包裝行業(yè)潤版及洗膠廢水處理技術(shù)
近年來(lái),網(wǎng)上購物越來(lái)越便捷、物流行業(yè)高速發(fā)展,產(chǎn)品包裝行業(yè)也隨之迅速發(fā)展,印刷制版、潤版、印刷及清洗過(guò)程中,會(huì )產(chǎn)生油墨廢水、高濃度的沖刷沖板水及乳白色的膠漿廢水等不同類(lèi)型的廢水。此種類(lèi)型廢水水量小,COD濃度高、色度高、B/C比低、難生物降解,并伴有刺激性氣味,同時(shí)廢水隨著(zhù)生產(chǎn)間歇性排放,水質(zhì)、水量變化較大。此類(lèi)廢水需得到有效處理后排放,若直接排放,對環(huán)境有著(zhù)較大的影響。針對常州市某包裝企業(yè)原污水處理系統出現的問(wèn)題,進(jìn)行水質(zhì)分析、實(shí)驗、工程改造設計、調試及運營(yíng)工作,闡述此類(lèi)污水處理采用的工藝、處理效果及調試運行基本參數,為類(lèi)似廢水處理提供參考。
1、工程概況
1.1 廢水水質(zhì)水量分析
本項目企業(yè)僅生產(chǎn)單一品種的彩盒,印刷過(guò)程中,印刷機自帶油墨盒組、膠輥均無(wú)需進(jìn)行清洗或擦拭。上光過(guò)程中,印刷機自帶水性光油盒及上光過(guò)程膠輥也無(wú)需進(jìn)行清洗或擦拭。本項目污水站處理廢水主要為潤版廢水,覆膜工段自動(dòng)覆膜機、貼擊凸卡工段貼卡機、裱卡工段半自動(dòng)裱卡機及組裝過(guò)程中的膠輥、抹布、膠水盒的清洗廢水及拖地廢水。其中膠輥約每天清洗一次,設備自帶膠水盒約半個(gè)月清洗一次。廢水產(chǎn)生總量為4000t/a。污水站處理設計量為20t/d,廢水主要來(lái)源于清洗過(guò)程中的膠漿廢水,主要污染物為膠水顆粒。廢水中還含有一部分的異丙醇、潤版液等。企業(yè)廢水水質(zhì)如表1可知。
1.2 廢水出水要求
本項目污水經(jīng)污水站處理后接管進(jìn)入當地污水處理廠(chǎng)進(jìn)行處理,污水執行《污水排入城鎮下水道水質(zhì)標準》(GB/T31962-2015)中B等級標準和《油墨工業(yè)水污染物排放標準》(GB/T25463-2010),標準值見(jiàn)下表:
1.3 改造前污水處理工藝
改造前污水處理站進(jìn)水經(jīng)過(guò)調節池調節水量和水質(zhì)后,進(jìn)入生化系統。生化系統為傳統的A2/O工藝,包括兩段式厭氧、缺氧和兩級好氧。生化處理后出水經(jīng)混凝沉淀處理?;炷恋硭巹閭鹘y的PAC和PAM藥劑。污水經(jīng)處理后出水接管,污泥和混凝沉淀物則進(jìn)入污泥濃縮池,濃縮后的沉淀物經(jīng)板框壓濾后脫水。脫水清液進(jìn)入調節池,污泥作為危廢外運處置。
改造前主要污水處理裝置大小見(jiàn)表1。厭氧池為敞口池,攪拌污泥。厭氧池容積為12m3,有效容積在10m3左右,廢水設計停留時(shí)間為12h,設計進(jìn)水COD濃度為3000mg/L,實(shí)際進(jìn)水COD為6000mg/L計算,厭氧COD容積負荷為由5kgCOD/m3*d上升至10kgCOD/m3*d。實(shí)際運行過(guò)程中,厭氧系統COD負荷高于設計。
除了厭氧系統外,生化系統缺氧池利用穿管曝氣,容積為7.5m3。好氧池采用穿管曝氣,容積大小為25m3。厭氧系統設計負荷為70%,生化缺氧和厭氧池的COD容積負荷分別為4.8kgCOD/m3*d和1.44kgCOD/m3*d?;炷恋硐到y,PAC池及PAM池容積分別為2.5m3,設計停留時(shí)間為2.5h?;炷蟪恋沓乇砻娣e為3m2,設計表面負荷為0.5m3/m2*h。
1.4 改造前污水處理問(wèn)題
本項目污水主要污染指標為COD。調試運行初期,出水達到接管標準。隨著(zhù)進(jìn)水總量的增加,出水COD濃度升高,同時(shí),生化處理系統污泥吸附大量的膠漿顆粒,泥水混合物為逐漸變成乳白色。污水處理構筑物池壁產(chǎn)生膠漿聚合固體,黏性很強。污水站生化處理系統隨著(zhù)運行時(shí)間的增長(cháng),處理效果不斷下降。說(shuō)明改造前污水站處理流程無(wú)法滿(mǎn)足廢水處理要求,本項目污水抑制生化系統活性污泥活性,影響生化系統處理效果。根據初期污水處理系統效果。說(shuō)明生化系統可對污水中有機物有降解作用,本項目污水需經(jīng)預處理后進(jìn)入生化系統。
實(shí)際廢水處理過(guò)程中,進(jìn)水COD濃度高于設計值,系統厭氧池和缺氧池的COD負荷較高,較難達到設計處理效果,出水無(wú)法達到出水要求。污水站處理流程及建構筑物大小均需進(jìn)行改造,污水處理的運行參數還需進(jìn)一步確定。
系統生化處理系統,缺少污泥沉淀池,泥水混合物直接進(jìn)入混凝沉淀池,加藥后沉淀后清液排放,導致部分活性污泥在沉淀過(guò)程中,失去活性,污泥大量流失,從而生化處理效果達不到設計要求。
2、廢水混凝沉淀實(shí)驗結果
為了降低廢水中膠漿顆粒對污水處理站生化的影響,根據孫琳等的研究結果,進(jìn)行混凝沉淀預處理試驗?;炷齽槿然F,助凝劑采用PAM,通過(guò)投加堿,保證混凝反應池廢水pH條件。研究不同三氯化鐵投加量對混凝效果的影響。表4為不同混凝劑投加膠漿顆粒的沉淀效果及原水COD的去除效果。
本項目進(jìn)水COD濃度為7130mg/L,混凝沉淀對廢水中COD去除效果達到70%?;炷齽┩都恿吭?/span>0.5%左右。經(jīng)過(guò)混凝沉淀后,廢水中的膠漿顆粒達到去除的效果,不會(huì )影響后續污水生化處理效果。
3、污水站改造方案
3.1 污水處理流程改造
根據實(shí)驗結果,增設混凝沉淀系統作為廢水預處理系統,避免廢水中的膠漿顆粒對生化污泥有影響,同時(shí),結合系統原有生化系統,廢水的處理流程見(jiàn)圖2。根據現場(chǎng)實(shí)際情況,將系統原有的生化處理系統后的混凝沉淀池作為污泥沉淀池,此部分污泥回流至厭氧池。達到污泥回流,提高氮磷的去除率的效果,同時(shí),避免污泥局部堆積和流失的現象。
3.2 污水處理設備改造
由于本項目系統進(jìn)水COD高于設計值,生化系統負荷較高。但是經(jīng)過(guò)預處理后,生化進(jìn)水COD濃度降低,本項目實(shí)驗結果表明,生化進(jìn)水COD濃度為2500mg/L。但是本項目廢水水質(zhì)變化幅度,進(jìn)水COD最高可達到15000mg/L,為避免廢水COD濃度變化對生化系統有一定的影響,生化系統進(jìn)水COD設計濃度為6000mg/L。
在設備改造方面,增設1臺厭氧罐,碳鋼+防腐的結構,大小為Φ4*5m,有效容積60m3,厭氧系統COD負荷為2kgCOD/m3*d。同時(shí)將現有厭氧池作為缺氧池使用,缺氧池的COD容積負荷為0.6kgCOD/m3*d,好氧池的COD容積負荷為0.25kgCOD/m3*d。
3.3 污水處理儀表改造
(1)進(jìn)水系統增設電磁流量計,確定進(jìn)水流量;增設管道過(guò)濾器,避免廢水中的膠漿顆粒結塊,對水泵運行影響。
(2)混凝沉淀系統設置pH計,調節混凝沉淀系統廢水酸堿性,不僅保證廢水混凝沉淀效果,同時(shí)還需控制pH值,避免對厭氧系統的影響。
(3)在好氧池增設DO和pH在線(xiàn)監測儀,通過(guò)曝氣閥門(mén)控制好氧系統的溶解氧,通過(guò)污泥回流量控制好氧系統的pH值,控制硝化菌的生長(cháng)環(huán)境,達到生化系統穩定的效果。
4、污水站調試方案
4.1 接種菌(活性污泥)準備
從城市污水廠(chǎng)采購脫水生化污泥0.6噸,厭氧罐、缺氧池、好氧池內各投加0.2噸,池內如有隔倉,需要均勻投加。污泥投加前,先將系統內注入半滿(mǎn)高度清水,啟動(dòng)攪拌機和鼓風(fēng)機。污泥需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)篩過(guò)濾,防止大顆粒雜質(zhì)和柔軟雜質(zhì)堵塞管道、纏繞設備。投加結束,用清水將系統液位補滿(mǎn)。為了盡量少排不合格廢水,生化后的混凝沉淀池液位可只補至1/3高度。
4.2 啟動(dòng)污水調試
開(kāi)啟加藥泵,PAC的加藥量為水量為0.5%,PAM的加藥量為水量的0.01%,控制混凝沉淀系統廢水加堿量,使pH穩定在7~8。先按照0.5m3/h的進(jìn)水流量運行進(jìn)水泵,好氧池內鼓風(fēng)曝氣,需要控制溶解氧濃度為2~4mg/L??刂莆勰嗷亓髁?,好氧系統的pH至在7左右。系統運行穩定的情況下,后續逐步提高進(jìn)水流量,過(guò)程中每天測試一次厭氧好氧各池的污泥沉降比SV30,生化池內投加磷酸二氫鉀,硫酸銨作為微生物營(yíng)養,以后需要檢測分析后再決定投加量。
5、污水站處理效果及運行參數
污水處理站自2020年5月13日進(jìn)生活污泥。進(jìn)水量為設計處理規模為20m3/d。目前,污水處理站運行穩定,出水COD、總磷、氨氮和總氮指標達到出水水質(zhì)要求。系統運行過(guò)程中,每周分別在緩沖池、混凝沉淀池、厭氧池、好氧沉淀池取水。取樣時(shí)間及水質(zhì)變化情況如下可知:
5.1 COD去除情況
由圖3可知,系統調試運行期間,系統進(jìn)水COD濃度范圍為3000~5150mg/L,經(jīng)混凝沉淀后,COD的去除率均在70%左右,混凝沉淀出水COD在1000mg/L左右。之后廢水進(jìn)入生化系統,調試初期,厭氧池廢水COD濃度為631mg/L,系統穩定后,厭氧的COD去除率達到了65%以上。出水COD基本達到了200mg/L左右,達到了系統的排放要求。
5.2 總磷去除情況
由圖4可知,試運行期間,系統進(jìn)水總磷濃度范圍為2~6mg/L,經(jīng)混凝沉淀后,總磷的去除率均在90%左右,混凝沉淀出水總磷在0.34~1.02mg/L。生化系統厭氧池廢水總磷濃度在2mg/L左右,經(jīng)缺氧和好氧處理后,好氧沉淀池出水總磷后期低于0.5mg/L。系統出水總磷滿(mǎn)足接管要求。本項目生化處理中磷濃度高于混凝沉淀池出水,主要是由于調試過(guò)程中,人工投加氮磷,作為營(yíng)養元素,為保證生化系統污泥活性。
5.3 氨氮去除情況
由圖5可知,本項目廢水氨氮濃度范圍為27.9~33.3mg/L,混凝沉淀系統對氨氮去除效果并不明顯,混凝出水氨氮在16mg/L左右。生化系統厭氧池廢水氨氮濃度在20mg/L左右,由于調試初期,通過(guò)人工投加硫酸銨作為營(yíng)養。經(jīng)缺氧和好氧處理后,好氧沉淀池出水氨氮濃度后期低于5mg/L。系統出水氨氮滿(mǎn)足接管要求。本項目調試初期,厭氧氨氮濃度較高,但隨著(zhù)系統穩定運行,厭氧氨氮濃度降低,說(shuō)明本項目生化系統含硝化反硝化菌,生化系統對氨氮的消耗,高于進(jìn)水總量,后期還需通過(guò)投加銨鹽的方式,補充系統氮元素,作為微生物營(yíng)養。
5.4 總氮去除情況
由圖6可知,系統進(jìn)水總氮濃度范圍為30~50mg/L,混凝沉淀可去除50%的總氮,厭氧池廢水總氮濃度范圍為11~30mg/L,出水總氮濃度范圍為4~21mg/L,其中3次取樣,出水總氮低于10mg/L。由于本項目系統污泥回流為間歇操作,厭氧池和好氧池的總氮濃度差別較小,需調整污泥回流量,提高反硝化效率。
6、運行成本分析
項目設備裝機總功率為12kw,實(shí)際運行每天處理水量為24噸。系統運行每天噸水電耗為12kwh??紤]峰谷電,工業(yè)用電平均費用為0.7元/kwh,系統處理噸水用電費用為8.4元。
污水處理系統混凝沉淀部分,PAC的投加量為5‰,PAM的投加量為0.1‰,PAC費用為1200元/噸,PAM費用為10000元/噸。系統處理噸水藥劑費用為7元。
根據項目運行過(guò)程中,板框污泥產(chǎn)量150kg/d,噸污泥處理費用為3000元。系統處理噸水污泥處置費用為18.75元。
綜上所示,系統噸水的運行成本為34.15元,其中污泥處置費用最高。本項目混凝沉淀過(guò)程中,產(chǎn)生大量的污泥,需調整藥劑用量,在保證出水達標接管的前提下,減少污泥產(chǎn)量,降低運行成本。
7、結論及建議
(1)本項目包裝行業(yè)潤版及洗膠廢水經(jīng)“混凝沉淀預處理+A2/O”處理流程,出水滿(mǎn)足《污水排入城鎮下水道水質(zhì)標準》(GB/T31962-2015)中B等級標準和《油墨工業(yè)水污染物排放標準》(GB/T25463-2010)。
(2)混凝沉淀系統污泥產(chǎn)量較高,需調整藥劑投加量,充分利用生化對廢水的去除效果,出水達標接管標準的同時(shí),減少污泥產(chǎn)量,降低運行成本。
(3)本項目生化系統厭氧設計負荷為2kgCOD/m3*d,缺氧池的COD容積負荷為0.6kgCOD/m3*d,好氧池的COD容積負荷為0.25kgCOD/m3*d。好氧池DO控制在3~4左右。需定期檢測系統氮磷濃度,保證系統微生物營(yíng)養,提高污泥活性。(來(lái)源:江蘇龍環(huán)環(huán)境科技有限公司)
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