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天然橡膠加工廢水處理技術(shù)

中國污水處理工程網(wǎng) 時(shí)間:2015-3-8 8:47:54

污水處理技術(shù) | 匯聚全球環(huán)保力量,降低企業(yè)治污成本

天然橡膠加工過程中排放出來的廢水是COD、氨氮和總磷濃度很高的有機(jī)廢水,COD 平均8 g/L 以上,BOD5/COD 高達(dá)0.6~0.7。國內(nèi)天然橡膠加工廠的廢水基本沒有得到有效治理,尤其對(duì)于總磷的去除更是不重視。氮、磷污染是造成水體富營養(yǎng)化的主要原因,對(duì)污水中氮磷的去除已成為水處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。一般采用厭氧-好氧方式處理橡膠加工廢水,其中好氧多采用多級(jí)氧化塘、單一氧化溝等簡單工藝,不僅占用了大片的土地,而且總氮、總磷去除率不高,出水水質(zhì)無法達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

污水處理工藝的選擇是污水處理廠建設(shè)的關(guān)鍵,它影響污水處理廠的投資額、運(yùn)行費(fèi)用和處理效果,具體工藝選擇應(yīng)堅(jiān)持技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)節(jié)能、易于管理等原則。海南農(nóng)墾某橡膠加工廠采用“UASB+氧化塘+氧化溝”工藝處理其濃乳加工、標(biāo)準(zhǔn)膠加工和凝標(biāo)膠加工廢水,占地面積大,處理出水氮、磷含量嚴(yán)重超標(biāo),水質(zhì)無法達(dá)標(biāo)排放。筆者以UASB+兩級(jí)A/O+沉淀組合工藝對(duì)橡膠加工廢水進(jìn)行處理,利用正交試驗(yàn)的方法對(duì)影響兩級(jí)A/O 工藝處理天然橡膠加工廢水的各因素進(jìn)行研究,獲得了最佳工藝控制條件,達(dá)到較高的氮、磷去除率,既節(jié)省投資,又節(jié)約土地,最終達(dá)到廢水達(dá)標(biāo)排放和環(huán)境保護(hù)的目的。

1 材料與方法
 
1.1 試驗(yàn)用水
 
試驗(yàn)所用廢水取自海南農(nóng)墾某橡膠加工廠的濃乳加工廢水和標(biāo)準(zhǔn)膠加工廢水分別經(jīng)過UASB 厭氧消化后與凝標(biāo)膠加工廢水(COD 較低)的混合液,取該混合液進(jìn)行實(shí)驗(yàn),采用前置反硝化技術(shù)處理,即在好氧池前設(shè)置厭氧池和污泥回流系統(tǒng),使沉淀池的部分污泥回流到厭氧池。實(shí)驗(yàn)中微生物的脫氮能力主要來源于厭氧池的反硝化作用,除磷能力主要來自于厭氧池的充分釋磷和好氧池的有效吸磷;旌弦篊OD 為2 196~2 261 mg/L,氨氮為190~219 mg/L,總磷質(zhì)量濃度為53~59 mg/L。

1.2 接種污泥
 
為了快速啟動(dòng)試驗(yàn)裝置,接種活性污泥取自海南農(nóng)墾某橡膠加工廠廢水處理一體化氧化溝內(nèi),易于接種和馴化。

1.3 工藝流程
 
本實(shí)驗(yàn)采用的前置反硝化生物處理系統(tǒng)主要以PVC 桶加工制成,2 個(gè)容積300 L 的桶用于制作好氧池,2 個(gè)容積150 L 的桶用于制作厭氧池,2 個(gè)容積50 L 的桶用于制作沉淀池。每個(gè)厭氧池內(nèi)放1 臺(tái)潛水泵作循環(huán)攪拌使用;每個(gè)好氧池由1 臺(tái)小型的曝氣機(jī)提供氧氣; 沉淀池底部連接污泥回流管道。進(jìn)水流量20 L/h,出水沉淀時(shí)間約為1 h。前置反硝化生物處理系統(tǒng)主要由兩級(jí)A/O 及污泥沉淀部分組成,其流程如圖 1 所示。

 混合液進(jìn)入初級(jí)厭氧池,部分回流污泥也進(jìn)入初級(jí)厭氧池,攪拌,混合廢水在此進(jìn)行反硝化作用,聚磷菌釋磷。污水經(jīng)過初級(jí)厭氧池處理后進(jìn)入初級(jí)好氧池,經(jīng)好氧硝化處理過程降解有機(jī)物、轉(zhuǎn)化氨氮,聚磷菌吸磷,吸磷污泥及時(shí)排出。監(jiān)測(cè)出水水質(zhì)。

1.4 試驗(yàn)方法
 
1.4.1 單因素試驗(yàn)
 
在天然橡膠加工廢水處理中,HRT、DO、MLSS均是影響污染物去除效果的主要因素,因此,本研究先通過3 個(gè)獨(dú)立的單因素試驗(yàn)初步確定各因素的考察范圍,每組實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3 次。DO 分別為2.0、2.2、2.5、2.8、3.0、3.2、3.5、3.8、4.0 mg/L;MLSS 分別為1 540、2 560、3 560、4 520 mg/L;HRT 分別為24、28、32、36、40、44 h。

1.4.2 正交試驗(yàn)
 
根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正交試驗(yàn),對(duì)兩級(jí)A/O 工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

1.4.3 驗(yàn)證試驗(yàn)
 
按照正交試驗(yàn)優(yōu)化的工藝參數(shù),對(duì)天然橡膠加工廢水進(jìn)行處理,測(cè)定其COD、NH3-N、TP 的去除率。

1.5 測(cè)試項(xiàng)目及方法
 
參照《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(4 版)中的標(biāo)準(zhǔn)方法,測(cè)試COD、NH3-N、TP、HRT、DO、MLSS,其中COD、NH3-N、HRT 每隔4 h 檢測(cè)1 次,TP 每隔2 h檢測(cè)1 次,DO 每隔1 h 檢測(cè)1 次,MLSS 每隔1 d 檢測(cè)1 次,每次平行檢測(cè)3 個(gè)樣。

2 結(jié)果與分析
 
2.1 HRT 對(duì)污染物去除效果的影響
 
固定兩級(jí)好氧池DO 在3.5 mg/L、MLSS 為3 300mg/L,改變兩級(jí)A/O 裝置中HRT,考察HRT 對(duì)廢水中COD、NH3-N、TP 去除率的影響,結(jié)果見圖 2。

 從圖 2 可知,用兩級(jí)A/O 工藝處理天然橡膠加工廢水厭氧消化液,COD、NH3-N、TP 去除率隨HRT增加而提高,在HRT=36 h 時(shí)變化趨勢(shì)開始變緩,此時(shí)出水的COD、NH3-N 達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),即COD≤100 mg/L,NH3-N≤15 mg/L,TP 雖然未達(dá)標(biāo),但也大幅度降低。故將正交試驗(yàn)中HRT 范圍確定為28~40 h。

2.2 曝氣量對(duì)污染物去除效果的影響
 
2.2.1 初級(jí)好氧池曝氣量對(duì)污染物去除的影響
 
固定HRT=36 h,MLSS 為3 300 mg/L,次級(jí)好氧池DO 在3.5 mg/L,改變初級(jí)好氧池DO,考察初級(jí)好氧池DO 對(duì)COD、NH3-N、TP 去除率的影響,結(jié)果見圖 3。

 由圖 3 可以確定,初級(jí)好氧池DO 的適合范圍為3.2~4.0 mg/L。

2.2.2 次級(jí)好氧池曝氣量對(duì)污染物去除的影響
 
固定HRT=36 h,MLSS 為3 300 mg/L,初級(jí)好氧池DO 在3.5 mg/L,改變次級(jí)好氧池DO,考察次級(jí)好氧池DO 對(duì)COD、NH3-N、TP 去除率的影響,結(jié)果見圖 4。

 由圖 4 可以確定,次級(jí)好氧池DO 合適范圍為3.0~3.8 mg/L。

2.3 好氧池MLSS 對(duì)污染物去除效果的影響
 
MLSS 間接反映了污水處理細(xì)菌的數(shù)量,曝氣池污泥濃度是影響有機(jī)物從污水中去除效果的重要因素,直接影響污水中COD、氨氮、TP 等污染物的去除情況。固定兩級(jí)好氧池DO 為3.5 mg/L、HRT=36 h,改變MLSS,考察曝氣池內(nèi)MLSS 對(duì)COD、NH3-N、TP 去除率的影響,結(jié)果見圖 5。

 由圖 5 可以確定,曝氣池內(nèi)MLSS 合適范圍為3 560~4 520 mg/L。

2.4 正交試驗(yàn)分析
 
根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果,采用L16(45)正交表進(jìn)行正交試驗(yàn)選優(yōu),結(jié)果見表 1。

表 1 正交試驗(yàn)結(jié)果
序號(hào) A(HRT)/h B(初級(jí)好氧池DO)/(mg·L -1 ) C(次級(jí)好氧池DO)/(mg·L -1 ) D(MLSS)/(mg·L -1 ) COD去除率/% NH 3 -N去除率/% TP去除率/%
1 28 3.2 3.0 1540 74.2 72.0 60.5
2 28 3.5 3.2 2560 84.3 83.4 81.4
3 28 3.8 3.5 3560 93.5 89.3 88.2
4 28 4.0 3.8 4520 89.2 86.1 87.6
5 32 3.2 3.5 4520 92.7 90.1 89.8
6 32 3.5 3.8 3560 91.5 90.6 88.3
7 32 3.8 3.0 2560 86.1 86.2 83.5
8 32 4.0 3.2 1540 81.1 79.5 72.3
9 36 3.2 3.8 2560 89.2 86.5 86.4
10 36 3.5 3.5 1540 80.7 81.7 70.1
11 36 3.8 3.0 4520 93.4 89.9 90.3
12 36 4.0 3.2 3560 92.8 92.6 92.4
13 40 3.2 3.2 3560 92.5 89.6 89.2
14 40 3.5 3.0 4520 93.2 89.2 88.2
15 40 3.8 3.8 1540 79.7 83.2 71.2
16 40 4.0 3.5 2560 90.9 90.3 87.5
COD去除率 k1 85.30 87.15 86.73 78.93
k2 87.85 87.43 87.68 87.63
k3 89.03 88.18 89.45 92.58
k4 89.08 88.50 87.40 92.13
R 3.77 1.35 2.72 13.65
NH 3 -N去除率 k1 82.70 84.55 84.33 79.10
k2 86.60 86.23 86.28 86.60
k3 87.68 87.15 87.85 90.53
k4 88.08 87.13 86.60 88.83
R 5.38 2.60 3.52 11.43
TP去除率 k1 79.43 81.48 80.63 68.53
k2 83.48 82.00 83.83 84.70
k3 84.80 83.30 83.90 89.53
k4 84.03 84.95 83.38 88.98
R 5.38 3.47 3.28 21.00

從表 1 可以看出,以COD 去除率為檢測(cè)指標(biāo)最佳組合工藝為A4B4C3D3,以NH3-N 去除率為檢測(cè)指標(biāo)最佳組合工藝為A4B3C3D3,以TP 去除率為檢測(cè)指標(biāo)最佳組合工藝為A3B4C3D3。因COD、NH3-N 的A3、A4相差較小,而A4會(huì)增加不少投資,所以與TP 去除率結(jié)合選擇A3;COD、TP 選B4,而NH3-N 的B3、B4相差很小,因此取B4。根據(jù)正交試驗(yàn)分析可知,最佳工藝參數(shù)選擇為A3B4C3D3,即:HRT=36 h、初級(jí)好氧池DO 為4.0 mg/L、次級(jí)好氧池DO 為3.5 mg/L、MLSS 為3 560 mg/L。

2.5 驗(yàn)證試驗(yàn)
 
按正交試驗(yàn)分析結(jié)果,在HRT=36 h、初級(jí)好氧池DO 為4.0 mg/L、次級(jí)好氧池DO 為3.5 mg/L、MLSS 為3 560 mg/L 條件下用試驗(yàn)裝置處理廢水COD、氨氮、TP 的去除率分別為97.5% 、93.6% 、91.5%。

2.6 前置反硝化技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析
 
采用前置反硝化技術(shù)處理混合液,處理水量2 400 m3/d,占地1 500 m2,工程投資450 萬元,耗電量108 kW·h,運(yùn)行費(fèi)用約0.9 元/m3,COD、氨氮可達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn),總磷可降至較低濃度,經(jīng)進(jìn)一步化學(xué)處理后可達(dá)標(biāo)排放。雖然從單純的污染物處理成本來看,該方法運(yùn)行成本略微偏高,但對(duì)天然橡膠加工企業(yè)而言,可通過以下方式降低成本:(1)廢水資源化利用。將處理后的廢水回用至橡膠加工車間,或用于橡膠林、農(nóng)田種植和園林綠化苗木灌溉,盡量資源化利用,實(shí)現(xiàn)廢水零排放。(2)沼氣資源化利用。本工藝采用污泥回流系統(tǒng),可提高厭氧池的污泥數(shù)量和活性,保證沼氣產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)定,將沼氣用于干燥膠片,經(jīng)濟(jì)效益顯著,可大幅度降低燃料成本。(3)污泥資源化利用。在廢水處理站增設(shè)1 臺(tái)污泥壓濾機(jī),將產(chǎn)生的污泥作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)肥料轉(zhuǎn)移,可減輕廢水治理工藝后續(xù)處理的難度,減少耗電及化學(xué)除磷費(fèi)用,同時(shí)又能回收利用資源。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

3 結(jié)論
 
(1)采用前置反硝化技術(shù)處理天然橡膠加工廢水厭氧消化液可行,可取得很好的脫氮除磷效果,出水COD、氨氮能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),TP 也大幅度降低。

(2)運(yùn)用單因素試驗(yàn)縮小影響因素范圍,以正交試驗(yàn)優(yōu)化工藝參數(shù),工藝參數(shù)優(yōu)化選擇HRT=36 h、初級(jí)好氧池DO 為4.0 mg/L、次級(jí)好氧池DO 為3.5mg/L、MLSS 為3 560 mg/L,此時(shí)COD、氨氮、總磷去除率分別高達(dá)97.5%、93.6%、91.5%。

(3)比較分析后認(rèn)為前置反硝化技術(shù)(兩級(jí)A/O工藝)在技術(shù)、投資和運(yùn)行費(fèi)用上優(yōu)于傳統(tǒng)處理技術(shù)(氧化塘+兩級(jí)好氧池組合工藝)。