洗毛废水处理工程.docx
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洗毛废水处理工程
洗毛废水处理工程
洗毛是羊毛制成品的一个中间环节。
由于羊毛在原产地收集时杂质较多，制成品时必须经过一个洗涤过程，产生洗涤废水。
其生产工艺如图1所示。
河北省某公司下属的洗毛厂年加工能力为4000t，日排放洗毛
3
废水500m。
经现场监测p（CODcr）＝5200mg／L，ρ（BOD5）＝3000mg
／L，ρ（SS）=2200mg／L。
1999年公司筹集110万元对废水进行
治理，治理后达到《污水综合排放标准》（GB8978－1996）中的二级标准。
1设计处理水质、水量
根据该公司提供的原始数据，以及对该公司水质化验的结果，确定本工程的处理水质、水量如下：
设计处理水量：
5003/d。
设计处理水质：
ρ（CODcr）≤5200mg/L，ρ（BOD5）≤3000mg/L，
ρ（SS）≤2200mg/L；
设计处理后水质：
ρ（CODcr）≤200mg/L，ρ（BOD5）≤60mg/L，
ρ（SS）≤200mg/L。
2废水处理工艺设计
2.1工艺的确定
洗毛废水是洗毛生产工艺排出的高浓度有机废水，其中含有泥
沙、羊毛脂、羊粪，还含有少量洗涤剂和羊毛纤维。
经化验分析证明：
废水中羊毛脂多已乳化，以O／W（水包油）形式存在，是组成废水中BOD5，CODcr的主要成分。
其色淡黄、味臭、粘稠、pH值为8.5～
9.5，m（BOD5）/m（CODcr）为0.6左右。
根据以上废水特点，采用厌氧、好氧加混凝沉淀的处理工艺。
由
于废水中高浓度的CODcr，BOD5主要是由羊毛脂引起（该厂废水中羊
毛脂含量少，回收价值不大），羊毛脂的化学成分为脂肪酸和高级一
元醇化合而成的脂。
故先采用厌氧降解高分子物质，而后再用好氧生
化，利用好氧微生物的新陈代谢作用去除水中的色度。
气味、粘稠物
质等。
考虑该公司管理水平，采用投资省、运行费用低。
运行稳定的
UASB+二级生物接触氧化法处理该废水。
2.1工艺流程
2.2.1废水处理工艺流程见图2。
2.2.2污泥处理工艺流程见图3。
2.3工艺流程简述
废水由水渠进入调节沉淀池，调节水质、水量均匀并预沉部分较大颗粒的悬浮物后进入UASB反应器。
通过厌氧微生物的作用去除大部分的有机物。
出水进入一级生物接触氧化池进行好氧生化处理，然后进入中间沉淀池进行泥水分离再进入二级生物接触氧化池进行好
氧生化处理。
出水加入混凝剂PAC和絮凝剂PAM进行混凝沉淀。
二沉池出水达标排放或回用。
此工艺中UASB消化大量污泥。
只有调节池。
中间沉淀池、二沉池中产生污泥，且量不大疏水性好。
故采用污泥通过管道进入贮泥池，然后由泵打入压滤机房，通过压滤机压滤后脱水，泥饼外运填埋或作农肥处理。
贮泥池上清液和压滤机房滤液回流至调节沉淀池进行处
理。
3主要构筑物及技术参数
3.1调节沉淀池
3
停留时间t＝4h，V＝84m。
UASB设三相分离器收集沼气。
沼气产率0.4L［CH4］／g［CODcr］，
沼气量800m3／d，反应温度30－35t，有机负荷2.8kg［CODcr］
3
／（m·d），设计停留时间
t=14.4h
3
，V=400m。
3.3一级氧化池
生物接触氧化池是本工艺流程中的主要处理构筑物。
池内采用由
全性聚乙烯塑料制成的半软性填料。
这种填料生物附着力强，比表面
积大，空隙率大，具有较强的重新布水、布气能力，对有机物去除率
高，耐腐蚀，不易堵塞，安装灵活方便。
该工程综合考虑，确定曝气装置采用KBB－215型微孔曝气器。
这种曝气器具有动力效率高，氧气利用率高，耐腐蚀，不堵塞，安装
方便等特点。
设计停留时间
3
t＝17.5h，V=412m。
3.4中间沉淀池
废水中的少量悬浮物和脱落的生物膜在该单元完成沉淀分离，沉
淀池采用独特的布水及出水方式，大大提高了沉淀池的表面负荷及处
理效果。
减少占地面积。
表和负荷
3
2
q＝1.1m
／（m·h），设计停留
3
时间t＝2h，V＝61m。
3.5二级氧化池
考虑到该废水的CODcr浓度较高，一级好氧生化处理难以达标，
为提高处理效果采用二段好氧生化法。
以CODcr计的有机负荷为
2
3
／min，设计停
0.5kg／（m·d），气水体积比
5：
1，供气量1.8m
留时间t=3.6h，V＝168m3。
3.6二沉池
加药后的废水中形成大的絮体，在二沉池中完成泥水分离。
上清
液达标排放。
污泥排入贮泥池。
3
2
q=1.0m／（m·h），设计停留时
间t＝2h，V＝61m3。
3.7贮泥池
污泥产率按Y二0.5kg／kg［BOD5］计，1d产含水率99.5％
污泥38m3，故V＝18m3。
3.8压滤机
本设计选用XM70／870型厢式压滤机1台作为污泥脱水设施。
脱水后的泥饼运出厂外处置，滤液回流至调节沉淀池。
4工程投资
工程投资见表1。
表1工程投资
投资
分项名称
费用/万元
工程直接投资
土建工程
33.06
工艺设备
61.14
配套工程
6.2
安装工程
3.6
直接投资小计
104.00
工程间接投资
工程设计费
5.00
工程调试、技术培训费
5.00
间接投资小计
10.00
工程总投资
114.00
5技术经济分析
技术经济分析见表2。
表2技术经济分析
项目
数量
单价
费用/（元·t-1）
人工费
4人
600元（月·人）
0.16
电费
21.6kW
0.6元（kW·h）
0.51
药剂费（PAC）0.2kg/m3
1500元/t
0.3
药剂费（PAM）0.006kg/m3
13000元/t
0.08
综合折旧
0.34
维修及折旧
以20a计
沼气效益
500/m3
0.28
节水费用
0.06
综合处理费
1.05
用
6运行情况
该工程于200年6月调试达标，并通过了当地环保部门的验收监测。
监测结果见表3（为考察各单元处理效果，同时监测了UASB
和生物接触氧化池出水效果）。
1年多来设施运行正常，处理效果稳定。
表3监测结果
ρ（CODcr）/ρ（BOD5）/
测试
pH值
ρ（
）（
·-1
）
（mg·L-1）
（mg·L-1）
SS/
mgL
范围
1#2#
3#
1#
2#
3#
1#
2#
3#
1#
2#
3#
原水99.510540050005100280026002700240020002100
调节
沉淀
99.510540050005100280026002700216018001890
池出
水
UASB
88.5
9
108010001020420
390
360
720
600
630
出水
生物
接触
氧化8
8
8.5216
200
204
63
58.5
54
288
240
252
池出
水
混凝
87.5
8
108
100
10237.8
35.1
32.4115.2
96
100.8
沉淀
排放6～920060200
标准
总去
除率
98
98.7
95.2
/%
注：
验收监测历时3d，取样顺次为4h1次。
表格中所列数据为每日
平均值。
纤维束过滤器用于石化废水的回用处理
目前，水资源短缺已成为经济发展的瓶颈，而废水回用是解决水资源紧缺最方便、有效的方法之一。
在总结以往试验结果的基础上，天津石化公司建成了以纤维束过滤器为核心工艺的废水回用水质深
度处理装置，其流程见图1。
该系统的原水为化工、化纤等厂的生产废水和生活污水的二级处理（主体工艺为UNOX纯氧曝气活性污泥法）出水，其COD为40～100mg/L，浊度为5～30NTU。
过滤器把出水浊度和水头损失作为控制指标，同时测定COD。
该
系统的出水一部分用于冲厕或浇灌绿地，一部分用作循环冷却补水
（COD＜40mg/L，浊度＜5NTU，pH=6～9）。
针对二沉池出水水质存在一定波动性的情况选取了有代表性的
25个完整的过滤周期，按照浊度＜10NTU、10～15NTU、＞15NTU分低、
中、高三个档次分别进行讨论。
2结果及分析
①低浊度时
运行结果表明（共6个周期），在二沉池出水浊度较低的情况下，不投加絮凝剂而直接用过滤器过滤即可使出水水质达到回用要求，如当二沉池出水的平均浊度为8.6NTU时，直接过滤出水的平均浊度为2.0NTU，过滤周期可达24h（过滤周期终点的出水浊度为3.7NTU）；当
二沉池出水浊度＜5NTU时，在保证出水浊度（＜2NTU）低于回用标准
的条件下过滤器可连续运行48h以上并仍有明显的去浊效果，且水头
损失仍未达到0.08MPa的极限值。
在二沉池出水浊度较低的情况下还进行了投加或不投加絮凝剂
两种运行状况的对比。
当二沉池出水水质相近时，周期1（投加絮凝
剂9.6mg/L，以Al2O3计，下同）和周期2（未投加絮凝剂）的出水水质无显著差异，但周期3（絮凝剂投量为4.8mg/L）的出水水质有明显改善，这说明当二沉池出水浊度较低时须严格控制投药量，投药量过多不仅增加了运行费用，还可能因絮凝剂自身再吸附而影响出水水质。
为了比较低浊度情况下系统对COD的去除效果，在周期1和周期
2的运行过程中还对COD进行了检测。
结果表明，因二沉池出水的COD
值一般较低，所以无论投药与否滤后水的COD值均能达到回用要求，
但投加絮凝剂可使整个处理系统对COD的去除率比不投加絮凝剂的
提高5%。
②中浊度时
在生产厂排污相对稳定、污水处理装置基本满负荷运行时，二沉
池出水处于中浊度的情况较多，此时二沉池出水的浊度为10～15
NTU，COD为40～80mg/L。
在此条件下进行了不投药（4个周期）、低投药量（7个周期）和高投药量（3个周期）的试验。
结果表明，不投药时的平均浊度去除率为71.0%，比总平均浊度去除率低8.2%，过滤出水的平均浊度为3.3NTU（比总平均值高0.8NTU）；投药时对浊度的平
均去除率为81.8%，过滤出水的浊度平均值只有2.2NTU，这说明适当
投加絮凝剂有助于去除水中的悬浮物而降低其浊度。
投药量在5.0～
10.0mg/L之间的7个运行周期的出水浊度平均值为1.7NTU，总平均
浊度去除率达到了86.6%；而投药量＞10.0mg/L的3个运行周期的出
水浊度平均值为3.4NTU，总平均浊度去除率只有68.2%，这说明投药
量过大反而产生负效应，所以在二沉池出水为中浊度的情况下一定要
严格控制絮凝剂的投量。
从过滤周期来看，14个周期的平均运行时间为22.5h，其中不投
药时的平均运行时间为21h，投药量＜10.0mg/L时的平均运行时间为
24h，投药量＞10.0mg/L时的平均运行时间为20.8h。
可见，适量投
加絮凝剂有助于延长过滤器的运行时间。
运行中发现，投加絮凝剂时浊度的去除主要由沉淀池承担，即总
去除率（81.8%）中的59.5%由沉淀池承担，过滤器只去除其余的
22.3%；不投加絮凝剂时，浊度的去除主要由过滤器承担，即总去除
率（71.0%）中的18.4%由沉淀池承担，过滤则去除其余的52.6%。
产生上述现象的原因是二沉池出水为中浊度时，其悬浮物较多且含有大量胶体状物质，若不投加絮凝剂则在水流经沉淀池时只有少量大颗粒悬浮物被去除，大部分需要在过滤器中被去除。
尽管过滤器可有效地吸附截留水中的悬浮物，但稳定在水中的较小的胶体颗粒随着水流会向纤维滤料深层转移，直至穿透。
因此，虽然直接过滤对浊度的去除率不算低，但出水浊度仍较高且过滤周期偏短。
在运行时适量投加絮凝剂后，二沉池出水中的大部分胶体及其他悬浮杂质会在絮凝剂的作用下形成大颗粒矾花在沉淀池中去除，这就减轻了过滤器的负担，从而既保证了出水浊度较低，又延长了过滤周期。
为了解整个系统对COD的去除规律，笔者对其中五个周期的COD
进行了检测，结果表明经混凝、沉淀、过滤处理后，整个工艺对COD的总平均去除率达48.2%，其中沉淀池对COD的平均去除率为33.2%，过滤器对COD的平均去除率为15.0%。
二沉池出水COD的平
均值为60.8mg/L，经混凝沉淀后其值降至40.3mg/L，最终过滤出水
COD的平均值为31.2mg/L，满足回用要求。
同时还可知，在加药运行
时COD的去除同样主要由沉淀池承担，这是由于水中的COD大部分以非溶解状态存在，投加絮凝剂后其随着絮凝体在沉淀池中沉淀而被去除，从而减轻了过滤器的负担，在过滤周期较长的情况下还能保证出水COD达标。
③高浊度时
当平均进水浊度＞15NTU、COD为70～100mg/L时，必须进行混
凝、沉淀、过滤处理。
结果表明，在絮凝剂平均投量为15.6mg/L时
该处理系统对浊度的平均去除率高达91.9%（沉淀池和过滤器的去除率分别为72.9%和19.0%）。
可见在二沉池出水浊度高时，沉淀池起着至关重要的作用，即二沉池出水中的绝大部分悬浮物在沉淀池内经沉降去除，而过滤器起到了保证出水水质最终达标的作用。
运行中发现，斜管沉淀池在运行初期对悬浮物的去除效果非常明显，反应池中形成的许多大片矾花在沉淀池中的沉降效率极高，沉淀池出水清澈见底、斜管清晰可见。
随着运行时间的延长（一般超过16h
后）则会出现越来越多的斜管被絮凝体堵塞的现象，随之而来的便是沉淀池表面出现大量不能沉降下去的矾花。
这些矾花随着沉淀池出水进入过滤器，加大了过滤器的负担，并最终导致过滤运行因出水浊度超标而结束。
其主要原因是在二沉池出水浊度高的情况下，投药后水中形成了很多沉降性能较差的絮凝体，由于斜管沉淀池的形式为逆向流，故沉淀池运行一段时间后这些沉降性能较差的絮凝体就会充盈沉淀池的集泥槽，同时堵塞部分斜管的下部进水端，于是其他斜管中的上向水流速度就会大于设计值，从而把原应下向沉降的絮凝体带上
来，形成沉淀池翻泥现象。
混有大量絮凝体的沉淀池出水进入过滤泵后，高速旋转的叶轮会将絮凝体打碎，使之又成为水中稳定存在的小悬浮颗粒，结果导致过滤出水浊度变大。
几经摸索，技术人员终于找到了解决这一问题的方法，即将沉淀池的间隔排泥方式改为连续排
泥，且要在连续运行48h后将沉淀池放空一次，同时冲洗掉斜管表面
积存的絮凝体块。
二沉池出水浊度高时，COD值也比前两种情况的高。
检测（5个周
期）结果表明，当二沉池出水浊度高时整个处理系统对COD的去除效率比前两种情况的高，如二沉池出水COD平均为81.2mg/L，沉淀出水COD平均为59.6mg/L，过滤出水的为36.1mg/L，符合回用水水质要求。
整个系统对COD的总去除率达到了55.5%，其中沉淀池对COD
的去除率为26.4%、过滤器对COD的去除率为29.1%，这说明沉淀和过滤对COD的去除作用相当，二者不可或缺。
因此，既要通过投加适量絮凝剂发挥沉淀池的沉淀作用，又要通过调整过滤器胶囊充水量等方式充分发挥过滤器的过滤作用。
3结语
①为使出水达到回用要求，整个处理系统在不同的二沉池出水水质时的运行条件不同，同时沉淀、过滤对浊度和COD的去除作用也不尽相同。
随着二沉池出水浊度的由小变大则对浊度和COD的总去除率也逐渐变大，但存在着低浊度情况下出水COD反而偏高的现象，其原因是通常二沉池出水具有非溶解性COD所占比例相对较高的特点，但在低浊度时水中悬浮物较少，而溶解性COD比例较大。
由于该处理系统只对悬浮杂质去除效率较高，而对溶解性物质几乎没有什么去除作用，所以如果二沉池出水浊度低时其COD值偏高，这势必造成过滤出水的COD值偏高。
②从理论上讲，初期水头损失大或水头损失增长过快都会影响过
滤器的经济运转和运行周期。
在实际运行中，过滤水头损失都有随着
运行时间的延长而逐渐增长的趋势，但纵观运行结果，25个过滤运行周期中有24个是以过滤出水浊度＞5NTU或运行时间过长而结束的，只有1个是以过滤水头损失达到0.080MPa为终点的。
③絮凝剂的投量直接影响回用水的成本，而从运行过程中也发现
无论二沉池的出水浊度在哪个范围，絮凝剂的投量都有一个最佳范
围。
④在二沉池出水COD值较大的情况下（与浊度高、低无关），有时
单靠调整絮凝剂的投量并不能完全保证回用水水质达标，这时投加少
量的阳离子聚丙烯酰胺能使水质有所改善。
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