 资少， 运行管理简单方便， 运行费用较低， 处理效果好 等优点。 2 废水在调试过程中， 结合中试确定的工艺最 佳条件和实际处理的效果及考虑经济条件， 最终确定 了该工程的最佳工艺条件pH 为 9、 硫酸亚铁投加量 为 2 g/L、 PAM 投加量为 1 mL/L， 此工程最佳工艺条 件对实际工程提供了一定的宝贵经验。 3 废水采用低廉的硫酸亚铁处理和生物法处 理， 极大地减少了项目的运行费用， 且处理效果较好， 废 水 经 硫 酸 亚 铁 混 凝 沉 淀 后， 色 度 去 除 率 高 达 92. 1 ， COD 去除率可达 37. 5 ， 从图 3 可以看出， BIOFOR 滤池出水 COD 去除率可达 78. 3 。因此保 证了出水水质达标排放。 参考文献 ［1 ］ 张涛， 呼世斌， 周丹. 水性油墨废水的混凝工艺试验［J］ . 环境 科学与技术， 2005， 28 3 93- 95. ［2 ］ 吴根义， 杨仁斌， 曾金樱. 利用污泥消化过程处理油墨废水试 验［J］ . 工业用水与废水， 2005， 36 4 29- 31. ［3 ］ 蔡炎兴， 张振家. 环保水性油墨及其废水处理［J］ . 上海化工， 2006， 31 5 23- 26. ［4 ］ 杜芬， 马立新. 印 染 废 水 处 理 工 艺 工 程 实 例［J］ . 环境工程， 2009， 27 1 18- 19. ［5 ］ 张选军， 张亚雷， 周雪飞， 等. 高盐高 COD 农药废水的处理工程 与调试研究［J］ . 工业水处理，2007， 27 6 22- 24. ［6 ］ 郑俊， 张刚， 王健， 等. 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