1 工程概況
某化工顏料生產企業(yè)的業(yè)務領域主要涉及消光劑、增稠劑、透明金屬絡合顏料等的生產，該企業(yè)在生產過程中產生的廢水主要為透明金屬絡合顏料生產車間排出的染料中間體洗滌廢水和成品色粉廢水。透明金屬絡合顏料具有鮮明、亮麗的色相與充滿光澤的透明特性，優(yōu)良的耐候性及堅牢度，適用于多種材質的涂裝著色與各類產品的應用，主要應用領域包括高檔家具漆、皮革著色、鋁箔著色及印刷油墨等。該企業(yè)生產廢水排放量為150 t/d,廢水中主要含有二甲基甲酰胺、十二胺聚氧乙烯醚、醚、揮發(fā)酚和無機鹽等，該廢水具有酸性強、色度高、毒性大、有機物含量高、成分復雜、可生化性差等特點〔1, 2〕。針對所產生的廢水的特點，該企業(yè)確定采用混凝沉淀-生物法-高級氧化的組合處理工藝，設計出水水質要求達到《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)的一級標準，設計進出水水質見表 1。
本工程于2012年7月開始設計、施工和調試，歷時6個月，直至2013年1月完成環(huán)保驗收。
2 污水處理工藝流程
廢水處理工藝流程如圖 1所示。其中，生物處理系統(tǒng)由水解酸化池、UASB高效厭氧反應器和好氧曝氣池組成。
圖 1 工藝流程示意
3 主要處理構筑物與設備
3.1 調節(jié)池
調節(jié)池用于收集和儲存廢水，主要起到均化作用，防止進水水質和水量對后續(xù)處理工藝產生沖擊。調節(jié)池為鋼砼結構，內襯FRP,工藝尺寸為8 000 mm×5 000 mm×4 500 mm,有效停留時間為25.6 h.設液位控制器3套;設提升泵2臺，1用1備，通過液位控制器控制提升泵，高位啟動，低位停止，超低位報警。設水力攪拌系統(tǒng)1套，用于廢水的均質均量。
3.2 pH調整池
由于生產廢水中的有機物和酸性較高，設置pH調整池，通過加堿調節(jié)廢水pH至適合混凝沉淀的范圍內。pH調整池采用鋼砼結構，內襯FRP防腐，工藝尺寸為1 800 mm×1 800 mm×2 500 mm,有效停留時間為1.0 h.設攪拌機設施1套，藥劑投加裝置1套，pH控制器1套。堿投加量受pH控制，由pH控制器自動實現(xiàn)。
3.3 混凝反應池1
在混凝反應池1內投加混凝劑，并進行機械攪拌，使廢水中的膠體以混凝劑為凝聚核心，通過混凝劑的水解、吸附、架橋等作用，凝結為大的顆粒物，以利于沉淀去除�；炷磻�1采用鋼砼結構，工藝尺寸為1 800 mm×1 800 mm×2 500 mm,有效停留時間1.0 h.設攪拌機設施1套，藥劑投加裝置1套。選用工業(yè)級聚合氯化鋁(PAC)固體配制成質量分數(shù)為10%的液體作為混凝劑，投加量為80 mg/L。
3.4 沉淀池1
沉淀池1采用斜板沉淀池，該池處理能力大，處理效率高，停留時間短，占地面積小。經(jīng)過混凝反應的廢水進入該池，在重力作用下進行固液分離，上清液進入下一處理工序，沉淀的泥渣進入污泥池做進一步處理。該池采用鋼砼結構，工藝尺寸為1 800 mm×3 600 mm×3 500 mm。
3.5 水解酸化池
在水解酸化池內，通過水解酸化作用，廢水中的大分子有機物被水解生成小分子物質，廢水的可生化性大大提高，有利于后續(xù)的生物處理。水解酸化池采用鋼砼結構，工藝尺寸為3 600 mm×6 000 mm×4 500 mm,有效停留時間為13.8 h.設有潛水攪拌裝置，為了增加污泥與廢水的接觸面積，提高處理效果，在池內放置軟性填料。水解酸化池的溶解氧維持在0.5 mg/L。
3.6 UASB進水池
UASB進水池用于UASB配水，同時安裝蒸汽加熱裝置，在冬季氣溫較低的條件下，對進入UASB的廢水進行加熱(達到35 ℃),以保證UASB的 COD去除率。UASB進水池采用鋼砼結構，工藝尺寸為2 000 mm×3 000 mm×3 500 mm,有效停留時間為2.9 h。
3.7 UASB厭氧反應器
經(jīng)預處理后的廢水進入UASB厭氧反應器，在厭氧菌的作用下，廢水中的大部分有機物發(fā)生厭氧反應，生成甲烷和二氧化碳。UASB厭氧反應器筒體采用鋼結構，內部環(huán)氧防腐。UASB反應器工藝尺寸為D 7 000 mm×9 500 mm,有效容積為300 m3,有效停留時間為48.0 h.為確保沼氣的安全排放，設置水封罐。本方案沼氣在綜合考慮投資和效益后，采用火炬燃燒器直接排空。
3.8 UASB沉淀池
UASB三相分離器出水中會有少量的厭氧污泥，為避免其對好氧處理工藝的影響，設置UASB沉淀池。UASB沉淀池中的部分污泥回流到UASB厭氧反應器，部分污泥排放到污泥池。UASB沉淀池采用豎流式沉淀池，為鋼砼結構，工藝尺寸為 D 3 000 mm×5 500 mm。
3.9 好氧曝氣池
經(jīng)過厭氧處理后的廢水進入好氧池，各種微生物在好氧條件下，充分利用廢水中的有機物質進行好氧生物反應(自身的新陳代謝作用),將廢水中大量有機物轉化為CO2、N2和H2O,達到降低BOD5和COD的目的。曝氣池活性污泥質量濃度維持在2 500～4 000 mg/L,溶解氧控制在2～4 mg/L.好氧曝氣池為鋼砼結構，工藝尺寸為6 000 mm×10 500 mm×4 500 mm,有效停留時間為40.3 h。
3.10 二次沉淀池
經(jīng)好氧曝氣池處理后的廢水進入二次沉淀池進行固液分離，上清液自流進入高級氧化池，部分污泥回流到好氧曝氣池，剩余污泥進入污泥池處理。二次沉淀池采用豎流式沉淀池，為鋼砼結構，工藝尺寸為D 3 000 mm×5 500mm.設污泥回流泵2臺，1用1備。
3.11 高級氧化池
經(jīng)生物處理后的廢水中仍然含有一定濃度的難降解有機污染物，需經(jīng)過高級氧化進一步處理，氧化試劑為FeSO4和H2O2.高級氧化工藝控制要點：進水pH為3.0～4.0,FeSO4和質量分數(shù)為30%的H2O2的投加量分別為120 mg/L和10 mL/L,氧化時間為60 min.H2O2在Fe2+的催化作用下生成具有高反應活性的·OH,·OH可與廢水中大多數(shù)有機物作用使其降解，同時Fe2+被氧化成Fe3+,有利于后續(xù)的混凝沉淀。高級氧化池采用鋼砼結構，內襯FRP防腐，工藝尺寸為 1 800 mm×1 800 mm×2 500 mm,有效停留時間為1.0h.設攪拌機設施1套，藥劑投加裝置2套。設ORP控制器1套，氧化劑投加量受ORP值控制，由ORP控制器自動實現(xiàn)。
3.12 混凝反應池2
高級氧化池出水進入混凝反應池2,向其中投加堿和聚丙烯酰胺(PAM),使廢水中的懸浮物凝結為大的顆粒物，從而使廢水中的污染物得以去除。堿選用質量分數(shù)為30%的NaOH溶液，投加量為300 mg/L,質量分數(shù)為0.1%的PAM投加量為2 mg/L.混凝反應池2采用鋼砼結構，內襯FRP防腐，工藝尺寸為1 800 mm×1 800 mm×2 500 mm,有效停留時間1.0 h.設攪拌機設施1套，藥劑投加裝置2套。
3.13 沉淀池2
沉淀池2采用斜板沉淀池，沉淀處理上清液達標排放，沉淀的泥渣進入污泥濃縮池。沉淀池2采用鋼砼結構，工藝尺寸為1 800 mm×3 600 mm×3 500 mm。
4 系統(tǒng)運行情況
本工程自2012年10月進水調試以來已穩(wěn)定運行2 a多，其處理出水可穩(wěn)定達到《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)的一級標準，運行結果如表 2所示。
5 廢水處理運行成本分析
本工程廢水處理運行成本主要包括電費、人工費、藥劑費、污泥處置費等，其與常用處理工藝(混凝沉淀-水解酸化-好氧-混凝沉淀)的運行成本比較見表 3。
由表 3可知，本工程工藝和常用處理工藝運行成本的主要差異在于藥劑費和污泥處理費用。一方面，本處理工藝因投加FeSO4和H2O2,造成藥劑費用較高;但另一方面，由于本工程采用UASB厭氧工藝，污泥產生量相對較少，所以污泥處置費較低。運行成本分析結果表明，本工程工藝和常用工藝運行費用基本接近，本工藝的優(yōu)點在于系統(tǒng)穩(wěn)定性高、操作管理方便等。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關技術文檔。
6 結論
(1)采用混凝沉淀-生物法-高級氧化工藝處理高濃度化工顏料廢水是可行的，處理出水可穩(wěn)定達到《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)的一級標準。
(2)高級氧化工藝控制要點：進水pH為3.0～4.0,FeSO4和質量分數(shù)為30%的H2O2的投加量分別為120 mg/L和10 mL/L,氧化時間為60 min。
(3)該工程處理廢水量為150t/d,工程總投資為232萬元，一次性投資較高。在未考慮設施大修費和設備折舊的情況下，日常運行成本為70～82 元/t。
