危廢處置廢水一般有毒有害成分較為復(fù)雜、污染程度較為嚴(yán)重、營(yíng)養(yǎng)比例失調(diào)、可生化性差，而且受物料 >
一、廢水處理站概況
某危廢企業(yè)廢水處理站位于廣東惠州某工業(yè)園區(qū)，主要處理該企業(yè)車(chē)間危廢加工利用過(guò)程中產(chǎn)生的廢水以及生活污水。廢水站設(shè)一套廢水處理系統(tǒng)，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為360m3/d，處理工藝為“Fenton+水解酸化+接觸氧化+MBR”。
危廢處置廢水污染物成分復(fù)雜，常含有大量鉻、鎳、銅、鋅等重金屬離子及鹽類(lèi)，對(duì)后續(xù)生化處理系統(tǒng)有毒害作用。因此，各危廢生產(chǎn)車(chē)間均對(duì)所產(chǎn)生廢水進(jìn)行物化預(yù)處理，將所含重金屬離子去除后再排入廢水站，而部分高鹽份廢水則經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶去除鹽份后，其微污染的蒸發(fā)冷凝水再排入廢水站生化處理。
廢水站處理廢水包括各危廢生產(chǎn)車(chē)間經(jīng)物化預(yù)處理廢水、三效蒸發(fā)器與MVR蒸發(fā)器冷凝水、生活污水、洗車(chē)廢水、車(chē)間地面沖洗水、廢氣噴淋廢水、初期雨水以及化驗(yàn)室廢水。不同危廢車(chē)間產(chǎn)生廢水水質(zhì)不同，根據(jù)廢水站處理工藝設(shè)置，將廢水收集為兩類(lèi)，一類(lèi)為COD濃度不太高，可直接進(jìn)行生化處理的;另一類(lèi)為COD較高，難以直接生化處理的，該類(lèi)廢水需收集到高濃廢水調(diào)節(jié)池經(jīng)Fenton處理后再入綜合調(diào)節(jié)池與其它廢水混合進(jìn)生化處理。其中需Fenton處理的高濃廢水包括：有機(jī)廢水、線路板污泥壓濾水及含油廢水等混合廢水。由于部分廢水含鹽份較高，經(jīng)混合后，綜合調(diào)節(jié)池廢水電導(dǎo)率高達(dá)到20000us/cm，鹽份含量約1.2%，屬于高鹽廢水。綜合調(diào)節(jié)池廢水水量一般蒸發(fā)冷凝水120t/d，高濃廢水經(jīng)Fenton處理后水量100t/d，其它廢水約100t/d。
實(shí)際綜合調(diào)節(jié)池廢水水質(zhì)與出水排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。
二、廢水處理工藝
2.1 工藝流程
廢水站具體工藝流程如圖1所示：從車(chē)間預(yù)處理后的有機(jī)廢水、線路板污泥壓濾水及含油廢水等高濃廢水進(jìn)入高濃廢水調(diào)節(jié)池，該類(lèi)廢水經(jīng)Fenton處理后，產(chǎn)生鐵泥排入儲(chǔ)泥池，上清液進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池與其它廢水混合。綜合調(diào)節(jié)池的污水經(jīng)曝氣攪拌混勻后，進(jìn)入水解酸化池。水解酸化細(xì)菌將污水中一些難降解大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為易降解小分子有機(jī)物，將一些不溶性有機(jī)物轉(zhuǎn)化為溶解性有機(jī)物，進(jìn)一步改善廢水的可生化性，以利于后續(xù)的好氧處理。水解酸化池出水流入接觸氧化池，生物接觸氧化兼有活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點(diǎn)，在鼓風(fēng)微孔曝氣狀態(tài)下，污水與填料上生物膜及活性污泥充分接觸，進(jìn)行好氧碳化及硝化反應(yīng)，有機(jī)物由好氧菌降解，聚磷菌吸收環(huán)境中的溶解性磷酸鹽。接觸氧化池出水在MBR膜池進(jìn)一步發(fā)生硝化反應(yīng)，MBR內(nèi)高濃度活性污泥可以加快氨氮和有機(jī)物的降解速率，而且利于增殖世代時(shí)間長(zhǎng)、絮凝性差的硝化菌，減少了硝化細(xì)菌的流失，加快硝化速率?；旌弦航?jīng)MBR膜組過(guò)濾，泥水分離后，污泥大部分回流至前端接觸氧化池，少量回流至水解酸化池，剩余污泥則排放儲(chǔ)泥池，經(jīng)板框機(jī)脫水后泥餅外運(yùn)處置。MBR產(chǎn)水則經(jīng)清水池達(dá)標(biāo)排放至廠外水體。
2.2 主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)
整個(gè)廢水處理站主要由綜合調(diào)節(jié)池、高濃廢水調(diào)節(jié)池、Fenton反應(yīng)池、斜管沉淀池、水解酸化池、接觸氧化池、MBR膜池及儲(chǔ)泥池等組成。
2.2.1 綜合調(diào)節(jié)池
全地下式鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸為14.1×12.0m，池深4.5m，有效水深4.0m。設(shè)計(jì)停留時(shí)間HRT=45h，配置污水提升泵1臺(tái)，功率P=1.5kW，流量Q=18m3/h，揚(yáng)程H=8m，池底布設(shè)穿孔曝氣管用于調(diào)節(jié)池的均質(zhì)。
2.2.2 高濃廢水調(diào)節(jié)池
半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸為7.0×3.6m，池深3.5m，有效水深3.0m。設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間HRT=15h，配置污水提升泵1臺(tái)，功率P=0.75kW，流量Q=6m3/h，揚(yáng)程H=5m，池底設(shè)穿孔曝氣管用于調(diào)節(jié)池的均質(zhì)。
2.2.3 Fenton反應(yīng)池
半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，共5個(gè)反應(yīng)池，分別為pH調(diào)節(jié)池、一級(jí)Fenton反應(yīng)池、二級(jí)Fenton反應(yīng)池，后pH調(diào)節(jié)池以及PAM絮凝反應(yīng)池。平面尺寸均為1.2×1.2m，池深3.5m，有效水深2.8m。設(shè)計(jì)處理量為5m3/h，設(shè)計(jì)停留時(shí)間HRT=0.8h。各池均設(shè)置攪拌器1臺(tái)，轉(zhuǎn)速30rpm，功率0.55kW。
2.2.4 斜管沉淀池
半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸6.0m×2.0m，池深3.5m，分為2格泥斗排泥，斜管采用I80PVC材質(zhì)蜂窩填料，填料面積為8m2，表面負(fù)荷為0.63m3/m2•h，有效HRT=3.0h。
2.2.5 吹脫池
半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸2.0m×1.0m，池深3.5m，有效停留時(shí)間1h，池底布設(shè)穿孔曝氣管，用于曝氣吹脫去除水中殘留的H2O2，出水流入綜合調(diào)節(jié)池。
2.2.6 水解酸化池
半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，7.0m×5.0m，池深4.5m，有效容積V=144m3，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間HRT=9.6h，設(shè)置I150×100mm、H=2.5m組合生物填料87.5m3，池底設(shè)潛水?dāng)嚢杵?臺(tái)，功率1.5kW，葉輪直徑260mm，轉(zhuǎn)速980rpm。設(shè)計(jì)污泥濃度1000mg/L。
2.2.7 接觸氧化池
半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，分為兩級(jí)兩格，平面尺寸8.0m×7.0m，池深4.5m，有效容積V=224m3，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間HRT=15h，設(shè)置φ150×100mm、H=2.5m組合生物填料140m3。池底布設(shè)盤(pán)式微孔曝氣器135套，配套曝氣羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)(1用1備)，功率P=7.5kW，風(fēng)量Q=7.68m3/min，風(fēng)壓P=49KPa。設(shè)計(jì)污泥濃度3000mg/L。
2.2.8 MBR池
半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸3.4m×3.4m，池深4.5m，設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間HRT=3h，池內(nèi)設(shè)置1套MBR膜組件PVDF，MBR膜片共56片，實(shí)際膜面積1120m2，設(shè)計(jì)膜通量Q=15L/m2.h，膜組運(yùn)行方式產(chǎn)9min停1min，設(shè)計(jì)產(chǎn)水流量Q=15m3/h;膜產(chǎn)水泵功率P=1.1kW，Q=20m3/h，揚(yáng)程H=10m;膜反洗泵功率P=2.2kW，Q=20m3/h，揚(yáng)程H=10m;膜吹掃風(fēng)機(jī)功率P=7.5kW，風(fēng)量Q=2.0m3/min，風(fēng)壓P=49kPa。設(shè)計(jì)污泥濃度5000～8000mg/L。
2.2.9 儲(chǔ)泥池
半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，平面尺寸3.4m×3.4m，池深4.0m，池底設(shè)置泥斗，有效容積30m3。
2.2.10 清水池
全地下式鋼混結(jié)構(gòu)，清水池平面尺寸3.0m×2.0m，池深3.0m，有效池容16.2m3，清水池主要用于MBR膜反洗。
三、主要工藝調(diào)試
3.1 Fenton反應(yīng)系統(tǒng)調(diào)試
Fenton反應(yīng)是通過(guò)投加H2SO4調(diào)節(jié)污水pH后加入FeSO4，并投加H2O2，在常溫常壓下生成足量的羥基自由基，將大分子有機(jī)物、苯環(huán)、雜環(huán)類(lèi)物質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞，提高廢水的可生化性;同時(shí)通過(guò)絮凝沉淀分離，進(jìn)一步去除水中殘留的重金屬離子。
廢水站收集的全部高濃廢水量約100m3/d，略低于Fenton反應(yīng)池設(shè)計(jì)處理規(guī)模120m3/d。其水質(zhì)濃度為：pH6～8，COD800～1200mg/L，BOD80～120mg/L，NH3-N60～100mg/L，電導(dǎo)率20000～25000us/cm。調(diào)試工作從Fenton反應(yīng)小試模擬生產(chǎn)運(yùn)行情況開(kāi)始，通過(guò)小試確定了反應(yīng)參數(shù)后再放大到生產(chǎn)調(diào)試。通過(guò)小試對(duì)最佳運(yùn)行工況探究，確定Fenton反應(yīng)最佳的H2O2投加量、FeSO4投加量、pH和反應(yīng)時(shí)間等。經(jīng)多次小試與生產(chǎn)試驗(yàn)，最終確定該類(lèi)廢水Fenton反應(yīng)pH為3.2～3.6，反應(yīng)時(shí)間40～50min，F(xiàn)eSO4與H2O2投加量摩爾比為1.3∶1，H2O2投加量與COD去除質(zhì)量比為1.5∶1時(shí)，去除該類(lèi)高濃廢水COD的效果最佳，成本較省且滿(mǎn)足后續(xù)生化要求。Fenton反應(yīng)后投加液堿至pH8.5左右時(shí)，斜管沉淀池絮凝沉淀效果最好且能滿(mǎn)足后續(xù)生化對(duì)pH的要求。因此，調(diào)試按5m3/h處理水量運(yùn)行時(shí)，根據(jù)試驗(yàn)確定的反應(yīng)條件，控制計(jì)量泵投加20%FeSO4溶液流量為118L/h，30%H2O2投加量流量為17.5L/h，F(xiàn)enton反應(yīng)平均進(jìn)出水水質(zhì)如表2所示，COD去除率達(dá)到63%，B/C比從9%提高到24%以上，基本達(dá)到預(yù)期效果，滿(mǎn)足后續(xù)生化處理要求。
3.2 生化系統(tǒng)調(diào)試
在生化系統(tǒng)調(diào)試前，整個(gè)污水站池體及各設(shè)備設(shè)施達(dá)到正常運(yùn)行條件，全線聯(lián)動(dòng)試車(chē)正常。根據(jù)調(diào)試安排，為加快生化調(diào)試進(jìn)程，確定了從附近市政生活污水廠取新鮮活性污泥直接投入系統(tǒng)進(jìn)行培養(yǎng)的思路。因高鹽廢水對(duì)微生物的活性有抑制作用，但微生物通過(guò)適度馴化可以抵制鹽的毒性影響?？紤]到市政污泥不能馬上適應(yīng)該類(lèi)高鹽廢水，先確保調(diào)試初期生化系統(tǒng)內(nèi)為含鹽較低類(lèi)廢水，電導(dǎo)率控制在5000us/cm左右。待活性污泥適應(yīng)環(huán)境后再逐漸提高進(jìn)水含鹽量進(jìn)行馴化。
2018年4月21日，正式開(kāi)始生化培菌操作。取市政污水廠二沉池底含水率98%的污泥40t，其中10t均勻投入水解酸化池，30t均勻投入兩級(jí)接觸氧化池內(nèi)。根據(jù)廢水中碳氮磷比例失調(diào)的實(shí)際情況，首先在水解酸化池與接觸氧化池內(nèi)分別投加葡萄糖作為補(bǔ)充碳源，投加磷酸二氫鈉作為補(bǔ)充磷源，滿(mǎn)足水解酸化池內(nèi)廢水C∶N∶P達(dá)到200∶5∶1，接觸氧化池內(nèi)廢水C∶N∶P達(dá)到100∶5∶1。池內(nèi)攪拌器、鼓風(fēng)曝氣以及污泥回流泵等設(shè)備全開(kāi)，系統(tǒng)開(kāi)始內(nèi)循環(huán)運(yùn)行，對(duì)活性污泥進(jìn)行馴化和加快生物填料掛膜。連續(xù)悶曝24h后，開(kāi)始以2m3/h流量連續(xù)進(jìn)出水，同時(shí)對(duì)進(jìn)水補(bǔ)充適量的碳源及磷源，保持C∶N∶P=100∶5∶1。連續(xù)運(yùn)行2d后，組合填料顏色由白色轉(zhuǎn)為泥黃色，填料上開(kāi)始出現(xiàn)膠狀薄生物膜，隨后增加進(jìn)水流量到4m3/h，連續(xù)運(yùn)行2d，并逐漸增加進(jìn)水量到8m3/h、12m3/h。隨著培菌的進(jìn)行，組合填料掛膜生物量逐漸增加，混合液中污泥濃度也逐步增長(zhǎng)。而MBR膜組運(yùn)行調(diào)試則保證2m3/min曝氣風(fēng)量，同時(shí)確保膜池污泥回流比達(dá)200%～300%，加大膜池內(nèi)污泥流動(dòng)，減小膜池積泥對(duì)膜絲的影響。
污泥馴化掛膜階段的工藝控制要點(diǎn)，確?？刂莆勰嗷亓髁?，因MBR膜組件正常運(yùn)行必須保證污泥回流比200%～300%，為減少回流硝化液對(duì)水解酸化環(huán)境的影響，提高接觸氧化池回流比，間歇對(duì)水解酸化池回流，確保水解酸化池DO低于0.3mg/L。鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行控制確保一級(jí)接觸氧化池末端DO為2.0mg/L左右，二級(jí)接觸氧化池末端DO為3.0～4.0mg/L。污泥全部在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)，不外排泥。
到5月15日，生化系統(tǒng)按進(jìn)水量12m3/h連續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行情況基本穩(wěn)定。出水各項(xiàng)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果顯示除NH3-N外，COD、BOD5、總磷與SS均已實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，NH3-N從120mg/L下降至10mg/L以下，生物填料掛膜情況良好，接觸氧化池內(nèi)污泥濃度達(dá)到1500mg/L，基本確定掛膜完成。開(kāi)始對(duì)進(jìn)水增加高鹽廢水，逐漸將電導(dǎo)率提高到8000us/cm、12000us/cm、15000us/cm、18000us/cm，最后達(dá)到20000us/cm。按微生物的適應(yīng)能力，根據(jù)出水水質(zhì)判斷，連續(xù)運(yùn)行5～7d提高一次進(jìn)水電導(dǎo)率，有步驟地完成微生物對(duì)高鹽水的馴化。
掛膜馴化期間，通過(guò)鏡檢密切觀察曝氣池中微生物相的變化;同時(shí)進(jìn)行進(jìn)、出水水質(zhì)及反映活性污泥性能指標(biāo)的測(cè)定。隨著培菌時(shí)間的推移，水解酸化池與接觸氧化池生物填料上逐漸出現(xiàn)呈密實(shí)灰褐色的生物膜，鏡檢微生物種類(lèi)也逐漸豐富，同時(shí)接觸氧化池內(nèi)混合液SV30也逐漸地升高，出水水質(zhì)效果明顯越來(lái)越好。
四、運(yùn)行效果
廢水站的調(diào)試工作于2018年4月21日開(kāi)始，截止到2018年6月30日，整個(gè)系統(tǒng)按設(shè)計(jì)處理量80%進(jìn)水量12m3/h連續(xù)運(yùn)行，水解酸化池與接觸氧化池掛膜情況良好，接觸氧化池中的污泥SV30達(dá)到20%，污泥濃度達(dá)到2500mg/L。從6月26日—30日平均化驗(yàn)檢測(cè)水質(zhì)結(jié)果看(如表3所示，其中進(jìn)水指綜合調(diào)節(jié)池混合廢水)，出水各項(xiàng)指標(biāo)均穩(wěn)定達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
五、結(jié)語(yǔ)
(1)污泥培養(yǎng)與生物掛膜采用性狀良好的新鮮活性污泥作為接種菌種，能大大縮短培菌過(guò)程，加速掛膜馴化過(guò)程。
(2)危廢企業(yè)廢水往往碳氮磷比例失調(diào)，培菌階段應(yīng)投加碳源與磷源，以加快微生物的培養(yǎng)。正常運(yùn)行階段，只需維持污泥正?；钚裕瑫r(shí)考慮處理高氨氮廢水需維持較長(zhǎng)泥齡，可以適當(dāng)減少碳源與磷源的投加比例。
(3)污泥回流比的控制影響到處理效果的好壞。為確保水解酸化池的厭缺氧環(huán)境，MBR膜池的硝化液可控制為間歇回流，維持水解酸化池內(nèi)正常的微生物量即可。
(4)對(duì)于含高鹽廢水的污泥馴化，應(yīng)逐漸提高廢水中鹽含量來(lái)提高微生物的適應(yīng)性。正常運(yùn)行時(shí)，廢水含鹽量的較大波動(dòng)均會(huì)抑制微生物活性，導(dǎo)致出水水質(zhì)不穩(wěn)定。
(5)理論上1mg的NH3-N消耗7.14mg的堿度(以CaCO3計(jì))。針對(duì)此類(lèi)高氨氮污水處理，為維持接觸氧化池硝化細(xì)菌的活性，促進(jìn)硝化反應(yīng)的充分進(jìn)行，應(yīng)及時(shí)均勻投加純堿，保證水中硝化反應(yīng)所需的堿度，可控制接觸氧化池末端pH在6.6以上。
(6)由于危廢企業(yè)廢水成分復(fù)雜，含鹽量較高，氯離子濃度都在2000mg/L以上，易影響COD測(cè)定結(jié)果，應(yīng)采取氯氣校正法對(duì)該類(lèi)高氯廢水進(jìn)行COD檢測(cè)，確保水質(zhì)數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)運(yùn)行。
經(jīng)過(guò)2個(gè)多月的調(diào)試運(yùn)行，廢水站各處理單元連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，工藝參數(shù)穩(wěn)定，出水各指標(biāo)達(dá)標(biāo)。實(shí)踐表明：“Fenton+水解酸化接觸氧化+MBR”工藝處理該危廢企業(yè)廢水，處理效果良好，出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。( >
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