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涂裝廢水處理工程改造技術
發布時間:2023-2-7
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上海某汽車塑料零配件有限公司專業從事汽車塑料零配件的設計、制造及生產。在生產過程中排放涂裝廢水約85m3/d,處理出水指標需滿足上海市《污水排入城鎮下水道水質標準》(DB31/4452009),達標后納管排放。原廢水站建于2007年,采用傳統生化處理工藝,運行效果較差,處理設施大多損壞停用,已不能滿足納管排放要求。該廢水站改造工程于20159月啟動,20164月竣工驗收,至今出水效果良好,優于出水要求。

1、設計水量和水質

該公司共有三條涂裝生產線,每生產7天左右,停線12h。開線時連續不斷地產生前處理溢流水,停線時產生循環導槽廢水及前處理導槽廢水,兩股導槽廢水同時排放。前處理廢水(前處理溢流水和前處理導槽廢水)設計水量為75m3/d,循環導槽廢水設計水量為10m3/d,設計總水量為85m3/d。循環廢水內含有大量的漆渣及漆渣絮凝劑,有機污染物較多,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RO出水,較為潔凈,有機物濃度較低。具體進、出水水質見表1。

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2、改造前存在的問題及分析

原處理工藝為循環廢水收集池+前處理廢水收集池+調節池+水解酸化池+兩級接觸氧化池+二沉池+污泥池+污泥脫水,對存在的問題分析如下:

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

②除鋼筋混凝土池體外,動力設備(如鼓風機、污泥脫水機、加藥系統等)大多已損壞,改造前廢水站已基本處于癱瘓狀態。

③自動化水平較低,存在一定的運行隱患,不能及時發現和處理突發問題。

④運行管理不到位,柵渣、二沉池污泥未能及時處理,設備維修不及時。

3、技術改造及調試運行

3.1 改造工藝路線

針對原廢水站存在的問題,本著節省投資成本,盡量利用原有廢水處理設施的原則,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處理單元,將調節池出水中微小漆渣顆粒及可絮凝物質去除,為后續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。采用手動及自動兩種方式控制運行。

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3.2 主要處理單元

①循環廢水收集池(改造)。半地上式,鋼混結構,尺寸為552m×376m×400m,內設格柵池。停留時間為75d。由浮球液位計控制液位高低。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1;潛污泵2臺,Q=10m3/h,H=150kPa,N=15kW,開式葉輪,帶可切割功能,鑄鐵材質;玻璃轉子流量計,口徑DN40,運行流量控制在0518m3/h。

②前處理廢水收集池(改造)。全地下式,鋼混結構,尺寸為414m×276m×400m,內設格柵池。停留時間為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1;潛污泵2臺,Q=8m3/h,H=120kPa,N=11kW,開式葉輪,鑄鐵材質;電磁流量計1套,口徑DN32,內襯材質F4,電極材質Ti,運行流量控制在3240m3/h。

③調節池(改造)。全地下式,鋼混結構,尺寸為276m×264m×400m,停留時間為65h。均衡循環廢水與前處理廢水的水量及水質,并將廢水提升至混凝氣浮池。穿孔曝氣管;電纜浮球液位計1;潛污泵2臺,Q=10m3/h,H=200kPa,N=22kW,半開式葉輪,鑄鐵材質;電磁流量計,口徑DN32,內襯材質F4,電極材質Ti,運行流量控制在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,加入適量的PACPAM,使可絮凝的漆渣物及懸浮物發生絮凝反應,在大量微小氣泡的作用下,密度比水小的物質上浮而去除,密度比水大的物質通過沉降去除。氣浮池1座,處理水量為35m3/h,CS材質+防腐。帶有PAC混凝及PAM絮凝反應池。氣浮池尺寸為35m×10m×25m,每個反應池尺寸為05m×05m×19m。氣浮加藥反應時間為48min,接觸區HT5min,分離區HT40min,出水回流比為30%。另外,配套攪拌機、溶氣罐、溶氣水泵、刮渣機、空壓機等,總功率為372kW。

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

⑥兩級接觸氧化池(改造)。半地下式,鋼混結構。一級接觸氧化池尺寸為552m×426m×400m,HT195h,容積負荷為11kgBOD5/(m3填料•d)。二級接觸氧化池尺寸為276m×276m×400m,HT=63h,容積負荷為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215mm,ABS材質,服務面積為03m2/套。UPVC曝氣管網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,鋼混結構,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,表面負荷為056m3/(m2h)。二沉池設排泥泵,兼作污泥回流泵,補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。排泥泵為手動控制。管道排泥泵2(11),Q=25m3/h,H=150kPa,N=22kW,鑄鐵材質。導流筒直徑300mm,CS材質+防腐,三角形出水堰1套。

⑧污泥處理系統。污泥池1座,設在設備房內,全地上式鋼混結構,尺寸為376m×27m×10m。由于污泥池高度僅為1m且內為平底,不能起到污泥濃縮的作用,僅能暫存污泥。污泥經脫水后,壓濾液回流至調節池,二沉池排泥時,需注意不能將清水排進污泥池。設螺桿泵2(11),Q=2m3/h,H=600kPa,N=15kW,鑄鐵材質。電接點壓力表1塊,壓力為010MPa。液壓自動保壓板框壓濾機1套,過濾面積為20m2,N=15kW,濾板為增強聚丙烯材質。

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

⑩鼓風機。羅茨鼓風機2(11),Q=368m3/min,ΔP=40kPa,N=55kW,鑄鐵材質。

3.3 調試運行

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

①氣浮調試。首先進行氣浮池加藥小試,再依據小試結果,調整氣浮運行加藥量:將進水pH值從67調至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。當氣浮進水COD濃度為7001000mg/L時,出水COD可降至200450mg/L,氣浮對COD去除率>55%,這說明氣浮對此類涂裝廢水具有較好的處理效果。當涂裝廢水COD1000mg/L時,可考慮經氣浮處理后直接納管排放。氣浮進水COD偶有超過1000mg/L的情況,為保障出水效果穩定,氣浮之后仍然進行生化反應。

②生化池調試。生化池調試主要在于菌種馴化、控制DO、均衡營養物質。因條件受限,以滿負荷生化池進行微生物馴化,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,一級及二級生物接觸氧化池分別均勻投加29t10t污泥。水解酸化池進水COD及氨氮濃度分別為450、08mg/L,按厭氧微生物生長所需營養物質比例CNP=20051計,水解酸化池中補充尿素8mg/L。隨后開啟鼓風機,將生物接觸氧化池DO控制在45mg/L,悶曝3d,實測DO平均值為43mg/L,悶曝后廢水顏色已由黑色逐漸轉變為淡黃色,好氧微生物長勢良好。水解酸化池不設曝氣,DO值維持在03mg/L左右。經檢測,當水解酸化池進水COD400mg/L時,二沉池出水COD60mg/L。二級接觸氧化池SV3018%,污泥沉淀效果良好,二沉池出水較為清澈,正常運行時出水SS30mg/L。

③氣浮溶氣壓異常的處理。氣浮正常運行時溶氣罐壓力為03505MPa,溶氣壓異常會影響氣浮的運行效果。調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,而氣浮進水pH值為67,釋放器受弱酸性水質的長期腐蝕,釋放孔徑擴大了1mm,導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,溶氣壓恢復正常。b.回流泵內部或回流泵的進水管路發生堵塞,清堵后可使溶氣壓恢復正常(045MPa)。為避免回流水泵及其進水管路堵塞,氣浮開機后,以清水運行30min,再逐漸加廢水至滿負荷運行,調節加藥量,再通過調節出水液位以確保進入清水區的水盡量清澈,沒有懸浮物,同時降低了溶氣釋放器被堵住的可能性。當氣浮溶氣壓超出最高警戒壓力值(06MPa),達到07MPa,說明溶氣罐增壓及回流泵運行良好,但溶氣釋放器的微小孔徑被堵塞,此時將釋放器清堵即可。

④循環廢水提升泵的更換。循環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。這是因為循環廢水中許多細小漆渣可通過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,并加強現場管理,每天及時清理格柵池內的柵渣,可徹底消除循環廢水提升泵堵塞的隱患。選用液下泵,葉輪材質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,且進泥管路上安裝了6個彎頭,泵的入口阻力較大,經常被氣浮浮渣及生化污泥聚集成的直徑23cm的顆粒物堵塞,導致二沉池不能正常排泥,部分污泥發生厭氧分解而上浮,出水SS也高達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,將進泥管管路連接彎頭優化至3個。排泥泵更換后,效果良好。

⑥螺桿泵的維護。螺桿泵作為板框壓濾機的進泥泵,正常運行時進泥管壓力維持在06MPa左右,運行近四個月時,進泥管壓力下降至04MPa,且泵聲音異常,板框壓濾機進泥量減小。拆開泵體,發現螺桿泵的碳鋼轉子與橡膠定子均磨損嚴重,出現多處較深的溝痕,更換新的轉子及定子后,螺桿泵的使用恢復正常。螺桿泵需定期維檢。

⑦濾布的選型。調試初期板框壓濾機濾布選用腈綸濾布,運行3個月即發生堵塞且清洗無效。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狀,過濾精度一般,但過濾效率較高。調試結果表明,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個月更換一次。

⑧風機運行及降噪。風機的額定風量Q=368m3/min,額定風壓ΔP=40kPa,額定功率N=55kW,額定電流I=116A,實際運行中發現此風機的風量、風壓與本工程的正常運行需求相比均略小。當收集水池及調節池曝氣量閥門開大一點,接觸氧化池水面就沒有曝氣水花了,調節閥門使各池均有曝氣,風機的工作風壓在0045MPa左右,超過了額定風壓(004MPa)。生物接觸氧化池有效水深為35m,管路風阻損失一般在0812m,風壓為005MPa的風機更為合適,而風量也應考慮12的余量系數。

在各水池正常曝氣的情況下,風機三相工作電流為10106A,均小于額定電流,說明此風機仍可以使用,不過產生的噪聲較大,風機1m處的噪聲為8285dB。因風機設在值班房內,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的百葉窗式工業排風扇,制作成風機隔音罩,可使風機1m處噪聲降至65dB左右。

⑨預防冰凍。廢水站調試期間經歷了嚴冬,2016124日上海地區出現嚴重冰凍,氣溫下降至-10℃。因廢水站各動力設備及管路并未采取保溫措施,導致當日部分UPVC材質的加藥管、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試期間的維護成本。一般情況下,上海冬季最低氣溫不會低于-5℃,若采取管路及設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。在冬季運行時,應積極關注氣溫變化,當有低溫或冰凍天氣預警時,應停止進水及運行,并將動力設備及管路積水及時排空,以避免因冰凍而損壞設備及管路。

3.4 運行效果

由于受設備更換維修、污泥處理系統維護、春節假期、冰凍維修等的影響,廢水站調試期經歷了4個月。雖然調試期較長,但大部分時間二沉池出水COD、NH3N、SS、pH均達標。一方面因為該廢水站涂裝廢水經調節池混合后COD濃度降至7001350mg/L,而原水氨氮及pH指標也均滿足出水要求,另一方面是由于氣浮池對廢水中殘留的漆渣及SS去除率較高,氣浮出水大多數情況下已達到上海市納管排放要求,再經水解酸化及接觸氧化反應后,廢水中污染物濃度進一步降低。從20164月廢水站正式運營至今,運行狀況良好,出水COD120mg/L,NH3N65mg/L,SS80mg/L,pH=785,各項指標遠遠優于出水標準要求。各單元出水COD濃度變化見表2。

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4、技術經濟分析

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

5、結論

①該工程采用循環廢水收集池+前處理廢水收集池+調節池+混凝氣浮預處理+水解酸化池+兩級接觸氧化池+二沉池+污泥池+污泥脫水系統工藝處理涂裝廢水,出水水質優于上海市納管排放標準,效果良好。

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

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

④冰凍或低溫前應停止廢水站的運行,并及時排空動力設備及管路內的積水,以免因冰凍而損害設備及管路,造成不必要的經濟損失。

文章來源:億利首建生態科技有限公司,上海立昌環境工程股份有限公司

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