PVA印染废水IC+芬顿二级处理初设方案.docx

PVA印染废水处理项目技术方案第一章 设计背景1 概述1.1 项目概述项目名称：PVA印染废水处理项目1.2 退浆废水特点退浆废水主要是印染厂里产生的一种废水，其水量较小，污染物浓度高，主要含有浆料及其分解物、纤维屑、酸、淀粉碱和酶类污染物，浊度大。废水呈碱性，pH值为12左右。用淀粉浆料时BOD、COD均高，可生化性较好；用合成浆料时COD很高，BOD小于5mg/L，水可生化性较差。根据与厂家的沟通交流，织物上浆工艺生产过程中采用的浆料为聚乙烯醇(PVA)，PVA呈白色、无臭、无味的纤维状结晶粉末，比重为1.311.34，目前国内外PVA聚合度在2004000 之间，由于PVA 带有很多羟基，是一种亲水性的高分子化合物，易溶于水。退浆废水处理起来难度很大，在环境中大量积累，使被污染的水体表面泡沫增多，粘度加大，影响好气微生物的活动，带来严重的环保问题。1.3 项目建设思路公司的生产环节产生两类废水，印染废水产生量为2000吨/天，COD浓度在1000mg/l左右，退浆废水产生量为300吨/天，COD浓度在30000mg/l左右。目前公司拥有一套完整的污水处理系统，可以满足印染废水2000吨/天的废水处理达标排放，但是剩余300吨/天的高污染废水仅通过IC塔的处理后加药并不能满足排放要求，需要进一步改造后排入园区污水处理厂。本工程建设在现有IC塔后进行，尽量利用现有的土地和构筑物。2 工程设计依据、原则和范围2.1 项目规模 工程建设规模：污水处理规模为300m3/d.。 2.2 设计依据 2.2.1根据业主提供的水质化验情况如下：CODNH3-NTPTN3250072.58.2114.6注：单位外为mg/L2.2.2污染物排放标准经与业主方沟通，本项目出水达到当地污水厂纳网标准即可，如下：CODNH3-NTPTN20020？?注：除PH无单位外，其余为mg/L2.1.3设计标准及规范本污水处理项目的设计、施工与安装必须执行国家的专业技术规范与标准。表3 设计标准及规范序号标准号标准名称1GB50335-2002工业企业总平面设计规范2DLGJ158-2001钢制平台扶梯设计规范3GB150-1998钢制压力容器4GBJ50014-2006室外排水设计规范5GBJ50013-2006室外给水设计规范6GB50335-2002污水再生利用工程设计规范7GBJ50015-2003建筑给水排水设计规范8GB50332-2002给水排水工程管道结构设计规范9JGJ/16-2008民用建筑电气设计规范10GB50068-2001建筑结构可靠度设计统一标准11GB50046-2008工业建筑防腐设计设计规范12CJJ31-89城市污水处理厂附属建筑结构设计规范13GB50108-2008地下工程防水技术规范14GB50087-2013工业企业噪声控制设计规范2.3 设计原则（1） 严格遵守国家有关环保法律法规和技术政策，确保各项出水指标均达到排放水质要求； （2） 为了实现污水处理站高效稳定运行和节约运行费用、工程投资的目的，将依据以下原则对污水处理工艺进行方案比较和选择。（3） 安全、高效、经济、能稳定达标；（4） 能耐冲击，符合进水水质波动较大的特点；（5） 根据进水水质、水量以及受纳水体的环境容量，综合考虑污水处理厂的实际情况，选择处理效果好，具有低能耗、低运行费、低基建费、操作管理方便、工艺成熟的污水处理。（6） 污水处理方案必须占地面积小，能有效地降低对周围环境的影响。（7） 结合实际情况，发挥工艺优势，合理利用资源和空间，尽量减少投资和占地面积；（8） 为未来污水站升级深度处理做充分考虑。第二章 印染废水处理系统针对PVA印染废水的实际情况，本工程在充分考虑了所有可能使用的工艺后，根据原水水质、出水要求和未来环保方向、业主方实际要求，做出最适合业主的选择。1 工艺选择1.1 物化法1、膜分离技术膜分离技术通过对废水中污染物的分离、浓缩、回收达到净化污水的目的，主要有微滤、超滤、纳滤和反渗透。膜分离法具有节能、无相变、操作简便、设备简单等优点，且能回收可再利用物质，已被证实在印染废水处理方面是切实可行的。退浆废水中的PVA 浆料若能回收利用，可节省资源和成本，创造经济效益，还能减轻废水处理的难度和减少排放量。微滤和超滤是基于筛分机理进行分离的，可以截留退浆废水中的悬浮粒子和大分子，但对水中的离子起不到分离的效果。在超滤过程中，液体在压力推动下流经膜表面，小于膜孔的小分子溶质及水透过水膜成为净化液，PVA 等大于膜孔的物质被截留，以浓缩液形式排出，调整PVA 浓缩液至合适的浓度后可重新用于退浆，净化液也可回用于退浆。膜分离技术是一种清洁生产技术，具有很好的环境和经济效益，但我国膜技术应用水平与世界先进水平尚有差距，急需开发高效分离膜和大型膜组器件。目前各种膜的性能尚不稳定，膜孔易堵塞，膜系统成本高，使用寿命短。故如何选取合适的膜、提高膜的性能、控制膜污染并降低成本是此法被广泛推行的关键。2、高级氧化技术高级氧化技术简称AOPs，其原理是运用电、光辐射、催化剂等在反应中产生活性极强的自由基(如羟基自由基OH)，通过自由基与有机化合物之间的加成、取代、电子转移、断键等，使水体中的大分子难降解有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成CO2 和H2O，接近完全矿化，从而使有机污水的CODCr 值大大降低，其对水中高稳定性、难降解的有机污染物尤为有效。高级氧化技术主要包括光催化氧化法、Fenton 类氧化法、超临界水氧化法等现已逐渐成为水处理技术研究的热点。（1）Fenton 类氧化法Fenton 试剂由亚铁盐和H2O2组成，在酸性条件下、Fe2+的催化作用下，H2O2分解产生OH，OH直接与废水中的污染物反应，将其降解为CO2、H2O 和无害物。由于H2O2分解机理与Fenton 试剂相似，故把UV+H2O2、UV+Fe2+ H2O2、H2O2+Fe2+O3、H2O2+UV+O3、H2O2+Fe2+UV+O3等统称为类Fenton 试剂。 根据工程经验，纺织印染废水和造纸废水可以不调酸直接进行芬顿法处理而达到较好的处理效果。用芬顿试剂处理废水的特点，一是反应启动快，反应在酸性的环境中，常温常压，条件温和；二是不需要设计复杂的反应系统，设备简单、能耗小。芬顿试剂氧化性强，反应过程中可以将污染物彻底地无害化，而且氧化剂H2O2参加反应后的剩余物可以自行分解掉，不留残余，同时也是良好的絮凝剂，效果好。（2）超临界水氧化法超临界水氧化法(SCWO)利用水在超临界状态下(374.3 ，临界压力22.05 MPa)的特性，使有机污染物和氧化剂(空气、纯O2和过氧化氢等)在超临界水中发生均相氧化反应，从而将其去除。SCWO 具有去除污染物彻底、出水直接回用及以固体形式回收无机盐等优点，但对于退浆废水来说，处理成本太高，难以普遍推广。（3）光催化氧化法光催化氧化法利用光照产生的能量，促使催化剂或氧化物发生能级跃迁，由此产生的自由基或空轨道具有强氧化性，可与废水中的有机污染物发生反应而达到去除污染物的目的。光催化氧化法具有反应快、效果好等优点，但是紫外光衰减快，催化剂流失量大。因此，开发应用化学性质稳定、廉价、无毒的光催化剂是其技术关键。（4）电化学法电化学法是直接或间接利用电解作用，把水中的污染物质去除或转化为无毒、低毒物质。电化学氧化具有污染物降解彻底，与其他方法兼容性好，易于控制等优点，但能耗和设备成本较高，限制了其推广。1.2 生化法1、高效降解菌法随着退浆废水中化学浆料数量和种类的不断增加，其可生化性越来越差。故选育和培养高效降解PVA的菌株或菌群成为重要研究方向。到目前为止，仅有Pseudomonas O-3 和Pseud omonas vesicularis var -povalolyticul PH能够单独降解它们各自筛选培养基中的PVA。研究者认为要靠单一微生物实现对PVA 的彻底降解是非常困难的，只有通过驯化混合菌群才能达到对这种高聚物的彻底降解，而PVA 的不彻底降解会造成PVA 降解酶的提取困难。因为当PVA 存在时，在提取过程中残余的PVA 会与蛋白质形成一种乳白色的凝胶状物质，使PVA 降解酶无法提取。PVA 降解酶产生菌种类不多，且培养周期长，酶活性不高，再加上提取不易，阻碍了PVA 降解酶在实际生产中的运用。2、厌氧/好氧生化法因分离、驯化高效降解菌降解PVA 的途径及生化机理尚需进一步研究，目前在实际处理含PVA 退浆废水中较多采用厌氧(水解酸化)、好氧生物技术或厌氧好氧联用。厌氧水解酸化使废水中包括PVA 在内的大分子和难降解有机物断链，并被细菌胞外酶分解为小分子有机物。在实际处理工艺中，悬浮和胶体状的难降解有机物水解成可溶性物质，提高了可生化性，从而提高了后续好氧处理效果和整个生物处理系统对PVA 等难降解有机物的去除效率。厌氧好氧生化法虽然对PVA 废水的整体COD 去除率可达80%以上，且投入和运行费用较低，但占地面积较大，需进一步研究。本工程经过IC塔处理完毕的废水，B/C大约在0.18左右，属于难生化废水，需要进一步处理后方可进行生化。5.3、二段厌氧与芬顿法的比较通过本公司对取回水样的化验和内部实验。实验条件下进行二段厌氧与芬顿法的去除率数据比较如下：COD氨氮B/CIC出水2047554.380.162二段厌氧1246636.200.224二段厌氧去除率39.1%33.4%芬顿法835047.060.276芬顿法去除率59.2%15.5%通过上表可以看出，针对此类污水，芬顿法的COD去除效果好于二段厌氧法，而且能够提高B/C到0.276，效果也好于二段厌氧法。但是芬顿法的氨氮去除效果较差，而且会带入盐分，根据实验数据，盐分由1200mg/l增加到1900mg/l，对生化处理没有太大的影响。需要指出的是，由于原料的原因，芬顿法在后期调碱过程中会产生泡沫，需要进行消泡处理。即使是采用二段厌氧法处理，在生化曝气过程中也会产生大量的泡沫，仍然需要进行消泡处理。2 废水处理流程通过技术考察和工程经验以及实验结果分析，本项目升级改造后的污水处理工艺流程图如下： 2.1 废水处理流程说明车间来水通过格栅拦截杂质后流入调节池，废水通过泵提升进入IC反应器中进行完全厌氧反应，废水在IC反应器中分别经过混合区、第1厌氧区、第2厌氧区、沉淀区和气液分离区，将部分污染物转化为甲烷等气体排出，并能够提高废水的可生化性。IC出水进入IC沉淀池，在沉淀池进行固液分离，污泥进入污泥浓缩池，上清液进入下一步处理系统。以上为现有污水处理系统内容，以下为升级改造的新增部分。IC塔出水上清液通过泵的作用打入芬顿反应器，通过Fe2+和H2O2d的共同作用产生OH，通过OH超强氧化作用对废水中的大分子有机物进行断链、破环处理，进一步提高废水的B/C。芬顿出水进入稳定池，完全释放未反应的H2O2并排泥。稳定池出水进入AO生化系统进行脱氮除磷、去除COD等污染物后排放二沉池，在二沉池进行泥水分离，上清液经絮凝沉淀后进入三沉池然后达标排入市政污水管网，进入园区污水处理厂。IC沉淀池、芬顿稳定池以及二沉池、三沉池产生的污泥均排入污泥浓缩池，污泥进行调理后通过叠螺污泥脱水机或板框压滤机处理后外运。3 参数确定3.1 芬顿反应器作用：去除部分有机污染物，并提高污水的B/C。结构形式：整体设备，碳钢防腐设备尺寸：DH=3.06.0m停留时间：HRT=120min有效容积：V有=40m3配套设备：1、FeSO4溶药储药一体化设备2、H2O2储药罐（也可以用吨桶）3、FeSO4加药计量泵4、H2O2加药计量泵5、管道混合器6、PAM溶药系统7、PAM加药螺杆泵8、NaOH储药罐9、NaOH加药计量泵10、中和反应搅拌罐11、pH在线监测仪表、流量计等3.2 芬顿稳定池作用：用于释放未反应完全的H2O2并沉淀铁泥等。结构形式：地上钢混结构池体尺寸：LBH= 6.06.02.4 m(+4.0m泥斗)表面负荷：q=0.35m3/m2h有效容积：V有=72m3泥斗容积：V泥=48m3配套设备：1、排泥泵2、消泡系统3.3 厌氧池作用：作为AO工艺的A部分，进行脱氮除磷。结构形式：半地上钢混结构池体尺寸：LBH=7.015.05.0m有效容积：V有=450m3停留时间：HRT=1.5d配套设备：1、潜水推流器 2台3.4 好氧池作用：作为AO工艺的O部分，进行有机污染物的去除。结构形式：半地上钢混结构池体尺寸：第一廊道：LBH= 7.011.04.5m第二廊道：LBH= 8.036.04.5m第三廊道：LBH= 7.036.04.5m有效容积：V有=2400m3停留时间：HRT=10d配套设备：1、潜水推流器 2台2、旋混曝气器 600组3、鼓风机 2台4、消泡系统 5、布气系统6、硝化液内循环系统3.5 二沉池作用：泥水分离。结构形式：半地上钢混结构池体尺寸： LBH= 6.012.02.4 m(+4.0m泥斗)有效容积：V有=144m3容积负荷：q=0.17m3/m2h配套设备：1、污泥回流系统2、排泥系统3.6 三沉池作用：泥水分离。结构形式：半地上钢混结构池体尺寸：LBH= 6.06.02.4 m(+4.0m泥斗)有效容积：V有=72m3容积负荷：q=0.35m3/m2h配套设备：1、絮凝加药系统2、排泥系统3.7 污泥浓缩及污泥脱水系统利用