危险废物处置中心废水预处理.docx
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危险废物处置中心废水预处理
危险废物处置中心废水预处理
某市危险废物处置中心主要接纳该市工业危险废物，包括重金属类废物、废酸、废碱、精馏残渣、有机树脂类废物（焚烧处理）、有机溶剂废物（焚烧处理）等。
共占地22.48×104m3。
填埋处置规模为10X×104t／a，项目采用地下刚性填埋库的建设方案，设计填埋容量7.3×104m3。
本文对处置中心废水预处理系统工程设计做简要介绍。
1水量、水质预测及排放标准
本处置中心产生的生产废水主要包括：
填埋库产生的渗滤液、各车间（预处理车间、存储仓库等）产生的冲洗废水及实验室废水等。
1.1废水水量
①渗滤液量。
渗滤液一般由两部分组成：
一部分为雨水进入填埋库形成渗滤液，另一部分为填埋废物自身含有的水分经压实流失产生渗滤液。
由于工程采用刚性方案（采用钢筋混凝土结构），填埋库上方设有钢结构雨棚，雨水不能进入填埋库形成渗滤液。
因此，填埋库产生的渗滤液主要是由填埋废物自身含有的水分经压实流出产生。
根据《危险废物填埋污染控制标准》（GB18595-2001）中规定：
入场填埋的废物含水率需低于85％。
符合入场要求的危险废物自身含水率较低，经碾压后水分流失不多。
因此，运行过程中产生的渗滤液量较少，保守估计，每天产生的渗滤液量约为1.0t。
②其它废水水量。
其它生产废水水量如下：
各车间的冲洗废水12.0t／d；实验室废水2.0t／d；共计14.0t/d。
危险废弃物处置中心产生的生产废水总水量为15t／d。
考虑20％的未预见水量，废水处理站的设计规模为18t/d，每天处理6h，每小时废水处理量为3t。
1.2废水水质预测及排放标准
填埋废物的组分非常复杂，很难精确估计渗漠液的水质。
但进入填埋场的危险废物都应符合《危险废物填埋污染控制标准》（GB18598-2001）中“危险废物允许进入填埋区的控制限值”，因此，以此限值作为渗滤液水质。
各车间冲洗废水及实验室废水主要以冲洗地面、设备及实验器皿的冲洗水为主，废水中含有部分重金属。
保守估计，除SS外，废水中污染物浓度为渗滤液污染物浓度的20％。
根据各生产废水的水量及水质，确定待处理生产废水水质见表1。
由表1可见，废水中有机污染物的浓度较低，但其中的重金属会对环境造成严重污染。
据业主要求，生产废水去除重金属后再外运处理。
处理后废水中重金属要求达到《污水综合排放标准》“第一类污染物最高允许排放浓度”及“第二类污染物最高允许排放浓度”三级标准。
因此，确定本废水处理工程去除的首要目标为重金属污染物。
表1 待处理废水设计水质
污染物
质量浓度/（mg·L-1）
污染物
质量浓度/（mg·L-1）
总汞
0.06
总镍
3.80
总铅
1.27
总砷
0.63
总镉
0.13
无机氟化物
25.33
总铬
3.04
氰化物
1.27
六价格
0.63
pH值
7-12
总铜
19.00
CODcr
76.00
总锌
19.00
BOD5
25.33
总铍
0.05
NH3-N
38.00
SS
106.67
2工艺流程
该废水中含有多种重金属，会对环境造成严重污染，是首要去除对象。
根据该水质特点，并考虑到水量较小，确定采用铁盐-石灰法处理废水。
该工艺具有工艺紧凑，易于管理等特点，流程见图1。
3主要构筑物及设备
主要构筑物见表2。
表2 主要构筑物
序号
名称
规模
结构
备注
1
调节池
HRT4d,有效容积80m3
钢筋混凝土结构
内壁采用防腐、防渗复合涂料
2
酸度调节池
HRT0.5h,有效容积为1.872m3
钢筋混凝土结构
3
还原反应池
HRT0.5h,有效容积1.8m3
钢筋混凝土结构
4
中和絮凝池
分3格，单格HRT0.5h，有效容积为1.728m3
钢筋混凝土结构
内壁采用防腐、防渗复合涂料
5
斜管沉淀池
表面负荷为1.0m3/（m2·h），沉淀时间为45min
钢筋混凝土结构
6
储存池
HRT5d
钢筋混凝土结构
7
重力浓缩池
浓缩时间
钢筋混凝土结构
8
污泥泵井
钢筋混凝土结构
与斜管沉淀池合建
9
压滤机房
9.3m×6.0m×3.5m
砖混结构
10
加药房
10.2m×6.0m×3.5m×
11
控制值班室
砖混结构
①调节池。
进水口处设置一格栅井，安装1台阶梯式格栅除污机，用于去除较大的悬浮颗粒。
为防止调节池中的悬浮物沉淀，在池底设置了2台潜水搅拌机。
调节池出水由潜水污水泵均匀打入酸度调节池。
潜水污水泵的启动和关闭通过浮球液位控制器控制。
②酸度调节池。
根据废水水质，在酸度调节池中投加H2SO4，将废水的pH值调节至3.0左右。
池中安装有ZJ—700型折桨搅拌机1套。
③还原反应池。
酸性废水自流进入还原反应池，在池中加入FeSO4,将六价铬还原三价铬，便于后续工艺的去除。
池中安装有ZJ—700型折桨搅拌机1套。
④中和絮凝池。
还原反应池出水自流进入中和絮凝池，中和絮凝池分3格：
第1格中加入NaOH，将废水的pH值调节至9.0左右，大部分重金属（包括Cr3+，Pb2+，Ni2+，Cu2+，Zn2+，Ba2+，Co2+，Fe2+,Fe3+等）生成氢氧化物沉淀；第2格中加入Ca（OH）2，将pH值调节至11.0-12.0左右，该pH值条件能够使在第1格未能形成沉淀的重金属形成氢氧化物沉淀，进一步提高沉淀絮凝性，并生成CaF2沉淀去除F-；第3格中加入PAM助凝剂，将细小的沉淀物絮凝成较大的絮状颗粒。
每格均安装了1套单层半高桨板搅拌机以加快反应速度。
⑤斜管沉淀池。
设计污泥斗贮存2d的污泥量，污泥的含水率为99.5％-98％。
斜管沉淀池的出水自流进入污水储存池，沉淀污泥采用排污泵排至污泥浓缩池。
⑥储存池。
储存在池中废水定期外运处置。
⑦重力浓缩池。
斜管沉淀池中的污泥通过排亏泵提升至污泥浓缩池，进行重力浓缩，浓缩后污尼含水率为98.0％—96.0％。
污泥浓缩池的上清液丑过不同高度的阀门控制，自流进入调节池。
污泥匝过螺杆泵提升至压滤设备进行脱水。
⑧污泥泵井。
安装有排污泵1台，将斜管沉定池中的沉淀污泥提升至污泥浓缩池。
⑨压滤机房。
设置1套DY500型压滤机。
⑩加药房设置了1套pH检测控制仪、1个硫唆加药罐、1套加酸计量泵、1套OPR氧化还原空制仪、1个FeSO4溶药加药罐、1台FeSO4投加十量泵、1套Ca（OH）2加药装置、1个NaOH溶窍加药罐、1台加碱计量泵、1套PAM配制投加系统。
药剂贮藏室的药剂贮量为15d。
⑾控制值班室。
设置1套组合式控制柜，对废水处理设备进行集中控制。
组合式控制柜设有各可控设备的开、停按钮及指示，同时实时显示调节池、污水储存池及污泥浓缩池的液位。
4 处理结果
本工程经初步运行，废水经预处理后，重金属达到《污水综合排放标准》“第一类污染物最高允许排放浓度”及“第二类污染物最高允许排放浓度”三级标准，出水水质祥见表3。
表3 处理后生产废水水质
污染物
质量浓度/（mg·L-1）
污染物
质量浓度/（mg·L-1）
总汞
0.049
总砷
0.49
总铅
0.09
无机氟化物
22.12
总镉
0.1
氰化物
1.15
总铬
1.04
pH值
7.3
六价格
0.48
CODcr
46.00
总铜
1.94
BOD5
19.93
总锌
1.89
NH3-N
13.27
总铍
0.005
SS
66.45
总镍
0.87
微电解-接触氧化法处理甲壳素生产废水
前言
甲壳素（chitin）亦称甲壳质、几丁质、明角质、壳多糖、聚乙酰氨基葡萄糖，是1，4-连接的2-乙酸氨基-2-脱氧-p-D-葡萄糖，其分子式（C8H13NO5）n，分子量（203.19）n，为白色至浅黄片状物，广泛存在于昆虫、甲壳纲动物外壳及真菌细胞壁中，是自然界中产量仅次于纤维素的天然多糖。
甲壳素的化学性质稳定，有一定的强度，此外还具有生物分解性，可被生物内的溶菌酶分解，与生物的亲和性好，无毒，但甲壳素水溶性差，只可溶于浓盐酸、硫酸、冰醋酸和78％－97％磷酸，几乎不溶于水、稀酸、碱、乙醇和其它有机溶剂。
由于具有生物适应性、吸湿性、保湿性、成膜性和通透性、凝胶性和粘稠性、絮凝性、金属络合性等特殊性质，使其被广泛应用于化工、医疗、农业、食品等领域[1]，但其生产废水的处理在国内一直是一大难题。
1甲壳素废水的特点
国内大多从蟹、虾壳中提取甲壳素，蟹、虾壳先经盐酸分解碳酸盐，氢氧化钠溶液脱蛋白质和脂肪，再经过脱色处理生产甲壳素。
由于生产工艺的特殊性，其排放废水的特点是PH特别低，Cl-浓度高，废水CODcr浓度波动大，一般的生物处理工艺对其很难有好的处理效果。
本文所研究的废水来源于浙江某甲壳素生产厂，其主要原料是蟹、虾壳，这些原料在进厂前，已由原料供应商作预处理，因此废水主要来源于甲壳素后期提取生产工艺，污染程度相对较轻。
废水水质见表1。
表1甲壳素废水水质
水量/（m3.d-1）
pH
CODcr/（mg.L-1）
Cl-（mg.L-1）
母液
1
2.0-3.0
12000-15000
6000-10000
其他废水
120
0.6-1.0
1000-1500
3000-6000
2微电解试验
为掌握微电解处理效果，我们先进行了实验室小试。
主要考察了微电解在不同的电解时间，对甲壳素废水的pH值，CODcr去除效果的影响，从而得出实际运行的最佳设计参数。
试验在烧杯内进行，先加入500mLPH为0.7、CODcr为3400mg/L的甲壳素废水，投加一定量的铁屑并鼓入空气，在不同的时间内取出水样，过滤后分别测试pH值和CODcr，测试结果见图1、图2，由图可知：
电解2h的CODcr去除率最高，但此时废水的pH值较低。
为减少后续中和反应的碱投加量，电解时间以6h为好。
实际工程中以此作为设计参数[2-5]。
3工程实例
3.1工程设计要求
设计处理规模150m3／d，设计进水水质：
pH为1.0，CODcr为1500mg／L，Cl-为5280mg／L。
出水要求达到GB8978－1996中的一级排放标准。
3.2工艺流程及设计参数
工艺流程如图3所示。
废水首先排放到微电解池，内置铁屑，进行微电解反应。
同时兼有调节池的作用，均衡进水水质、水量。
经电解反应后的废水用泵提升至中和池进行中和反应，投加石灰乳调节废水的pH值至8－9，经初沉淀后，上清液自流到A／O池的兼氧段进行兼氧生物处理，然后进人好氧段进行好氧生物处理。
接触氧化出水经二沉池沉淀后，经砂滤池过滤、活性炭吸附计量排放。
二沉池部分污泥回流至A／O池，剩余污泥和初沉池污泥排放至污泥池，经压滤机脱水后外运处置，滤液回流至集水池。
各主要处理单元的设计参数如下：
①微电解池HRT=6h；②中和反应池HRT＝15min；③初沉池设计表面负荷0.8m3／（m2·h）；④接触氧化池总HRT=52h，其中A段为16，O段为36h；⑤二沉池设计表面负荷0.6m3／（m2.h）。
3.3工艺特点
本工艺系统分为三个单元：
①预处理单元，采用微电解来提高废水的pH值，减少后续中和反应所需的碱投加量；同时去除部分CODcr，提高废水的可生化性。
为增强效果，鼓入空气进行曝气。
微电解出水经加碱中和使其达到生化处理对进水pH值的要求。
②生化处理单元，采用两段式生物处理去除大部分的CODcr，为提高生物处理单元的耐负荷能力和抗冲击能力，采用接触氧化法，分A段（兼氧段）和O段（好氧段）串联运行。
③后处理单元，采用砂滤和活性炭吸附对二沉池出水进行把关，去除主要由三价铁离子引起的色度、SS以及部分CODcr后排放。
3.4工艺调试运行结果
工程自2001年3月初开始工艺调试，调试初期往生化池内投加2t脱水干污泥，并一次性加入尿素、磷肥、葡萄糖和面粉等营养物质，闷曝2d后开始逐步进少量污水，同时继续投加大粪等营养物质。
经15d运作后，开始见到有污泥絮体生成，污泥沉降速度也明显增加。
但之后的近一个月内，进水水质一直波动很大，进水CODcr经常高达2000mg／L以上，最高时甚至超过10000mg／L。
同时由于操作工投加石灰乳量不当，生化进水pH值失控，在3.5－10范围内波动，致使A／O池内的微生物大量死亡，生化处理基本无处理效果。
随后我们及时进行了调整，控制生化池进水的pH值在8－9之间。
5月初重新投加污泥并驯化培养，至5月中旬填料上开始生物挂膜，出水水质明显改善。
至6月初出水已基本达标。
图4为调试后期集水池、生化池进水水质；图5为调试后期二沉池、总排口出水水质。
测试结果表明，生化处理单元（A／O两段）对CODcr平均去除率达83.3％。
4讨论
本工艺运行控制的要点主要是微电解出水中和反应pH值的把握，适应甲壳素废水的微生物的培养驯化及兼氧池、好氧池填料的生物挂膜。
4.1微电解的控制
为保证微电解的效果，首先要控制电解时间在6h左右；其次，由于电解反应不断的消耗铁、炭，所以需定期投加一定量的铁屑和焦炭加以补充。
同时进行曝气以增强处理效果。
4.2碱投加量的控制
废水进生化之前，必须采用加碱中和调节其pH值，这是关键的一步，是保证废水进后续生化处理的前提。
为此，必须根据微电解后废水的pH值以及进水量，来决定石灰乳投加量的多少。
为了尽可能多地去除微电解后的SS，并利用生成的Fe（OH）3絮体去除部分CODcr，必须控制中和池内的pH在8－9之间。
实际操作中石灰乳的投加量以此作为控制标准。
实践表明：
由人工控制PH很难稳定，最好采用pH自动调节系统。
4.3污泥培养驯化要点
污水站所用污泥取自杭州某城市污水处理厂二沉池后经脱水的剩余污泥，兼氧和好氧两池所接种的活性污泥量共计4t。
4.3.1温度和pH值
一般生化处理污泥培养为水温在23-30℃时最好，pH值不宜低于6.5或大于9.0，一般控制在8－9范围内。
4.3.2微生物的营养
调试过程中除定期添加含有微生物所需要的各种营养元素的生活污水（如大粪）以补充营养外，还应适当添加氮、磷以保证污泥的生长。
一般对氮、磷的需要量可根据。
w（BOD少）：
w（N）：
w（P）=100：
5：
1加以控制。
4.3.3溶解氧的控制
生化系统采用兼氧和好氧两个系统。
兼氧可采用间歇曝气方法，一般每日曝气8h以维持兼氧池DO为0.5mg／L左右，曝气的同时起到水力搅拌和兼氧生物膜的强制剥落更新作用；好氧则采用连续曝气方式，一般好氧池DO控制在2mg／L左右。
4.3.4进水方式
调试初期，生化系统所承受的水力负荷和有机负荷应低一些，否则容易造成污泥流失，影响填料生物挂膜的进行。
可采用连续和间歇两种方式交替进行调试。
调试过程中既不宜突然提高负荷，也不宜长期稳定在低负荷下运行，而应当在出水污泥浓度及CODcr去除率都较高的条件下按比例逐步增加进生化池的污水量，直至整个系统运行稳定。
5结论
采用微电解-接触氧化-过滤-吸附工艺处理甲壳素生产废水，经过半年多的工程实际运行，整个处理系统运行稳定，效果良好。
各项主要出水指标达到设计要求的排放标准。
由此可见，上述工艺在甲壳素废水处理实践中是可行的。
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