酸析预处理AO法处理碱减量印染废水的研究.docx
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酸析预处理AO法处理碱减量印染废水的研究
酸析预处理-A/O法处理碱减量印染废水的研究
业碱减量加工技术的大量使用，排放的印染废水浓度增大，处理困难。
碱减量是近几年发展很快的工艺，它的主要作用是用来改善涤纶织物服用性能，将织物用烧碱溶液进行处理，按减量率使织物表面的高聚物水解，减量后的涤纶具有丝绸般的柔顺感，水解产物主要是对苯二甲酸（TerephthalicAcid，简称TA）和乙二醇（EthyleneGlycol，简称EC），因对苯二甲酸在pH>12的碱性废水中，其酸根离子又与氢氧化钠的钠离子发生置换，最终以人肉眼看不见的有机盐对苯二甲酸钠（DT）溶解在废水中，这种废水就是俗称的碱减量废水[1]。
经调查表明，碱减量废水水量仅占印染废水总水量的5％～10％，但CODcr占50％以上。
碱减量废水的有机浓度高（COD通常大于10000mg/l）、碱性大（pH大于12）；其产生的CODcr80%来自涤纶水解产物对苯二甲酸TA，可生化性差，难以直接生化和物化处理，与其它印染废水混合后致使废水污染严重，处理难度加大。
如果将碱减量废水进行预处理，拿掉大部分的COD，再和其它印染废水混合，这样就能大幅度降低废水的有机浓度。
因此，本试验是研究经预处理的碱减量废水和印染废水混合后进行生化处理的效果如何。
碱减量废水的预处理主要有酸析法和絮凝法。
酸析法用酸量大，COD去除率70％以上[2]，处理成本高，但酸析可以高效地回收TA，TA具有很好的市场价值。
假定碱减量废水CODcr为10000mg/l，加硫酸进行酸析，将回收的TA进行出售，除去成本及运行费用，大概可获利近3元/吨碱减量废水。
因此，酸析法处理碱减量废水在印染厂已得到逐步推广应用。
絮凝法常用的絮凝剂有PCM、FeCl3等。
石宝龙等人[3]采用复合无机盐PCM处理碱减量废水，当PH＝11～12，投药量为1000mg/l时，COD去除率可达75％以上。
权衡环境效益、经济效益、社会效益，本试验采用酸析预处理碱减量工艺废水，然后再和其它印染废水混合进行生物处理。
2试验部分
2．1试验装置与工艺流程
根据印染废水加入难处理的碱减量废水，以及传统好氧处理难使它降解的特点，本试验取经酸析预处理的碱减量废水和其它印染废水混合，采用A1／A2／O法处理，A1、A2段为兼氧池（即水解酸化），O段为生物接触氧化池，其中A2段悬挂组合填料。
试验装置及工艺流程图见图1。
1——调节池；2——兼氧池；3——生物接触氧化池；
4——沉淀池；5——恒流泵；6——空压机。
图1 水解酸化-生物接触氧化试验装置及流程图
经酸析预处理的碱减量废水与其它印染废水混合进入调节池，由于混合废水中缺少微生物所必需的营养成分，因此按比例投加一定的N、P元素以满足生物代谢的需要。
以后在生产上可以加入厂区内生活污水的方法来达到同样的目的。
经调节池的废水用恒流泵打进水解酸化池，然后自流至生物接触氧化池，最后在二沉池进行泥水分离。
水解酸化池A1段设置搅拌器，目的是为了防止污泥沉于池底；A2段设置组合填料，将活性污泥法与生物膜法相结合，以提高水解酸化池污泥层的稳定性及微生物量。
水解酸化多应用于处理含难降解有机物、可生化性不高的工业废水。
本工艺利用有机物厌氧分解过程中的水解、发酵阶段的特点，将某些大分子的难降解有机物转化为易微生物降解的小分子有机物，从而改善废水的可生化性，为后续好氧处理创造有利条件。
参与水解酸化过程的微生物比甲烷菌生长繁殖快，对环境条件如温度、pH等的要求也较低，易在常规处理过程中实现。
2．2试验废水水质指标，见表１。
水质指标
CODCr（mg/l）
BOD5（mg/l）
pH
色度（倍）
TA/（mg/L）
浓度
600～1000
220～350
9.0-10.5
300～400
130-280
分析方法
标准重铬酸钾
标准稀释
玻璃电极
稀释倍数
紫外分光光度
表１ 水质指标
2．3试验工况条件，见表2。
试验温度（℃）
溶解氧（mg/l）
水力停留时间（h）
备注
A1池
25-30
0.03
9
-
A2池
0.01-0.04
9
2V-150-80型组合填料
O池
2.5-4
9
2V-150-80型组合填料
表2 试验工况条件
3试验结果
生物接触氧化池气水比为（15-20）：
1，二沉池的污泥全部回流至水解酸化池A1段进行自身消化。
系统稳定运行后，当进水平均COD为800mg/l时，容积负荷为0.56kgCODcr/（m3·d），出水COD为75.7mg/l，系统总去除率为90.5%。
其中各生物处理单元的去除率：
A1、A2两段累积去除率为35%，O段去除率为85.4%。
系统中BOD5、TA、色度的总去除率分别为97%、94%、90%。
水解酸化池A1段TA浓度有所上升，因为污泥吸附TA的原因导致TA浓度的累积，当污泥吸附饱和后，A1段的TA浓度不再上升，并且不会影响其后各单元的处理效果。
不同进水浓度时，系统中COD、TA的去除结果如下，见表3。
数据组
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
进水COD（mg/l）
600
654.4
698.3
748.7
769.8
803.9
811.2
868.2
935.1
979.2
出水COD（mg/l）
40.7
74.4
88
54.4
67
73.1
54.7
78.7
44.1
39.2
去除效率（%）
93.2
88.6
87.4
92.7
91.3
90.9
93.2
90.9
95.3
96
进水TA
260.4
263.9
278.6
295.8
287.8
293.7
320
311.9
278.9
285.1
出水TA（mg/l）
10.3
15.9
17
12.4
12
13.9
18.7
13.7
9.3
10
去除效率（%）
96
94
93.8
95.8
95.8
95.3
94.2
95.6
96.7
96.5
表3 系统连续运行两个月的部分试验结果
4结论
（1）染料分子大多数是难降解的有机物，单纯采用好氧处理很难被分解，且脱色效果较差。
水解酸化使废水中大分子和难降解的有机物被断链而为细胞外酶分解为小分子有机酸，悬浮和胶体状的有机物水解成可溶性物质，从而破坏染料分子的发色基团，降低色度，较大程度地改善了废水的可生化性，为后续的好氧生物处理创造了良好的条件[4]。
同时水解产生的有机酸可以有效地中和废水的碱度，将pH值降至10.5以下，节省加酸调pH值的费用。
（2）TA在A1段几乎不被降解，但是在好氧段易被降解，说明TA可以被微生物分解，而且可以作为某些微生物的唯一碳源而被降解，属好氧生物降解的有机物。
好氧微生物降解TA的途径为：
TA→羟基对苯二甲酸→间羟基苯甲酸→原几茶酸→开环裂解→三羧酸循环→CO2、H2O。
只要控制合适的水力停留时间和气水比，TA是可生物降解的。
好氧处理选用生物接触氧化法，其主要优点是耐冲击负荷较高，剩余污泥产生少，而且相对活性污泥法减少了污泥膨胀现象的产生。
（3）将污泥回流至水解酸化池，一方面可以增大进水端的污泥浓度，降低污泥负荷，提高耐冲击负荷的能力；另一方面污泥可以进行自身消化，这样基本上可以实现污泥的零排放。
酸洗废水再生回用于循环冲洗水可行性
1概况
锦州锦泰金属工业有限公司为一家台商独资企业，位于锦州市太河区解放西路166号。
主要产品为镀铜、无镀铜二氧化碳气体保护焊丝、埋弧焊丝、药芯焊丝及配套的原材料加工。
每天排放生产废水720吨，废水主要来自酸洗、镀铜清洗，以及废气治理时产生的废酸水。
排放废水呈酸性（pH1-4）,废水中主要污染物为铁、铜离子、硫酸根、悬浮物等。
现有一处理能力为20m3/h污水站，采用化学中和处理工艺。
因设备老化工艺陈旧，已无法正常运行，处理出水水质达不到环保排放要求。
而生产以上每天需用大量的新鲜水对酸洗后的钢丝进行冲洗。
为节省水资源。
公司决定改造原污水处理站，使生产废水经处理后能够达标排放，并可回用于生产用水系统。
2污水处理改造方案
2.1污水处理工艺
锦州锦泰金属工业有限公司生产废水，主要来源于酸洗、镀铜工序，废水中含有大量金属Fe、Cu离子等，废水处理选择化学沉淀法处理工艺。
改扩建后废水处理工艺流程见图2-1。
废水进出污水站的水质与回用水水质对比见表2-1。
表2-1 污水处理站进、出水水质与回用水水质对比
项 目
进水
出水水质标准
（DB21-60-89）二级
回用水水质标准
（GB50050-95）
铜（mg/L）
100
1.0
pH
1～2
6～9
7～9
SS（mg/L）
100
20
磷酸盐（mg/L）
1.0
1.0
氨氮（mg/L）
15.0
1.0
油类（mg/L）
8.0
5
COD（mg/L）
100
40～60
BOD（mg/L）
60
20
不难发现，一级处理出水SS、COD、BOD、氨氮、油类等指标均超过工业循环冷却水处理设计规范（GB50050-95）水质要求，因此一级处理出水需经深度处理后才可回用。
2.2污水深度处理工艺
处理规模720m3/d，深度处理工艺流程见图2-2。
3改造新增主要设备、建构筑物及价格估算
3.1改扩建主要设备及价格估算
表3-1 改扩建新增主要设备
序号
名称
规格型号
数量
功率（kw）
造价（万元）
1
贮碱槽
2.5×1.8×1.2m
1
1.5
加碱泵
CQ25-15-85
2
1.1
1.6
2
碱稀释罐
φ2.0×1.5m
2
2.8
3
污水提升泵
IH65-50-125
2
3.0
1.5
4
一级中和反应罐
φ2.0×2.0m
2
4.2
5
絮凝剂溶解罐
φ1.2×1.5m
2
2.3
絮凝反应罐
φ2.2×3.0m
1
3.8
6
贮酸槽
φ1.5×1.5m
1
1.2
7
二级中和反应罐
φ1.7×1.6m
1
1.8
8
搅拌器
非标
8
12.0
14.5
9
流量计
DN80
1
0.5
10
板框压滤机
BAJ70/800-35U
1
2.5
10.0
11
污泥泵
I-2.0B
2
5.0
0.9
12
加药泵
CQ25-15-85
5
2.5
6.0
13
加药装置
3
4.5
14
加压泵
IS65-40-200
2
11.0
0.65
15
高效纤维束过滤罐
GXQ-1200
2
45.0
16
活性炭吸附罐
GHT-2000
2
30.0
17
反冲洗泵
IS100-665-250
2
30.0
1.6
18
回用水泵
IS65-50-125
2
6.0
0.5
19
自控系统
1
24.0
20
电气、仪表
6.0
21
管道、阀门
10.0
22
电线、电缆
5.0
23
防 腐
6.0
24
合 计
73.1
185.85
3.2改扩建主要建构筑物及价格估算
表3-2 主要建构筑物造价估算
序号
名 称
规格、尺寸
数量
造价（万元）
备注
1
调节池
1
0.8
防腐
2
沉淀池
φ5.2×6.3
1
18.0
3
污泥浓缩池改造
2
0.8
防腐
4
清水池
2×3×2.5
1
1.2
5
厂房改造及设备基础
1.5
6
合 计
22.3
3.3改扩建总造价估算
表3-3 改扩建总造估算
序号
项目
总价（万元）
备注
1
设备费
185.9
2
土建费
22.3
3
运输费
3.7
（1）*2%
4
安装费
18.6
（1）*10%
5
系统调试费
16.7
（
（1）+
（2））*8%
6
设计费
6.2
（
（1）+
（2））*3%
7
施工现场管理费
6.2
（
（1）+
（2））*3%
8
计划利润
7.8
（
（1）+（7））*3%
9
税金
9.4
（
（1）++（8））*3.5%
10
合计
276.7
工程预计总投资276.7万元。
4运行成本估算
4.1配电负荷
污水站配电总装机功率73.1Kw，见表4-1。
表4-1运行功率 kw/天
序号
名 称
单台功率
（kw）
数量
装机功率
（kw）
运行功率
（kw）
运行时间
（hr）
耗电量
（kw/d）
1
搅拌器
1.5
8
12.0
6.0
20.0
120.0
2
污水提升泵
1.5
2
3.0
1.5
20.0
30.0
3
带式压滤机
2.5
1
2.5
2.5
2.0
5.0
4
加碱泵
0.55
2
1.1
0.55
5.0
2.75
5
加药泵
0.5
5
2.5
1.5
20
30.0
6
污泥泵
2.5
2
5.0
2.5
4.0
10.0
7
加压泵
5.5
2
11.0
5.5
10
55.0
8
反冲洗泵
15.0
2
30.0
15.0
1.0
15.0
9
回用水泵
3.0
2
6.0
3.0
10.0
30.0
10
合 计
73.1
38.05
297.75
满负荷运行时的成本为0.89元/m3；当工程资金130万元（总投资的47%）为环保专项资金贷款时（按贷款年息为7.20%，等额年金分期偿还，工程运行5年后还清），则运行成本为1.17元/m3（见表4-1）
表4-1 深度处理运行成本估算
项 目
金 额
备 注
工程总投资（万元）
276.7
年运行费
（万元）
年折旧
13.21
按75%转固率，5%的残值，折旧率6.7%计
工资福利
3.36
按700元/（月·人），4人计
电 费
4.42
按0.45元/（kw·h）计
维修费
0.33
10元/天，330天/年
贷款利息
6.55
合 计
27.87
运行成本
（元/吨废水）
0.89
还贷期后
1.17
还贷期内
污水站的出水经深度处理后（达到工业循环冷却水的水质标准）进入厂内循环补水池，经供水泵站打入生产用水管道。
5环境、社会经济效益分析
5.1环境效益分析
实施污水回用可将治理与开发并举，是解决水资源紧缺的现实可行的有效措施。
工程实施后，可节约自来水量为23.76×104m3/a。
5.2社会经济效益分析
实施污水回用，不仅具有显著的环境效益，而且具有明显的经济效益。
按满负荷供水计算，工程实施后，年创利润为38.25万元/a。
表5-1为回用水工程经济效益分析表。
表5-1 回用水工程经济效益分析
项目
还贷期后
还贷期内
供水量（104m3/a）
23.76
23.76
水 费（元/m3）
0.89
1.17
节约水费（万元/a）
38.25
31.6
污水站创利润（万元/a）
38.25
31.6
注：
自来水价按2.5元/m3计。
6结论与建议
1.实施该污水回用工程，可节约自来水23.76×104m3/a，而且5年内还清环保贷款，投资可在8年内全部回收，技术、经济可行，具有良好的环境效益、经济效益和社会效益，有利于锦州地区和企业经济的可持续发展。
2.建议政府部门在政策上给予支持，提高企业回用污水的积极性。
总之，污水资源化是一项利在当代、功在千秋的事业，是减少污染、改善环境、解决水资源短缺、促进水资源逐步步入良性循环的一条有效途径。
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