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      地埋式一體化污水處理設(shè)備在工業(yè)廢水中的應(yīng)用分析

      2015-08-12 08:17:10程玉紅趙曉琴
      河南科技 2015年1期
      關(guān)鍵詞:生產(chǎn)廢水油劑生化

      程玉紅 趙曉琴

      (中平能化集團(tuán)天成環(huán)保工程有限公司,河南 平頂山 467000)

      隨著工業(yè)的發(fā)展, 工業(yè)污水成為擺在人們面前的一個(gè)大問題,尤其是在化學(xué)工業(yè)、石油化工、輕紡、制藥、食品和造紙等行業(yè)中, 所排放的污水具有種類多、 成分復(fù)雜、COD 濃度高、可生化性差和有毒害等特點(diǎn)。 如果不能有效地加以處理, 將會(huì)對環(huán)境造成十分嚴(yán)重的污染和破壞[1-2]。

      我國現(xiàn)行的污水排放標(biāo)準(zhǔn)有 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》及當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的具體要求。 目前工業(yè)廢水處理方法可分為4 大類,即物理處理法、化學(xué)處理法、物理化學(xué)處理法和生物處理法。 廢水的水質(zhì)情況不同,選擇的方法也不同。 在生物處理法中,只要污水的可生化性比較好,就可應(yīng)用具有處理效率高、能耗低、產(chǎn)泥量少、管理方便、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)的地埋式一體化污水設(shè)備。

      小規(guī)模的與生活水類似的工業(yè)污水大多采用地埋式一體化污水處理設(shè)備, 而一體化污水處理設(shè)備類型較混亂,處理工藝不同,存在如何合理地選擇和設(shè)計(jì)等諸多問題。 本文結(jié)合某市郊區(qū)化工廢水處理項(xiàng)目,對“地埋式污水處理設(shè)備” 這種小規(guī)模分散式的設(shè)計(jì)進(jìn)行了介紹和分析。

      1 地埋式一體化污水處理設(shè)備的介紹

      1.1 地埋式一體化污水處理設(shè)備的簡介[3]

      地埋式一體化污水處理設(shè)備是以生化反應(yīng)為基礎(chǔ),將預(yù)處理、生化、沉淀、消毒、污泥回流等多個(gè)功能不同的單元有機(jī)地結(jié)合在一個(gè)設(shè)備之中而形成的污水處理組合體。 該設(shè)備不僅適用于城市排水管網(wǎng)難以覆蓋的城市邊緣地帶和新區(qū)以及經(jīng)濟(jì)相對落后的廣大農(nóng)村、 小城鎮(zhèn)地區(qū), 還可以處理與城市生活污水性質(zhì)類似的部分工業(yè)廢水和醫(yī)院、涉外賓館等產(chǎn)生的城市特種廢水。 國家有關(guān)政策規(guī)定城市特種廢水未經(jīng)處理不得直接排入市政排水管網(wǎng)。

      1.2 地埋式一體化污水處理設(shè)備的優(yōu)勢

      地埋式一體化污水處理設(shè)備主要有以下特點(diǎn): ①投資和運(yùn)行費(fèi)用少。 地埋式一體化污水處理設(shè)備投資少,操作和管理方便,不需對操作人員進(jìn)行專門的培訓(xùn),只需適時(shí)對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng),所以,運(yùn)行費(fèi)用也很低。 ②可埋入地表以下,地表可作為綠化或廣場用地,因此該設(shè)備不占地表面積,不需蓋房,更不需采暖保溫。 ③地埋式污水處理系統(tǒng)為鋼結(jié)構(gòu),上面覆土300—500mm。 鋼結(jié)構(gòu)池采用國內(nèi)首創(chuàng)的互穿網(wǎng)絡(luò)防腐涂料防腐, 它是一種橡膠網(wǎng)絡(luò)與塑料網(wǎng)絡(luò)互相貫穿形成的互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物, 它能耐酸、堿、鹽、汽油、煤油,耐老化、耐沖磨,能帶銹防銹。 一般來說,設(shè)備涂刷該涂料之后,防腐壽命可達(dá)12年以上。④設(shè)備中的生物處理工藝采用推流式生物接觸氧化池,它的處理優(yōu)于完全混合式或二、 三級串聯(lián)完全混合式生物接觸氧化池。 并且它比活性污泥池體積小,對水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng),耐沖擊性能好,出水水質(zhì)穩(wěn)定,不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹。同時(shí)在生物接觸氧化池中采用了新型JYD 立體彈性填料,它具有實(shí)際比表面積大,使用壽命長,微生物掛膜、脫膜方便的特點(diǎn),在同樣有機(jī)負(fù)荷條件下,相比其它填料對有機(jī)物的去除率高,能提高空氣中的氧在水中的溶解度。⑤由于選用的地埋式污水處理設(shè)備在生物處理工藝中采用了生物接觸氧化池, 其JYD 立體彈性填料的體積負(fù)荷比較低,微生物處于自身氧化階段,因此產(chǎn)泥量較少。 此外, 生物接觸氧化池產(chǎn)生的污泥的含水率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于活性污泥池產(chǎn)生的污泥的含水率。 因此,污水處理設(shè)備產(chǎn)生的污泥量較少,一般僅需90 天左右排一次泥。 ⑥污水處理設(shè)備配套全自動(dòng)電氣控制系統(tǒng)及設(shè)備損壞報(bào)警系統(tǒng),設(shè)備可靠性好,因此平時(shí)一般無需專人管理,只需定期對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

      2 工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)應(yīng)用

      根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告表》及相關(guān)環(huán)保要求,廢水須達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)才能排放。 因目前本工程項(xiàng)目的化工企業(yè)僅安裝了一條生產(chǎn)線, 產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水總量僅為14t/周,廢水量小,建造污水處理系統(tǒng)不經(jīng)濟(jì),所以將生產(chǎn)廢水定期送往污水處理廠進(jìn)行處理。 生活污水通過化糞器初步處理后排入污水處理管網(wǎng), 進(jìn)入市政污水處理廠進(jìn)行處理。 現(xiàn)在準(zhǔn)備安裝另一條生產(chǎn)線, 并在2017年以前將產(chǎn)能提升至1.8 萬t·a-1。 隨著產(chǎn)能的逐步提升,生產(chǎn)廢水及生活污水量將增加,根據(jù)環(huán)保三同時(shí)的要求,廠區(qū)需建設(shè)配套的污水處理系統(tǒng)。 本項(xiàng)目選擇地埋式一體化污水處理設(shè)備有以下幾點(diǎn)原因: ①本化工企業(yè)位于市郊,使用獨(dú)立的污水處理系統(tǒng)會(huì)節(jié)約大規(guī)模的管網(wǎng);②企業(yè)建設(shè)污水處理系統(tǒng)的土地有限, 利用地埋設(shè)備可以節(jié)約土地,還可以進(jìn)行地表綠化美化環(huán)境;③本項(xiàng)目的廢水既包括生產(chǎn)廢水, 也包括生活廢水, 兩種廢水同時(shí)處理,可生化性較強(qiáng)。

      2.1 工程概況

      本項(xiàng)目對生產(chǎn)廢水及生活污水進(jìn)行處理。 生產(chǎn)廢水包括組件清洗廢水和油劑廢水。 水量分別為:組件清洗廢水10t·d-1,油劑廢水6t·d-1,生活污水60t·d-1。

      處理廢水的特點(diǎn):組件清洗廢水含有大量的懸浮物,氨氮含量高,并且可生化性差;油劑廢水COD 含量高,石油類含量高,可生化性非常差。 另外,水質(zhì)水量波動(dòng)較大,油劑廢水及組件清洗廢水均為定期排放, 污水排放不連續(xù),易形成水質(zhì)水量沖擊。

      這些特點(diǎn)要求我們找到適用于這種工業(yè)生活污水的處理方式,由于管理水平有限,在做工藝設(shè)計(jì)時(shí)盡可能地選擇污泥少或無污泥產(chǎn)生的處理工藝, 防止因污泥處理不善而導(dǎo)致二次污染。 本項(xiàng)目采用地埋式一體化污水處理工藝,目前已經(jīng)投入使用2年,完全能夠達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)。

      2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定

      2.2.1 原水水質(zhì)

      表1 組件清洗廢水水質(zhì)(mg·L-1)

      表2 油劑廢水水質(zhì)(mg·L-1)

      表3 生活污水水質(zhì)指標(biāo)(mg·L-1)

      表4 三種污水混合后水質(zhì)指標(biāo)(mg·L-1)

      2.2.2 設(shè)計(jì)處理水量

      根據(jù)企業(yè)污水來源情況,并充分考慮水質(zhì)水量波動(dòng),確定本項(xiàng)目的廢水量。 廢水的水量按廠區(qū)年產(chǎn)量為9000t·a-1進(jìn)行設(shè)計(jì),組件清洗廢水水量按10t·d-1,油劑廢水水量按6t·d-1,生活污水按60t·d-1。 考慮水量波動(dòng)變化,本工程總設(shè)計(jì)污水處理量為120t·d-1,即5t·h-1。

      2.2.3 處理后出水水質(zhì)要求

      處理后出水水質(zhì)達(dá)到《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告表》中規(guī)定的排放要求, 及 《污水綜合排放的標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的一級標(biāo)準(zhǔn),具體水質(zhì)參數(shù)見下表。

      表5 出水水質(zhì)(mg·L-1)

      2.3 工藝流程

      2.3.1 工藝流程圖

      本工程選用的工藝流程如圖1 所示。

      2.3.2 工藝說明

      油劑廢水及組件清洗廢水均為定期排放, 污水排放不連續(xù),兩種廢水應(yīng)單獨(dú)設(shè)置收集池進(jìn)行收集,并將各類廢水分開進(jìn)行預(yù)處理,然后利用生化系統(tǒng)進(jìn)行生化處理。

      圖1

      油劑廢水pH 值高,呈乳化白色狀態(tài),石油類含量較高。 本工程利用原有油劑廢水收集池收集,通過化工泵泵送至破乳氣浮隔油池內(nèi)進(jìn)行預(yù)處理。 油劑廢水采用的破乳劑絮凝劑為CaCl2與PAM,破乳之后通過氣浮分離,利用氣浮隔油池將油物撇除, 廢水除油后進(jìn)入混合酸化調(diào)節(jié)池。

      選用的一元化氣浮裝置由加藥破乳絮凝裝置、 氣浮反應(yīng)裝置、氣浮裝置及配套設(shè)備電氣裝置組成,具有去除效率高、適應(yīng)能力強(qiáng)、體積小、操作管理簡單等優(yōu)點(diǎn)。

      組件清洗廢水含有大量的懸浮物,并且可生化性低。利用原有廢水收集池進(jìn)行初步沉淀, 上清液溢流進(jìn)入水解酸化池進(jìn)行酸化水解,提高廢水可生化性。 經(jīng)過預(yù)處理的廢水CODcr、NH3-N 含量高,各類廢水進(jìn)入混合酸化池進(jìn)行酸化分解處理。 同時(shí)該池接納部分的回流污泥, 在兼氧、缺氧條件下,受到水解和產(chǎn)酸菌的作用,廢水中復(fù)雜的高分子或難降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成小分子簡單有機(jī)物,提高有機(jī)物生化性能。

      表6 主要處理設(shè)施的效果

      經(jīng)過酸化水解的廢水進(jìn)入生物反應(yīng)池, 該部分由厭氧池、缺氧池(反硝化池)和好氧池(硝化池)組成。 生化池中設(shè)置有JYD 立體彈性填料,因?yàn)樘盍仙戏聪趸淖饔?,回流廢水中NO2-,NO3-可轉(zhuǎn)化成N2, 從而達(dá)到脫氮的目的。 由于本工程采用了前置反硝化脫氮工藝,生產(chǎn)廢水水質(zhì)中COD/TK=4.1, 生產(chǎn)廢水污水可生化性不高。 因此必須將生活污水引入反硝化池,以增加反硝化菌所需的碳源。 在厭氧池溶解氧控制在小于0.2mg·L-1范圍內(nèi), 進(jìn)入好氧池溶解氧應(yīng)為2.5-3mg·L-1。該廢水經(jīng)過高負(fù)荷,一般負(fù)荷和低負(fù)荷串連運(yùn)行后,完全能夠達(dá)到脫氮降COD 的要求[4],不僅提高了處理效率,還防止了污泥膨脹,減少了剩余污泥,在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行當(dāng)中實(shí)現(xiàn)污泥的“零排放”。 廢水經(jīng)過生物處理系統(tǒng)之后出水進(jìn)入沉淀池,實(shí)現(xiàn)泥水分離,一部分污泥進(jìn)行內(nèi)回流,另一部分回流至水解酸化池,兼氧條件下水解,從而使部分污泥硝化,成為生物脫氮系統(tǒng)中的內(nèi)源碳。 剩余污泥濃縮減容后外運(yùn)。

      本工程選用的生化處理工藝為A2/O 工藝,為節(jié)省工程投資和減少占地, 主處理設(shè)備采用地埋式一體化污水處理設(shè)備,為了方便管理和操作,污水處理站運(yùn)行采用半自動(dòng)控制。 考慮到工程所處的現(xiàn)場環(huán)境,為避免污水處理站機(jī)電設(shè)備產(chǎn)生噪音和振動(dòng),采用低噪音的電機(jī)及風(fēng)機(jī)。地埋式一體化污水處理系統(tǒng)能有效利用地面空間, 設(shè)施上方經(jīng)回填土后可種植花卉綠化,美化廠區(qū)環(huán)境。

      2.4 主要處理設(shè)施的效果

      從表6 中可以看出,此套系統(tǒng)運(yùn)行效果很好,完全達(dá)到了污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)。

      2.5 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

      2.5.1 直接運(yùn)行成本

      表7 運(yùn)行費(fèi)用估算

      處理1m3污水直接運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)(含電耗、藥劑、人工)合計(jì)103.2/120=0.86 元(滿負(fù)荷情況下),則直接運(yùn)行費(fèi)為0.86元/噸水。

      2.5.2 間接運(yùn)行成本

      2.5.2.1 設(shè)備折舊: 折舊期按15年計(jì)算, 折舊費(fèi)為32.56÷15=2.17 萬元/年,折合為0.47 元/噸水。

      2.5.2.2 設(shè)備維修費(fèi): 維修費(fèi)每年按設(shè)備總投資的2%計(jì)算,維修費(fèi)為32.56×2%=0.65 萬元/年,折合為0.14元/噸水,間接運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)合計(jì)0.61 元/噸水(滿負(fù)荷情況下)。

      2.5.2.3 污水處理成本:0.86+0.61=1.47 元/噸水。

      2.6 效益分析

      2.6.1 經(jīng)濟(jì)效益

      工程運(yùn)行后,污水不外排,每年可減少排污費(fèi),并且處理后廢水可回收用作廠區(qū)雜用水,減少水費(fèi)支出。 污水處理成本為1.47 元/噸水, 污水處理成本為1.47×120×360=6.3504 萬元/年; 工業(yè)用自來水單價(jià)為3 元/噸水,工業(yè)用自來水節(jié)約費(fèi)用為3×60×360=6.48 萬元/年; 污水排污費(fèi)為0.8 元/噸, 減少排污費(fèi)0.8×120×360=3.456 萬元/年。 因此每年的經(jīng)濟(jì)效益為6.48+3.456-6.3504=3.5856 萬元。

      2.6.2 環(huán)境效益

      污水處理系統(tǒng)建成后,污水得到有效處理后并回用,不但節(jié)約了水資源,還減少了對周邊環(huán)境的污染,改善了周圍環(huán)境,環(huán)境效益十分明顯。

      表8 環(huán)境效益一覽表

      2.6.3 社會(huì)效益

      生活污水處理廠建成后, 廠區(qū)及周圍的環(huán)境將得到改善,社會(huì)效益明顯。

      2.7 工程運(yùn)行情況及分析

      工程已經(jīng)運(yùn)行,系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定水平,出水水質(zhì)穩(wěn)定,達(dá)到了處理要求。 運(yùn)行中應(yīng)注意的問題:①出現(xiàn)故障時(shí)必須及時(shí)排除,主要故障為管路堵塞和風(fēng)機(jī)水泵等的損壞。如果不及時(shí)排除將影響生物膜的生長, 甚至?xí)?dǎo)致設(shè)備生化系統(tǒng)被破壞。 ②定期觀察及清理格柵處的雜物,以免對進(jìn)水產(chǎn)生影響。 ③設(shè)備主要損壞部件為風(fēng)機(jī)與水泵,必須執(zhí)行保養(yǎng)制度。 風(fēng)機(jī)每運(yùn)行10000h 必須保養(yǎng)一次,水泵運(yùn)行5000h—8000h 必須保養(yǎng)一次; 平常運(yùn)行過程中,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)向不能搞反,機(jī)油必須勤更換。

      3 結(jié)語

      3.1 地埋式一體化污水處理設(shè)備的特點(diǎn)適合化工企業(yè)工業(yè)生活污水的處理, 在工程中的應(yīng)用解決了用地緊張的問題。 已運(yùn)行的設(shè)備達(dá)到了污水處理水質(zhì)的要求,滿足了環(huán)保要求。

      3.2 地埋式一體化污水處理設(shè)備在市政污水管網(wǎng)不能覆蓋的旅游景點(diǎn)、度假村、工業(yè)生活區(qū)、農(nóng)村和與之類似的有機(jī)工業(yè)廢水等偏遠(yuǎn)地區(qū),具有廣闊的應(yīng)用前景,對環(huán)境保護(hù)起到重要作用[5]。

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