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涂裝廢水處理工程改造技術(shù)

發(fā)布時(shí)間:2023-1-9 15:00:33  中國污水處理工程網(wǎng)

上海某汽車塑料零配件有限公司專業(yè)從事汽車塑料零配件的設(shè)計(jì)、制造及生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中排放涂裝廢水約85m3/d,處理出水指標(biāo)需滿足上海市《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(DB31/4452009),達(dá)標(biāo)后納管排放。原廢水站建于2007年,采用傳統(tǒng)生化處理工藝,運(yùn)行效果較差,處理設(shè)施大多損壞停用,已不能滿足納管排放要求。該廢水站改造工程于20159月啟動(dòng),20164月竣工驗(yàn)收,至今出水效果良好,優(yōu)于出水要求。

1、設(shè)計(jì)水量和水質(zhì)

該公司共有三條涂裝生產(chǎn)線,每生產(chǎn)7天左右,停線12h。開線時(shí)連續(xù)不斷地產(chǎn)生前處理溢流水,停線時(shí)產(chǎn)生循環(huán)導(dǎo)槽廢水及前處理導(dǎo)槽廢水,兩股導(dǎo)槽廢水同時(shí)排放。前處理廢水(前處理溢流水和前處理導(dǎo)槽廢水)設(shè)計(jì)水量為75m3/d,循環(huán)導(dǎo)槽廢水設(shè)計(jì)水量為10m3/d,設(shè)計(jì)總水量為85m3/d。循環(huán)廢水內(nèi)含有大量的漆渣及漆渣絮凝劑,有機(jī)污染物較多,且可生化性較差。前處理廢水是清洗零部件表面后的溢流水,原水為一級(jí)RO出水,較為潔凈,有機(jī)物濃度較低。具體進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。

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2、改造前存在的問題及分析

原處理工藝為循環(huán)廢水收集池+前處理廢水收集池+調(diào)節(jié)池+水解酸化池+兩級(jí)接觸氧化池+二沉池+污泥池+污泥脫水,對(duì)存在的問題分析如下:

①存在工藝缺陷。循環(huán)廢水收集池前設(shè)置8mm人工格柵,但細(xì)小顆粒漆渣可通過格柵進(jìn)入收集池,因漆渣有粘性,一段時(shí)間后會(huì)聚集為大顆粒漆渣,堵塞泵體等設(shè)備,且不易被厭氧微生物水解,不利于后續(xù)好氧微生物的生長。二沉池沒有活性污泥回流措施,不能補(bǔ)充活性污泥至生化池。

②除鋼筋混凝土池體外,動(dòng)力設(shè)備(如鼓風(fēng)機(jī)、污泥脫水機(jī)、加藥系統(tǒng)等)大多已損壞,改造前廢水站已基本處于癱瘓狀態(tài)。

③自動(dòng)化水平較低,存在一定的運(yùn)行隱患,不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理突發(fā)問題。

④運(yùn)行管理不到位,柵渣、二沉池污泥未能及時(shí)處理,設(shè)備維修不及時(shí)。

3、技術(shù)改造及調(diào)試運(yùn)行

3.1 改造工藝路線

針對(duì)原廢水站存在的問題,本著節(jié)省投資成本,盡量利用原有廢水處理設(shè)施的原則,采用如圖1所示的改造流程。相比原工藝,在水解酸化池前增加混凝氣浮預(yù)處理單元,將調(diào)節(jié)池出水中微小漆渣顆粒及可絮凝物質(zhì)去除,為后續(xù)生化處理提供有利條件,并能有效防止泵體堵塞;另外,在水解酸化池中懸掛組合填料,盡量提高廢水可生化性。采用手動(dòng)及自動(dòng)兩種方式控制運(yùn)行。

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3.2 主要處理單元

①循環(huán)廢水收集池(改造)。半地上式,鋼混結(jié)構(gòu),尺寸為552m×376m×400m,內(nèi)設(shè)格柵池。停留時(shí)間為75d。由浮球液位計(jì)控制液位高低。人工格柵(利舊)2道,柵間隙分別為10mm8mm;穿孔曝氣管;電纜浮球液位計(jì)1;潛污泵2臺(tái),Q=10m3/h,H=150kPaN=15kW,開式葉輪,帶可切割功能,鑄鐵材質(zhì);玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì),口徑DN40,運(yùn)行流量控制在0518m3/h。

②前處理廢水收集池(改造)。全地下式,鋼混結(jié)構(gòu),尺寸為414m×276m×400m,內(nèi)設(shè)格柵池。停留時(shí)間為72h。人工格柵(利舊)2道,柵間距為10mm8mm;穿孔曝氣管;電纜浮球液位計(jì)1;潛污泵2臺(tái),Q=8m3/h,H=120kPaN=11kW,開式葉輪,鑄鐵材質(zhì);電磁流量計(jì)1套,口徑DN32,內(nèi)襯材質(zhì)F4,電極材質(zhì)Ti,運(yùn)行流量控制在3240m3/h。

③調(diào)節(jié)池(改造)。全地下式,鋼混結(jié)構(gòu),尺寸為276m×264m×400m,停留時(shí)間為65h。均衡循環(huán)廢水與前處理廢水的水量及水質(zhì),并將廢水提升至混凝氣浮池。穿孔曝氣管;電纜浮球液位計(jì)1;潛污泵2臺(tái),Q=10m3/h,H=200kPaN=22kW,半開式葉輪,鑄鐵材質(zhì);電磁流量計(jì),口徑DN32,內(nèi)襯材質(zhì)F4,電極材質(zhì)Ti,運(yùn)行流量控制在4050m3/h。

④混凝氣浮池(新增)。采用部分回流加壓溶氣組合氣浮池。在pH值為89時(shí),加入適量的PACPAM,使可絮凝的漆渣物及懸浮物發(fā)生絮凝反應(yīng),在大量微小氣泡的作用下,密度比水小的物質(zhì)上浮而去除,密度比水大的物質(zhì)通過沉降去除。氣浮池1座,處理水量為35m3/h,CS材質(zhì)+防腐。帶有PAC混凝及PAM絮凝反應(yīng)池。氣浮池尺寸為35m×10m×25m,每個(gè)反應(yīng)池尺寸為05m×05m×19m。氣浮加藥反應(yīng)時(shí)間為48min,接觸區(qū)HT5min,分離區(qū)HT40min,出水回流比為30%。另外,配套攪拌機(jī)、溶氣罐、溶氣水泵、刮渣機(jī)、空壓機(jī)等,總功率為372kW。

⑤水解酸化池(改造)。半地下式鋼混結(jié)構(gòu),尺寸為552m×276m×400mHT=13h,容積負(fù)荷≤16kgCOD/(m3d)。1套推流攪拌裝置,n=980r/min,N=15kW,葉輪及導(dǎo)桿為不銹鋼材質(zhì),本體為鑄鐵材質(zhì)。三角形出水堰1套,CS材質(zhì)+防腐。150mm組合填料31m3,高密度聚乙烯材質(zhì)。填料支架由10#槽鋼、12mm螺紋鋼組成。

⑥兩級(jí)接觸氧化池(改造)。半地下式,鋼混結(jié)構(gòu)。一級(jí)接觸氧化池尺寸為552m×426m×400m,HT195h,容積負(fù)荷為11kgBOD5/(m3填料•d)。二級(jí)接觸氧化池尺寸為276m×276m×400m,HT=63h,容積負(fù)荷為045kgBOD5/(m3填料•d)。接觸氧化池安裝懸掛式生物填料,以固定微生物并增加生物量。微孔曝氣器70套,直徑215mmABS材質(zhì),服務(wù)面積為03m2/套。UPVC曝氣管網(wǎng)1套。生物填料、填料支架及三角形出水堰同水解酸化池。

⑦二沉池(改造)。半地下豎流式,鋼混結(jié)構(gòu),尺寸為276m×276m×450m,泥斗底面尺寸為05m×05m,泥斗卸壁與水平面傾角為55°,HT=33h,表面負(fù)荷為056m3/(m2h)。二沉池設(shè)排泥泵,兼作污泥回流泵,補(bǔ)充接觸氧化池及水解酸化池的活性污泥,剩余污泥泵入污泥池。二沉池上清液自流至納管排放口。排泥泵為手動(dòng)控制。管道排泥泵2臺(tái)(11)Q=25m3/h,H=150kPa,N=22kW,鑄鐵材質(zhì)。導(dǎo)流筒直徑300mm,CS材質(zhì)+防腐,三角形出水堰1套。

⑧污泥處理系統(tǒng)。污泥池1座,設(shè)在設(shè)備房內(nèi),全地上式鋼混結(jié)構(gòu),尺寸為376m×27m×10m。由于污泥池高度僅為1m且內(nèi)為平底,不能起到污泥濃縮的作用,僅能暫存污泥。污泥經(jīng)脫水后,壓濾液回流至調(diào)節(jié)池,二沉池排泥時(shí),需注意不能將清水排進(jìn)污泥池。設(shè)螺桿泵2臺(tái)(11),Q=2m3/h,H=600kPa,N=15kW,鑄鐵材質(zhì)。電接點(diǎn)壓力表1塊,壓力為010MPa。液壓自動(dòng)保壓板框壓濾機(jī)1套,過濾面積為20m2N=15kW,濾板為增強(qiáng)聚丙烯材質(zhì)。

⑨加藥系統(tǒng)。加藥裝置共4:8%PAC、01%陰離子PAM、30%NaOH、15%尿素。帶加藥攪拌機(jī)的1m3加藥桶4套,桶體為PE材質(zhì),攪拌軸及槳葉為SS304襯塑材質(zhì),N=025kW。加藥計(jì)量泵4臺(tái),Q=25L/h,壓力≥03MPa,N=0025kW,投加NaOH泵頭為PVDF材質(zhì),其余3臺(tái)為PVC材質(zhì)。

⑩鼓風(fēng)機(jī)。羅茨鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)(11),Q=368m3/min,ΔP=40kPaN=55kW,鑄鐵材質(zhì)。

3.3 調(diào)試運(yùn)行

廢水站竣工后運(yùn)行至今,各項(xiàng)出水指標(biāo)均能滿足上海市納管排放要求。在工程調(diào)試階段,解決了阻礙通暢運(yùn)行的各種問題。

①氣浮調(diào)試。首先進(jìn)行氣浮池加藥小試,再依據(jù)小試結(jié)果,調(diào)整氣浮運(yùn)行加藥量:將進(jìn)水pH值從67調(diào)至85,PAC投加量為20mg/L、PAM2mg/L,溶氣罐壓力控制在0305MPa,氣浮出水較為清澈、透明。當(dāng)氣浮進(jìn)水COD濃度為7001000mg/L時(shí),出水COD可降至200450mg/L,氣浮對(duì)COD去除率>55%,這說明氣浮對(duì)此類涂裝廢水具有較好的處理效果。當(dāng)涂裝廢水COD1000mg/L時(shí),可考慮經(jīng)氣浮處理后直接納管排放。氣浮進(jìn)水COD偶有超過1000mg/L的情況,為保障出水效果穩(wěn)定,氣浮之后仍然進(jìn)行生化反應(yīng)。

②生化池調(diào)試。生化池調(diào)試主要在于菌種馴化、控制DO、均衡營養(yǎng)物質(zhì)。因條件受限,以滿負(fù)荷生化池進(jìn)行微生物馴化,投加55t電鍍廢水生化池含水率為80%的脫水污泥。其中水解酸化池均勻投加16t污泥,一級(jí)及二級(jí)生物接觸氧化池分別均勻投加29t10t污泥。水解酸化池進(jìn)水COD及氨氮濃度分別為450、08mg/L,按厭氧微生物生長所需營養(yǎng)物質(zhì)比例CNP=20051計(jì),水解酸化池中補(bǔ)充尿素8mg/L。隨后開啟鼓風(fēng)機(jī),將生物接觸氧化池DO控制在45mg/L,悶曝3d,實(shí)測DO平均值為43mg/L,悶曝后廢水顏色已由黑色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈S色,好氧微生物長勢良好。水解酸化池不設(shè)曝氣,DO值維持在03mg/L左右。經(jīng)檢測,當(dāng)水解酸化池進(jìn)水COD400mg/L時(shí),二沉池出水COD60mg/L。二級(jí)接觸氧化池SV3018%,污泥沉淀效果良好,二沉池出水較為清澈,正常運(yùn)行時(shí)出水SS30mg/L。

③氣浮溶氣壓異常的處理。氣浮正常運(yùn)行時(shí)溶氣罐壓力為03505MPa,溶氣壓異常會(huì)影響氣浮的運(yùn)行效果。調(diào)試階段溶氣壓曾兩次下降至0203MPa,主要原因:a.原溶氣釋放器為碳鋼材質(zhì),而氣浮進(jìn)水pH值為67,釋放器受弱酸性水質(zhì)的長期腐蝕,釋放孔徑擴(kuò)大了1mm,導(dǎo)致釋放出的氣泡直徑增大,溶氣壓降低。將碳鋼釋放器更換為不銹鋼釋放器后,溶氣壓恢復(fù)正常。b.回流泵內(nèi)部或回流泵的進(jìn)水管路發(fā)生堵塞,清堵后可使溶氣壓恢復(fù)正常(045MPa)。為避免回流水泵及其進(jìn)水管路堵塞,氣浮開機(jī)后,以清水運(yùn)行30min,再逐漸加廢水至滿負(fù)荷運(yùn)行,調(diào)節(jié)加藥量,再通過調(diào)節(jié)出水液位以確保進(jìn)入清水區(qū)的水盡量清澈,沒有懸浮物,同時(shí)降低了溶氣釋放器被堵住的可能性。當(dāng)氣浮溶氣壓超出最高警戒壓力值(06MPa),達(dá)到07MPa,說明溶氣罐增壓及回流泵運(yùn)行良好,但溶氣釋放器的微小孔徑被堵塞,此時(shí)將釋放器清堵即可。

④循環(huán)廢水提升泵的更換。循環(huán)水池提升泵初期選用普通潛污泵,泵堵塞頻率很高,甚至一天需清理兩次。這是因?yàn)檠h(huán)廢水中許多細(xì)小漆渣可通過8mm格柵聚集沉積在池底形成大顆粒漆渣;普通潛污泵葉輪為閉式葉輪,廢水中直徑為34cm的大顆粒物不能通過葉輪的流道。將普通潛污泵更換為帶可切割功能的液下泵,并加強(qiáng)現(xiàn)場管理,每天及時(shí)清理格柵池內(nèi)的柵渣,可徹底消除循環(huán)廢水提升泵堵塞的隱患。選用液下泵,葉輪材質(zhì)為高鉻鑄鐵合金不銹鋼,為全開可切割式。

⑤管道排泥泵的更換。廢水站生化處理效果較好,二沉池中每天產(chǎn)生的生化污泥及氣浮池的浮渣共約5m3。初期二沉池選用管道式排泥泵,口徑僅為25mm,且進(jìn)泥管路上安裝了6個(gè)彎頭,泵的入口阻力較大,經(jīng)常被氣浮浮渣及生化污泥聚集成的直徑23cm的顆粒物堵塞,導(dǎo)致二沉池不能正常排泥,部分污泥發(fā)生厭氧分解而上浮,出水SS也高達(dá)800mg/L。解決措施:首先,將25mm的管道排泥泵更換為65mm的立式管道泵,葉輪為半開式,流道寬度為5cm,可通過直徑為25cm的顆粒物。其次,將進(jìn)泥管管路連接彎頭優(yōu)化至3個(gè)。排泥泵更換后,效果良好。

⑥螺桿泵的維護(hù)。螺桿泵作為板框壓濾機(jī)的進(jìn)泥泵,正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)泥管壓力維持在06MPa左右,運(yùn)行近四個(gè)月時(shí),進(jìn)泥管壓力下降至04MPa,且泵聲音異常,板框壓濾機(jī)進(jìn)泥量減小。拆開泵體,發(fā)現(xiàn)螺桿泵的碳鋼轉(zhuǎn)子與橡膠定子均磨損嚴(yán)重,出現(xiàn)多處較深的溝痕,更換新的轉(zhuǎn)子及定子后,螺桿泵的使用恢復(fù)正常。螺桿泵需定期維檢。

⑦濾布的選型。調(diào)試初期板框壓濾機(jī)濾布選用腈綸濾布,運(yùn)行3個(gè)月即發(fā)生堵塞且清洗無效。因污泥為中性,具有一定的黏性,且壓濾機(jī)取得較好的脫水效果即可,不需要高過濾精度,故將濾布更換為丙綸750b。該濾布為厚密型斜紋網(wǎng)狀,過濾精度一般,但過濾效率較高。調(diào)試結(jié)果表明,丙綸濾布更適用于此污泥的板框脫水,耐用且不易堵塞,濾布每月可清洗一次,每8個(gè)月更換一次。

⑧風(fēng)機(jī)運(yùn)行及降噪。風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)量Q=368m3/min,額定風(fēng)壓ΔP=40kPa,額定功率N=55kW,額定電流I=116A,實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)此風(fēng)機(jī)的風(fēng)量、風(fēng)壓與本工程的正常運(yùn)行需求相比均略小。當(dāng)收集水池及調(diào)節(jié)池曝氣量閥門開大一點(diǎn),接觸氧化池水面就沒有曝氣水花了,調(diào)節(jié)閥門使各池均有曝氣,風(fēng)機(jī)的工作風(fēng)壓在0045MPa左右,超過了額定風(fēng)壓(004MPa)。生物接觸氧化池有效水深為35m,管路風(fēng)阻損失一般在0812m,風(fēng)壓為005MPa的風(fēng)機(jī)更為合適,而風(fēng)量也應(yīng)考慮12的余量系數(shù)。

在各水池正常曝氣的情況下,風(fēng)機(jī)三相工作電流為10106A,均小于額定電流,說明此風(fēng)機(jī)仍可以使用,不過產(chǎn)生的噪聲較大,風(fēng)機(jī)1m處的噪聲為8285dB。因風(fēng)機(jī)設(shè)在值班房內(nèi),為盡量避免噪聲損害人體健康,采用70mm厚沖孔式消音玻璃棉彩鋼夾心板及扇葉直徑為300mm的百葉窗式工業(yè)排風(fēng)扇,制作成風(fēng)機(jī)隔音罩,可使風(fēng)機(jī)1m處噪聲降至65dB左右。

⑨預(yù)防冰凍。廢水站調(diào)試期間經(jīng)歷了嚴(yán)冬,2016124日上海地區(qū)出現(xiàn)嚴(yán)重冰凍,氣溫下降至-10℃。因廢水站各動(dòng)力設(shè)備及管路并未采取保溫措施,導(dǎo)致當(dāng)日部分UPVC材質(zhì)的加藥管、污水管凍裂,氣浮回流水泵葉輪及底座被膨脹的冰體擠壓變形。此場冰凍增加了廢水站在調(diào)試期間的維護(hù)成本。一般情況下,上海冬季最低氣溫不會(huì)低于-5℃,若采取管路及設(shè)備保溫措施一方面增加投資成本,另一方面也不利于夏季散熱。在冬季運(yùn)行時(shí),應(yīng)積極關(guān)注氣溫變化,當(dāng)有低溫或冰凍天氣預(yù)警時(shí),應(yīng)停止進(jìn)水及運(yùn)行,并將動(dòng)力設(shè)備及管路積水及時(shí)排空,以避免因冰凍而損壞設(shè)備及管路。

3.4 運(yùn)行效果

由于受設(shè)備更換維修、污泥處理系統(tǒng)維護(hù)、春節(jié)假期、冰凍維修等的影響,廢水站調(diào)試期經(jīng)歷了4個(gè)月。雖然調(diào)試期較長,但大部分時(shí)間二沉池出水COD、NH3N、SS、pH均達(dá)標(biāo)。一方面因?yàn)樵搹U水站涂裝廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池混合后COD濃度降至7001350mg/L,而原水氨氮及pH指標(biāo)也均滿足出水要求,另一方面是由于氣浮池對(duì)廢水中殘留的漆渣及SS去除率較高,氣浮出水大多數(shù)情況下已達(dá)到上海市納管排放要求,再經(jīng)水解酸化及接觸氧化反應(yīng)后,廢水中污染物濃度進(jìn)一步降低。從20164月廢水站正式運(yùn)營至今,運(yùn)行狀況良好,出水COD120mg/LNH3N65mg/L,SS80mg/LpH=785,各項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于出水標(biāo)準(zhǔn)要求。各單元出水COD濃度變化見表2。

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4、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

該廢水站改造工程不需要土建施工,僅需工藝設(shè)計(jì)、設(shè)備安裝及調(diào)試即可,工程量較小。工程建設(shè)總成本為3667萬元,其中設(shè)備采購費(fèi)為2757萬元(更換及維修設(shè)備235萬元),電控及材料費(fèi)為513萬元,安裝及人工費(fèi)等為397萬元。廢水站直接運(yùn)行成本為190/m3,其中藥劑費(fèi)為156/m3、電費(fèi)為034/m3。

5、結(jié)論

①該工程采用循環(huán)廢水收集池+前處理廢水收集池+調(diào)節(jié)池+混凝氣浮預(yù)處理+水解酸化池+兩級(jí)接觸氧化池+二沉池+污泥池+污泥脫水系統(tǒng)工藝處理涂裝廢水,出水水質(zhì)優(yōu)于上海市納管排放標(biāo)準(zhǔn),效果良好。

②混凝氣浮池對(duì)循環(huán)廢水及涂裝廢水的預(yù)處理效果良好,可使COD去除率>55%。若循環(huán)廢水及涂裝廢水的混合水COD濃度穩(wěn)定在1000mg/L以下,可考慮經(jīng)混凝氣浮處理后直接納管排放,既簡化了工藝流程,又節(jié)省了投資成本及運(yùn)行管理成本。

③對(duì)于生產(chǎn)汽車塑料零配件產(chǎn)生的涂裝廢水,循環(huán)廢水池提升液下泵應(yīng)選用開放式葉輪,并帶可切割功能,以免廢水中細(xì)小顆粒聚集成大顆粒堵塞泵體;板框壓濾機(jī)的濾布選擇丙綸750b型較合適,立式管道排泥泵的口徑不宜小于50mm。

④冰凍或低溫前應(yīng)停止廢水站的運(yùn)行,并及時(shí)排空動(dòng)力設(shè)備及管路內(nèi)的積水,以免因冰凍而損害設(shè)備及管路,造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。(來源:億利首建生態(tài)科技有限公司,上海立昌環(huán)境工程股份有限公司)

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