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起重机械制造基地工业废水处理研究

摘要:在机械制造过程中,起重机械制造基地会产生各种生产废水。预处理后,生产废水与生活污水混合,然后统一进行水解酸化-接触氧化生物处理,出水达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级标准要求。达标出水经过石英砂过滤-催化氧化填料吸附-UV消毒工艺深度处理,达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920—2020)的绿化用水要求,可以用于基地绿化。

关键词:机械制造工业废水;预处理;水解酸化;接触氧化;回用

湖南某起重机械制造基地主要生产多种不同类型的塔式起重机。生产废水主要有脱脂清洗废水、硅烷清洗废水、电泳清洗废水和漆雾净化废水等,此外,还有生活污水。生产废水先进行预处理,然后与生活废水一起进入水解酸化-接触氧化系统处理,达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级标准要求。部分达标水经过砂滤、吸附、消毒等深度处理,达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920—2020)的绿化用水要求。

1废水处理系统进水水质

废水处理系统总处理规模按200m3/d进行设计(其中生活污水100m3/d,生产废水100m3/d),中水回用按40m3/d设计。生活污水及生产废水水质如表1所示。主要监测指标有化学需氧量(CODCr)、五日生化需氧量(BOD5)、悬浮物(SS)、氨氮(NH3-N)、动植物油和石油类。

2废水处理工艺

该起重机械制造基地生产废水种类较多,水质差别大。为提高处理效率,各种生产废水需要进行有针对性的预处理,然后混合到一起进行综合废水处理。漆雾净化废水和电泳清洗废水含有较多助溶剂、交联剂和悬浮物,而硅烷清洗废水也有较多的悬浮物,这三种废水预处理采用絮凝-沉淀的方式;脱脂清洗废水的特点是pH高(pH≥10),含有少量的乳化液,预处理采用破乳-气浮的方式。综合废水由预处理后的生产废水和生活污水混合而成,主要需要去除CODCr和氨氮。生产废水中,助溶剂、交联剂等有机物难以直接生化分解,导致其生化性较差。水解酸化可将生产废水中的大分子物质分解成小分子物质,提高其生化性[1],同时生产废水与生活污水的混合可将废水生化性进一步提高。生物接触氧化法因填料对生物膜的固定,池内生物量大,具有较高的容积负荷[2],接触氧化池前端设计缺氧池,废水中的有机物在接触氧化池中进行分解,氨氮被硝化,同时将曝气池中的混合液回流至缺氧池,反硝化菌将回流液中的NO2-和NO3-还原成N2。污泥回流可保证系统的污泥浓度,混合液回流可为反硝化提供电子受体(NO2-和NO3-)[3],同时对硝态氮进行去除。催化氧化填料是一种特殊工艺烧结的中孔改性活性炭,表面附着催化氧化剂,其对有机废水的COD去除率非常高,具有很好的脱色效果,吸附容量高,与砂滤结合进行深度处理,能使出水稳定达到回用要求。本工程设计以预处理-水解酸化-接触氧化工艺为核心的处理工艺,流程如图1所示。生产废水首先进行预处理,然后与生活污水一起进入综合调节池;出水提升至水解酸化池,在水解细菌的作用下,废水中的大分子有机物在此分解成小分子有机物;出水自流入缺氧池,与回流的混合液一起进行反硝化脱氮;出水自流入接触氧化池,通过生物膜对废水中的有机物进行降解;生化后的废水自流入二沉池进行泥水分离,上清液达标排放,部分进入中间水池;出水经提升后进入砂滤、催化氧化吸附器和消毒器,出水自流入回用水池,用作绿化用水;二沉池剩余污泥以及预处理污泥排入污泥池,经加压脱水后的污泥外运处置[4-5]。

3主要构筑物及设计参数

3.1脱脂废水收集池

设脱脂废水收集池1座,有效停留时间为24h,尺寸为5.0m×4.0m×4.0m,有效高度为2.5m,采用地下钢筋混凝土结构。设不锈钢自吸泵2台(1用1备),型号为25WBZS3-10,流量为2m3/h,扬程为8m,功率为0.25kW;配备超声波液位仪1台。3.2破乳气浮装置设破乳气浮装置1套,尺寸为Φ2.0m×2.6m,流量为2~4m3/h,溶气泵功率为1.5kW,工作压力为0.4~0.5MPa,刮渣机功率为0.55kW,转速为2r/min。配备加药装置2套,破乳剂投加量为150mg/L,聚丙烯酰胺(PAM)投加量为3mg/L。

3.3漆雾净化废水收集池

设漆雾净化废水收集池1座,满足车间排水要求(车间为间歇排水,1~2个月排一次),尺寸为10.0m×4.0m×4.0m,有效高度为3.0m,采用地下钢筋混凝土结构。设不锈钢自吸泵2台(1用1备),型号为25WBZS3-10,流量为2m3/h,扬程为8m,功率为0.25kW;配置超声波液位仪1台。

3.4电泳和硅烷清洗废水收集池

设电泳和硅烷清洗废水收集池1座,有效停留时间为24h,尺寸为5.0m×4.0m×4.0m,有效高度为2.5m,采用地下钢筋混凝土结构。配置不锈钢自吸泵2台(1用1备),型号为25WBZS3-10,流量为2m3/h,扬程为8m,功率为0.25kW;配置超声波液位仪1台。

3.5絮凝沉淀池

设絮凝沉淀池1座,尺寸为2.5m×2.0m×4.5m,有效高度为4.0m,采用地下钢筋混凝土结构。配置加药装置2套,PAC投加量为100mg/L,PAM投加量为3mg/L。

3.6生活污水

集水池设生活污水集水池1座,有效停留时间为7h,尺寸为4.0m×3.0m×4.5m,有效高度为2.5m,采用地下钢筋混凝土结构。配置不锈钢格栅机1台,型号为HZ500;配备潜水泵2台(1用1备),型号为50WQ10-10,流量为10m3/h,扬程为10m,功率为0.75kW;配置超声波液位仪1台。

3.7综合调节

池设综合调节池1座,有效停留时间为10h,尺寸为6.0m×3.5m×4.5m,有效高度为4.0m,采用地下钢筋混凝土结构。配置潜水泵2台(1用1备),型号为50WQ10-10,流量为10m3/h,扬程为10m,功率为0.75kW;配备超声波液位仪1台。

3.8水解酸化池

水解酸化池采用折流板式,共设2座,水力停留时间(HRT)为12h,尺寸为8.0m×4.0m×4.5m,采用地下钢筋混凝土结构。池内挂生物填料,填料有效层高为3.0m。

3.9缺氧池

设缺氧池1座,HRT为4h,尺寸为4.0m×3.0m×4.5m,采用地下钢筋混凝土结构。池内挂生物填料,填料有效层高为3.0m。3.10接触氧化池接触氧化池采用推流式,共设3座,HRT为18h,尺寸为12.0m×4.0m×4.5m,采用地下钢筋混凝土结构。池内挂生物填料,填料有效层高为3.0m,填料区容积负荷为0.8kgCODCr/(m3·d),气水比为18m3/m3;共配置鼓风机2台(1用1备),型号为BC5006,流量为4.16m3/min,功率为11kW;配备气提回流装置1台。3.11二沉池设二沉池1座,尺寸为4.0m×4.0m×4.5m,有效高度为4.0m,采用地下钢筋混凝土结构。配备潜水排泥泵2台(1用1备),型号为50WQ10-10,流量为10m3/h,扬程为10m,功率为0.75kW。3.12中间水池设中间水池1座,尺寸为4.0m×2.0m×4.5m,有效高度为3.5m,采用地下钢筋混凝土结构。配置不锈钢自吸提升泵2台(1用1备),型号为JETS550G1,流量为2.5m3/h,扬程为16m,功率为0.55kW;配置超声波液位仪1台。3.13砂滤器和反洗泵设砂滤器1台,尺寸为Φ1.5m×3.0m,流量为3~10m3/h,石英砂粒径为0.8~1.5mm;设反洗泵2台(1用1备),型号为QY65-10-3L2,流量为65m3/h,扬程为10m,功率为3.0kW。3.14催化氧化吸附器设催化氧化吸附器1台,尺寸为Φ1.5m×3.0m,流量为3~5m3/h,填料粒径为3~5mm。3.15UV消毒器设UV消毒器1台,采用过流式,流量为3~5m3/h。3.16回用水池设回用水池1座,尺寸为6.0m×4.0m×3.0m,有效高度为2.5m,采用地下钢筋混凝土结构。配备自动变频供水装置1套,型号为CMT20-30,流量为20m3/h,扬程为30m,单泵功率为3.0kW;配备超声波液位仪1台。3.17污泥浓缩池设污泥浓缩池1座,尺寸为3.0m×3.0m×4.5m,有效高度为4.0m,采用地下钢筋混凝土结构。配备污泥泵2台(1用1备),型号为50WQ10-10,流量为10m3/h,扬程为10m,功率为0.75kW;配置超声波液位仪1台;配备叠螺脱水机1台,型号为DLW100-2,功率为1.11kW,污泥处理量为0.25~4.0m3/h。

4运行处理效果

本项目经过4个月调试运行,各处理单元运行状态平稳,排水和回用水等水质均满足设计要求。具体监测数据如表2、表3所示。表中,除了pH外,其他.

5运行成本

本项目直接运行费用为1.66元/m3。其中,电费为0.82元/m3(每天耗电340.75kW);人工费为0.52元/m3(运行人员1名);药剂费为0.32元/m3(含破乳剂、PAM等)。

6结语

工业废水预处理可较好地去除特征物质,水解酸化可提高废水生化性,催化氧化吸附工艺可较好地去除有机物。采用预处理-水解酸化-接触氧化工艺处理机械制造工业废水是可行的,出水可达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)的一级标准要求,采用砂滤-催化氧化填料吸附-消毒作为深度处理工艺,出水可达到回用水水质要求。

参考文献

1徐丹丹,李晶,赵晨光,等.水解酸化工艺的研究进展及应用[J].中国资源综合利用,2010(1):53-55.

2蒋展鹏.环境工程学[M].北京:高等教育出版社,2005:243-245.

3程静,王宁,姜应和.混合液回流比对A2/O工艺升级改造的影响[J].武汉理工大学学报,2014(8):99-103.

4刘兰英.工业废水处理回用的工程实例[J].中国高新技术企业,2016(24):93-94.

5姜磊,涂月,李向敏,等.污水回收再利用现状及发展趋势[J].净水技术,2018(9):60-66.

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