（环境工程专业论文）某企业两片罐废水处理站的设计与实践.pdf

浙江大学硕士学位论文摘要 摘要 两片罐生产过程中产生的生产废水含油高、酸性大、可生化性差，废水中含 有氟离子，其与无机酸或者无机盐混合，使废水难以处理达标。设计一套运行成 本较低、处理效果较好的废水处理工艺，是两片罐行业急需解决的问题。某企业 主要生产铝质两片罐，生产过程中产生洗涤废水以及洗灌过程中产生乳化液废 水，其主要污染物为c o d c ，、石油类、硫酸盐、磷酸盐、f 等复合污染物，且洗 涤废水可生化性较差( b o d 5 c o d c r o 2 ) 、酸性大，乳化液废水含油量高、流动性 差。本文从两片罐废水处理的工艺选择、工程设计、施工、设备安装等实际应用 需求出发，设计了一套废水预处理系统。 通过对该企业两片罐废水水质分析，在充分比较现有两片罐废水预处理技术 的基础上，提出了乳化液废水和洗涤废水的预处理方案。对乳化液废水采用3 0 硫酸酸化破乳联合高效油水分离器的预处理方法，并通过试验确定破乳最优p h 为2 ；对洗涤废水和破乳后的乳化液废水采用两级p h 调节处理工艺：1 ) p h 一 级调节，利用c a c 0 3 滤床将废水p h 调至4 o 5 o ，同时废水中的氟离子、硫酸 根与c a c o ，滤床释放出的钙离子反应生成氟化钙及少量硫酸钙等沉淀而去除， 由于c a c 0 3 滤床采用上流式滤床，反应剧烈，产生的沉淀在c 0 2 气体的作用下 随水流出滤床，进入下一级反应系统，不会沉积在c a c 0 3 滤床表层而影响钙离 子的释放。2 ) p h 二级调节，通过加n a o h 溶液将p h 调至7 0 9 0 ，再投加高分 子絮凝剂p a c 和p 纵，进一步强化沉淀效果，加速泥水分离及细小颗粒浮油的 去除。 对某两片罐企业废水处理站进行了详细的技术方案论证、工艺设计、工程投 资估算和效益分析，并成功的建设了废水处理站。 试运行结果表明，两片罐废水处理工艺可使c o d c ，、f 、石油类、硫酸盐和 磷酸盐的去除率分别在5 0 、8 8 、9 1 5 、9 4 及3 8 以上，均能达到( ( 污水综 合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中的三级标准，废水处理成本为2 5 9 元r n 3 废水。 废水处理工艺设计合理，抗冲击能力强、能够连续自动运行、工艺可靠、技术经 济可行，具有重要的实践意义和推广价值。 关键词：两片罐，乳化液废水，洗涤废水，除油，废水站设计 i i 浙江大学硕士学论文 a b s t r a c t a b s t r a c t w a s t e w a t e rf i r o mt 、v o p i e c e - c a np r o d u c t i o nh a st h ec h a r a c t e r i s t i c so fh i g ho i l ， 1 a 曙ea c i d i 劬p o o rb i o d e g r a d a b i l i t ) ra 1 1 dc o n t a i l l i n gf ，i i l c r e a s i n gt l l ed i 伍c l l l t ) ro f 、a s t e w a t e rp r e 仃e a t m e m i th a sb e e nap r o b l e mu 唱e n tt ob es o l v e dt 0d e s i g l las e to f w a s t e w a t e r 仃e a t m e n tt e c l l l l o l o g ) ，w i ml o w o p e r a t i o nc o s t a n dl l i g h 仃e a ：t i l l e n t e 伍c i e n c y e m u l s i f i e dw a s t e w a t e r 锄dw a s k n gw a s t e w 砷e ra r ep r o d u c e d 丘o ma 觚o - p i e c e c a nm a i l u f a c t u r i l l ge n t e 印r i s e t h em 旬o rp 0 1 l u t a i l t sa r ec o d c r ，f ，o i l ， s 0 4 2 。，p 0 4 3 a i l ds oo n t h ew a s 妇培w a s t e w a t e rh a sp o o r b i o d e g r a 蛐i l i 够a i l dl a r g e a c i d i t ) ，n ee m u l s i f l e d 、糯t e w a t e rh a s1 1 i 曲o i la n dp o o rm o b i l i 够i nt h i sp a p e r ，as e t o f 铆。一p i e c e - c a np r o d u c t i o n w a s t e w a t e r s y s t e m i s d e s i g n e df o r嘁w a t e r p r e t r e a t m e n ta c c o r d i n gt o 也ep r a c t i c 甜r e q u i r e m e 北 s u c ha s p r o c e s ss e l e c t i o i l ， e n g i l l e e 而鸩d e s i g i l ，c o n s t r u c t i o i l ，e q u i p m e n tm s t a l l a t i o n a c c o r d i n gt o t l l ew a s t e w a t e rq u a l i t ) ，a 1 1 a l y s i sa r l d c o m p a r a t i v ea n a l y s i so f e x i s t i n gw a s t e w a t e rp r e 仃e a _ t l n e n tt e c h n o l o g y ，t l l ep r e 仃e a t m e n tp r o c e s so fe m u l s i f i e d w a s t e w a t e ra n dw a s h i n gw a s t e w a t e r 丘o mt w o p i e c e c a np r o d u c t i o ni sp u tf o r w a r d 1 1 1 ea c i d i f i c a t i o nd e e r n u l s i f i c a t i o na n dl l i 曲e 伍c i e n c yo i l - w a t e r s e p 蹦n o rw e r e a d o p t e dt op r e t i e a te m u l s i f i e dw a s t e w a t e r t h eo p t i m u mp ho b t a i n e dn u o u g ht e s t si i l a c i d i f i c a t i o nd e e m u l s i f i c a t i o ni s2 1 o i le l i n l i n a t i o n - i l e u 仃面i z a t i o n - p r e c i p i t a t i o n i n t e g r a t e dr e a c t o r ，c o n t a i l l i n gt w o s t a g ep ha d j u g n i l e n ts y s t e m ，w a sa d o p t e dt o r e m o v ec o m p l e xp 0 1 l u t a l l t sa n dn o a t i i l go i lb e a d sb yt h ea d d i t i o no fn o c c u l 锄临t h e p hv a l u ei sa d j u s t e d 舶m4t 05b yc a c 0 3f i l t e ri l lm ef i r s ts t a g ep ha d j u s n i l e n t s y s t e m f a n ds 0 4 2 。a r er e m o v e db yp r e c i p i t a t i o nw h e nr e a c t e d 诵t l lc a 2 + n e s u d 沁eo fc a c 0 3f i l t e r 、v o n tc o v e r e db yp r e c i p i t a t i o na s l ec a c 0 3f i l t e ru s e s u p n o wf i l t e r n l ep h 砌u ei s 砌u s t e dt o7t o9b ys o d i u i l lh y d r o x i d es o l u t i o ni nt h e s e c o n d 鼬唱ep ha 由u s t m e n ts y s t e m a n dt l l e nm ep 0 1 y m e rf l o c c u l a n t sa r ea d d e dt o s t r e n 咖e nt l l es e d i m e n t a t i o ne 仃e c t ，a c c e l e r a t 堍t h es 印a r a t i o no fm u da 1 1 dw a t e ra n d t h er e m o v a lo ff i n ep a r t i c l e s t h ed e t a j l e dt e c h i l i c a j p r o p o s a l ，p r o c e s s i i l gd e s i g 玛e s t i i i l a t i o no fp r o j e c t i i l v e s 缸1 1 e n ta i l db e n e f i ta i l a l y s i sh a db e e nc a 玎i e do u t ，a r l dt h ew a s t e w a t e r 仃e a 缸n e n t i 浙江大学硕士学论文 w a sp l 锄t e d t h ee x p e r i m e n t a lr e s u h so fw a s t e w a t e rf r o mt 、o - p i e c e c a i lp r o d u c t i o ns h o wt h a t r e m o v a lr a t eo fc o d c r ，f ，o i l ，s 0 4 2 。柚dp 0 4 3 。w a so v e r5 0 ，8 8 ，9 1 5 ，9 4 趾d38 ，r e s p e c t i v e l y t h ee m u e n tq u a l 时c a l la c m e v et l l et h j r dc l a s sc r i t e 曲 s p e c i f i e d i n t 1 1 e d e m a n do f i n t e g r a t e d w a s t e w a t e r d i s c h a r g e s 切n d 砌 ( g b 8 9 7 8 - 19 9 6 ) ，a 1 1 dm ec o s to f 也ep r e 仃e a t i i l e n ti s2 5 9m l a l l m t h e 讹a t m e n t p 1 o i c e s s i n g i sr e a s o n a b l e 甜l de f f e c t i v e f o r 也e p r e 臼e a n l l e n to f 帆o - p i e c e - c a n p r o d u c t i o n 、 ，a s t e w a t e r ，a n dc a i lb e 印p l i e da sam o d e lp r 巧e c t k e y w o r d s ：锄，o - p i e c ec a n ；e m u l s i f i e dw a s t e w a t e r ；、v a s l l i n gw a s t e w a t e r ；o i l r e m o v a l ；d e s i g no fw a s t e w a t e r 订e 锄e n tp l a n t 浙江大学硕士学位论文致谢 致谢 本论文得到国家水体污染控制与治理科技重大专项项目 ( 2 0 0 8 z x 0 7 1 0 1 0 0 6 0 9 、2 0 1 l z x 0 7 1 0 1 0 1 2 0 0 8 ) 的资助。 本论文是在导师赵伟荣副教授的悉心指导下完成的，在两年半的学习生涯 中，我始终得到赵老师的精心指导和关怀。论文选题、设计方案的确定、论文的 修改和定稿等都倾注了大量的心血和精力。导师精深、渊博的专业知识，开阔的 思路，严谨的治学态度和诲人不倦的师德将使我终身受益。这两年多，导师的言 传身教不仅在学业上，更是在为人处事方面和人生追求方面给予我莫大的教导和 启示，是我对未来的生活和工作充满了信心和期望。在此，谨向赵老师表示最崇 高的敬意和最衷心的感谢! 此外，感谢校外导师周威明老师的悉心指导与付出，通过校外导师在实践方 面的引导，培养了我把专业知识应用到实际工作中的能力，在校外导师的指导下， 我不仅圆满完成学习任务，而且丰富了社会阅历，使我受益匪浅。同时，周老师 也为本论文的完成提出了宝贵意见，使我能更好地完成论文。在此，谨向周老师 表示最真挚的谢意! 最后感谢我的父母和家人，在漫长的求学道路上，是他们的默默支持和无私 奉献是我一直走到了今天，他们的爱是我不断前进的动力，是我战胜一切困难的 精神支柱。 最后，再次向关心和帮助本人的老师、同学、朋友及亲人表示最衷心的谢忱。 任大庆 2 0 1 2 年3 月 浙江大学硕士学位论文1 绪论 1 绪论 1 1 我国两片罐行业现状及发展 铝质两片罐因其质量轻、保质期长、携带方便、不易腐蚀，回收性好等优点， 被大量用作饮料、果汁等食品的包装材料，促进了我国两片罐行业的迅速发展【1 1 。 2 0 1 0 年我国铝质两片罐产量约1 8 0 亿只，2 0 1 1 年产量约2 0 0 亿只。目前，我国人均 铝质两片罐消费量很低，仅为美国的1 8 0 左右，我国两片罐市场发展空间巨大， 市场前景广阔。 我国铝质两片罐市场发展存在如下几方面的问题：1 ) 废弃两片罐回收率较 低，浪费现象严重；2 ) 竞争力不强，创新不足；3 ) 产业集中度较低，难以形成 规模效应。4 ) 铝质两片易拉罐生产能力过剩，但缺乏生产优质高档两片罐产品 的能力。能生产体积小、罐型超薄、精品罐的企业极少，而且罐型品种单一，难 以满足包装行业进一步发展的要求，制约了我国铝质金属包装行业的发展。5 ) 我国两片罐生产废水处理率不高，废水回用率更低【2 】。 1 2 两片罐生产工艺 铝质两片易拉罐罐体的主要制造工艺流程如图1 1 所示。 o 。一- _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ - _ - - _ _ _ jl _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。o 。一o 。一 区巫h 至巫h 至 吲兰竺卜 图1 1 铝质两片易拉罐制造工艺流程 由图1 1 分析可知，模具加工应用于冲杯、罐体成形、修边、缩径、旋压缩 径工序，整个两片罐制造工艺流程，落料、拉伸和罐体成形工序与模具加工是 关键工序，其工艺水平的高低直接影响铝质两片罐的质量和生产成本【3 1 。 随着铝质两片罐生产企业封缝机械技术的不断发展与进步，以及生产效率的提 高，两片罐罐身铝材和罐盖铝材厚度均大幅度降低，两片罐加工精度提高到微米 级，使铝质两片罐实现轻量化，并降低生产成本【4 ，5 1 。 浙江大学硕士学位论文1 绪论 1 3 两片罐废水的来源与特性 1 3 1 废水来源及特性 两片罐生产过程中落料、拉伸、罐体成型和清洗等加工工序会产生大量生产 废水以及洗灌过程中会产生少量乳化液废水，废水中的主要污染物为c o d c ，、表 面活性剂、石油类、悬浮物、硫酸、f - 等，其中洗涤废水具有可生化性较差 ( b o d 5 c o d c r o 2 ) 、乳化液废水具有含油量高、流动性差等特点，废水达标处 理难度较大【6 捌。 ( 1 ) 乳化液废水的处理方法 两片罐生产工序中拉伸机、输送带、冲压机、冷却液过滤机和清洗过程会产 生乳化液废水，该废水具有有机物浓度高、含油量高、流动性差、产生量少但污 染强度大等特点，若处理不当，不仅污染水体，而且危害动植物及人类健康【1 0 】。 破乳除油是乳化液废水处理的关键，常用的破乳方法有化学破乳、物理破乳和生 物破乳等。化学破乳法即利用化学破乳剂法取代吸附在油水界面上的天然乳化 剂，降低界面膜的弹性和粘性，加速液滴的凝聚。乳化液破乳过程为絮凝、膜排 水、聚结、相分离等，其中絮凝是可逆的，聚结是不可逆的，聚结成团的液滴聚 集成一个大液滴，使液滴数目减少，最终导致油水界面膜破裂。化学破乳剂破乳 最大的特点是专一性强。化学法由于设备简单，投资小，效果稳定，目前被广泛 应用。物理破乳分离机理是通过对乳化液废水施加外力或依靠乳化液内部分子之 间的作用力，破坏分散相液滴的界面膜，导致油水界面膜破裂，从而使水滴重新 聚结成较大液滴，促使其沉降，最终使油水分离。生物破乳法是通过往乳化液废 水中加入生物发酵培养液使油水分离的方法。但生物法破乳菌的培养成本高 【l l - 1 3 1 。 目前乳化液处理工艺有生化法、重力及机械分离法、气浮法、絮凝法、吸附 法、电解法、过滤法，以及膜分离法、磁吸附分离法、声波、微波和超声波技术、 电脱分离法、人工湿地技术等【1 舢16 1 。 1 1 生化法 生化法是利用微生物将废水中有机污染物降解变成简单的无机物，达到净化 污水的目的。生化法适用于乳化液废水，但该法对水质变化和冲击负荷较低，易 产生污泥膨胀等缺点，且生化处理的效果受废水中含油物质的种类影响极大。 浙江大学硕士学位论文1 绪论 此，需要针对乳化液废水应进行分离筛选优势菌种，并对传统的活性污泥法进行 改进。且该法占地大、运行费用较高，实际应用受到一定限制。 2 1 重力及机械分离法 该法是在重力场中利用油水密度差或在机械设备中利用相对密度差进行分 离。其分离速度取决于油珠颗粒的大小、油与水的密度差、流动状态及流体的粘 度。常用的设备有隔油池。 3 1 气浮 气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体，粘附浮油颗粒，使油滴上浮到 水面，实现油水分离的操作过程。目前该法已被广泛应用于石油化工废水、油田 废水等的处理，但能耗高，构造复杂，维修与保养困难。 4 1 物化+ 生化 该法适用于大多数乳化液废水的处理，具有适应性强，出水水质好的优点； 但运行管理复杂，对操作人员要求高。见工艺流程图1 2 。 破乳剂絮凝剂 0j 乳化液调节池+ 油水分离器气浮处理机曝气生物炭过滤装置 污泥外运一压滤机_ j 图1 2 物化+ 生化法工艺流程图 5 1 膜分离法 膜分离法是主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透等。此方法具有操作简单、分 离效果好、可回收油等优点，但在实际应用中存在膜污染严重、不易清洗、运行 费用高等缺点。 5 1 磁分离法 该法通过采用磁性物质作为载体，利用油珠的磁化效应，将磁性颗粒与乳化 液废水相结合，使乳化油吸附在磁性颗粒上，再经由分离装置，将磁性物质及其 吸附的油留在磁场中，从而达到油水分离的目的。此法具有除油效率高、能耗低、 易操作、无二次污染和成本低等优点，已在钢铁废水、印染废水和电镀废水处理 等方面取得了不少应用成果。 6 、电脱分离法 该法是将乳状液置于高压的交流或滞留电场中，由于电场对水滴的作用，削 弱乳状液的界面膜强度，促进水滴的碰撞、合并，并聚结成粒径较大的水滴，从 浙江大学硕士学位论文 1 绪论 原油中分离出来。但用该法处理含水率较高的原油乳状液时，会产生电击穿而无 法建立极间必要的电场，所以电脱法不能独立使用，只能作为其它原油处理方法 的后续过程。 7 ) 声波、微波和超声波技术 声波可加速水珠聚结，提高乳化油脱水效率；超声波可降低能耗和减少破乳 剂用量；而微波在降低乳状液稳定性的同时，还可加热乳状液，进一步促进水滴 的聚结。该法存在处理量小和费用高等缺点。 8 、物化+ 膜过滤 该法是目前国内新兴的一种工艺，其操作稳定，系统本身不产生污泥，可回 收的废油浓度较高，设备紧凑，占地小，便于管理维护，但存在投资大、浓缩液 与反洗水处理难度大、膜孔易堵塞等缺点。见工艺流程图1 3 。 乳化液调节池纸袋过滤机陶瓷膜循环罐陶瓷膜设备排放 i 外运或回收一废油储罐+ 一废油分解槽+ 一 图1 3 物化+ 膜过滤工艺流程图 9 1 吸附+ 混凝 该法采用活性炭作为吸附剂吸附乳化液废水中的有机污染物和悬浮物，再利 用腐殖酸钠作为絮凝剂进一步处理乳化液废水。该法具有沉淀时间短、污泥量少 等优点，但投资较高【1 7 1 。 1 0 、人工湿地技术 人工湿地技术即利用陆地生态系统中土壤微生物植物系统的自我调控机 制以及其对污染物的综合净化功能来处理乳化液废水，从而改善水质，并通过营 养物质和水分的生物地球化学循环，促进人工湿地中绿色植物生长，实现废水资 源化与无害化的废水处理工程【18 1 。该工艺具有投资低、管理要求低，但需要较 大面积的绿地，主要用于水质要求较高地区。 乳化液预处理水量调节与储存布水_ 畦物生态处理+ 检测系统出水 图1 4 人工湿地技术处理工艺流程图 表1 1几种乳化液处理方法比较 方法主要优、缺点 重力分离处理量大、效果稳定、运行费用低；占地大 气浮 效果好、工艺成熟；占地大、难以除去浮油 4 浙江大学硕士学位论文1 绪论 絮凝效果好、工艺成熟；占地大、药剂量大、难以除去浮油 吸附效果好、占地少；吸附剂再生困难、投资高 生化法 效果好、运行成本低；占地大、投资高 电化学效果好；能耗高、装置复杂 膜分离法占地小，便于管理维；护投资大、膜孔易堵塞 磁分离法效果好；投资高，动力消耗大，磁种回收循环使用困难 人工湿地技术投资低、管理要求低；占地大，主要用于水质要求较高地区 ( 2 ) f 的处理方法 目前国内外主要采用吸附法和沉淀法处理废水中的氟化物。除此之外，离子 交换法、反渗透法、冷冻法、电渗析法、超滤除氟法、电凝聚法等也用于含氟废 水的处理，但由于存在成本高、除氟率低的缺点，鲜有实际应用。 化学沉淀法即通过向废水中投加氢氧化钙、氯化钙等，使废水中的氟离子与 钙离子反应，生成氟化钙沉淀而除去。该方法具有操作简单、处理费用低等优点， 但存在处理效果不佳、泥渣沉降缓慢、易导致二次污染、污泥量大等缺点。若联 合使用钙盐、镁盐、铝盐进行除氟，其效果比单独使用钙盐更好，主要是形成了 更难溶的络合物。混凝沉淀法即采用铝盐和铁盐作为混凝剂，通过在水中形成带 正电的胶体粒子来吸附水中的氟离子，使胶粒相互聚集成较大的絮状物沉淀，从 而达到除去氟离子的目的【19 1 。 反渗透技术是利用反渗透膜的选择透过性，即只允许溶剂通过反渗透膜而溶 质不能通过反渗透膜的特性实现分离液体混合物的过程。反渗透技术在处理氟离 子浓度较低的废水时，选择低压复合膜比醋酸纤维膜除氟效果好，但二者均只适 用于处理低氟废水，处理高氟废水时，效果不佳。此外，反渗透技术存在投资大、 运行成本高、能耗高、易污染等缺点【2 们。 电渗析法处理技术是在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的选择透过 性，使f - 和阳离子分别流向阳极和阴极，从而达到除氟的目的。该方法具有投资 大、操作复杂、运行不够稳定、对操作人员要求较高、膜极化结垢的问题，因此 在实际应用上受到限制。 电凝聚法主要依靠电解生成的活性絮状沉淀的静电吸附和离子交换作用除 氟。该法出水水质较好，可将f - 浓度由2 0 m g l 降至含氟1 2 m g l 以下【2 1 1 。 浙江大学硕士学位论文1 绪论 吸附法指利用装有除氟吸附剂与废水中的f 发生离子交换作用从而除氟的 一种方法。除氟吸附剂主要包括斜发沸石、改性硅藻土、活性氧化铝、活性氧化 镁等。利用这些吸附剂可大大降低废水中f - 浓度，但这些吸附法存在吸附容量低、 处理水量小等缺点【2 2 】。 化学沉淀法一般用于处理高浓度含氟废水，因其操作简单、成本低、处理效 果好，因此被广泛应用。混凝沉降法一般只适用于处理低氟废水，若采用此法处 理高浓度含氟废水时，首先采用化学沉淀法进行一级处理，然后采用混凝沉降法 进一步除氟。吸附法主要用于水质要求较高地区或缺水地区饮用水的深度处理， 但其处理水量较小、费用高、操作复杂、吸附剂再生困难。 1 3 2 废水的危害 两片罐生产过程中会产生大量洗涤废水以及量少但污染大的乳化液废水，其 主要污染物为c o d c ，、表面活性剂、石油类、悬浮物、硫酸、氟化物等。此外， 洗涤废水具有可生化性较差( b o d 5 c o d c ， o 2 ) ；乳化液废水含油高、流动性差、 有机污染物浓度高，若不妥善处理，势必严重污染环境，致使水体中有机污染物 浓度升高，威胁水体中动植物及微生物的生存。废水中含有氟离子，若处理不当， 会严重危害人体健康和水环境安全，若含氟废水直接排放会污染地表水，饮用水 中含氟过高会导致腹泻、氟斑牙，严重时可导致骨骼变形、关节僵硬、筋腱钙化、 行走困难、以致瘫痪。此外，若废水中f 。与无机酸或无机盐等污染物结合，会导 致废水处理难度增加【2 3 。2 5 1 。 1 4 两片罐废水处理技术现状 目前，主要采用物化法对两片罐废水进行处理，由于传统物化法处理后的出 水很难满足污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中一级排放标准的要求，需 要对其进行后续处理。因此，采用活性炭吸附工艺、臭氧氧化和气浮作为后处理 工序已应用于两片罐废水的处理，具体如下【2 6 2 7 1 。 1 4 1 物化法 物化法，即通过往两片罐废水中投加破乳剂，中和浮油表面电荷，破坏油珠 的界膜，实现浮油聚并，从而达到分离乳化油与金属颗粒，且聚集的油滴上浮， 实现浮油、废水、废渣的有效分离。该法效果稳定、工艺成熟，但污泥量大。见 图】5 。 6 浙江大学硕士学位论文1 绪论 破乳剂混凝剂 进水隔油槽混凝絮凝过滤出水 图1 5 物化法处理两片罐废水工艺流程图 1 4 2 物化+ 吸附 采用酸化破乳+ 中和+ 混凝沉淀+ 过滤+ 活性炭吸附的工艺方案，即利用活性 炭法的物理吸附现象和化学吸附作用，进一步处理两片罐废水，以达到去除废水 中物化法难以去除的石油类、表面活性剂等有机物污染物。即酸化破乳后的乳化 液出水与洗涤废水混合后，经二级中和反应、p h 调节，投加混凝剂、絮凝剂( 如 p a c 、p a m ) ，进入固液分离装置实现固液分离的过程。分离后的出水经过滤、 活性炭吸附后达标排放；产生的污泥排入污泥浓缩池，经脱水处理后，压滤成泥 饼外运处置。但该法活性炭过滤器中的填料易粘结、堵塞，且活性炭再生麻烦， 费用高。 1 4 3 物化+ 臭氧氧化 臭氧是一种强氧化剂，它是利用催化过程形成的强氧化性o h 自由基作为氧 化中间产物，诱发自由基链式氧化反应，进攻废水中有机物并与之发生加成、取 代等反应，将有机物降解为小分子物质，如c 0 2 、h 2 0 ，从而达到去除有机污染 物的目的。该法能有效去除废水中的复合污染物，c o d c r 出水能达标，但存在臭 氧的发生成本高、臭氧利用率低等缺点。 1 5 论文研究思想与主要内容 1 5 1 目的、意义与研究思想 近年来，我国两片罐行业发展迅速，两片罐需求量快速增加，已成为世界主 要消费市场之一。但同时，我国又是两片罐生产弱国，设计和开发能力相对落后。 我国两片罐生产工艺与发达国家相比，较为落后，且两片罐生产过程产生的废水 处理率不高，废水回用率更低；废水中含有c o d c ，、石油类、f 等复合污染物， 洗涤废水酸性大、乳化液废水含油量高、流动性差。据调查，目前我国只有部分 两片罐企业对废水进行了不同程度的处理，其它企业产生的综合废水直接外排市 政污水管道，增加了市政污水处理厂的处理难度，甚至有些企业的生产废水直接 外排于水体，极大地污染了环境。因此，寻求一条经济发展与环境协调的可持续 发展之路，是我国两片罐行业亟待解决的难题。 浙江大学硕士学位论文1 绪论 1 5 2 主要研究内容 本文在充分分析某企业两片罐废水水质、水量的基础上，在符合设计原则的 前提下，按照当地环保要求，综合考虑经济因素，设计了废水处理站，并将废水 处理站投入了实际运行。 主要工作如下： ( 1 ) 分析两片罐废水中的p h 、c o d 、f 、石油类、硫酸盐及磷酸盐等水质 参数，根据当地环保要求，选择合适的废水预处理工艺，确定废水处理站的设计 规模、布局与出水水质。 ( 2 ) 对废水处理站的工艺流程、工艺参数及各构( 建) 筑物进行设计，分 析废水处理站的工程设计情况，并对废水处理站进行工程概算和效益分析。 ( 3 ) 对废水处理站的施工与运行进行分析，废水处理站投入实际运行并对 其实际运行效果进行考察，同时，提出废水处理站的运行与维护措施。 浙江大学硕士学位论文 2 两片罐废水预处理工艺方案 2 两片罐废水预处理工艺方案 2 1 水质分析 两片罐生产过程中产生洗涤废水以及洗灌过程中产生乳化液废水，其主要 污染物为c 0 d c r 、石油类、硫酸盐、磷酸盐、f 等，洗涤废水可生化性较差 ( b o d 5 c o d c r o 2 ) ，酸性大，乳化液废水含油量高、流动性差。废水成分如表 2 】所示。 表2 1生产废水主要成分 序号污染工序污染物主要成分 l输送带乳化液矿物油、磷酸酯、活性剂、四乙醇胺 2拉伸机拉仲乳化液、机油聚合物、防腐剂、活性剂机油 3清洗废水乳化液 聚合物、防腐剂、活性剂机油 4洗罐工序清洗剂 硫酸、活性剂、氢氟酸、硝酸、磷酸 2 2 废水处理厂设计规模与迸、出水水质 2 2 1 设计依据 ( 1 ) 厂方提供的相关技术资料 ( 2 ) 污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) ( 3 ) 室外排水设计规范( g b 5 0 0 1 4 2 0 0 6 ) ( 4 ) 工业建筑防腐蚀设计规范( g b 5 0 0 4 6 9 5 ) ( 5 ) 给水排水工程结构设计规范( g b 5 0 0 6 9 2 0 0 2 ) ( 6 ) 建筑结构荷载设计规范( g b 5 0 0 0 9 2 0 0 1 ) ( 7 ) 混凝土结构设计规范( g b 5 0 0 j 1 0 2 0 0 1 ) ( 8 ) 建筑结构可靠度设计统一标准( g b 5 0 0 6 8 2 0 0 1 ) ( 9 ) 其它相关的设计规范 2 2 2 设计原则 ( 1 ) 严格执行国家及地方的现行有关环保法规及经济技术政策。根据国家 有关规定、当地环保要求和企业的具体要求，合理地确定各项指标的设计标准， 确保水质达到预计处理目标，保证出水终年达标排放。 ( 2 ) 根据某两片罐企业的实际情况设计废水预处理工艺方案，在设计过程 中严格按照给排水规范实施，在设计合理、可行、可靠、规范的基础上，尽量兼 顾投资省、运行费用低、管理方便等条件。 9 浙江大学硕士学位论文2 两片罐废水预处理工艺方案 ( 3 ) 在工艺确定后根据企业实际情况，合理化布局，节省占地，并便于操 作与管理。 ( 4 ) 采用先进的自控工艺和技术，易于操作管理，减轻劳动强度，保证废 水处理系统长期稳定、可靠的运行。 ( 5 ) 在设计和施工过程中，选用国内外知名厂家制造的、全新的、按照国 标或更高标准生产的产品，如各种设备、装置、管道、阀门、化学药剂及土建材 料等。 2 2 3 设计规模和进水水质 本项目的水污染物环节为冲杯和拉伸环节的乳化液废水、洗涤废水及树脂再 生废水。废水水量及水质见表2 2 。 表2 2 废水水量与水质 项目乳化液洗涤废水树脂再生废水 水量m 3 d 151 9 01 5 p h 9 1 00 5 1 5不确定 c o d c r m g l 。1 5 0 0 0 2 0 0 0 05 0 0 1 5 0 0l 石油类m g l 1 15 0 0 3 0 0 01 0 0 3 0 0 | f m g l 1 |1 5 3 0 硫酸盐m g l 1 |6 0 0 9 0 0 磷酸盐m g l 1 | 7 2 0 注：水质数据通过取样测定得到 2 2 4 设计出水水质 设计出水水质达到污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中的三级标准。 因当地市政污水处理厂对f 没有去除能力，故f 。的排放标准执行一级排放。主要 出水水质指标：p h6 9 ，c o d c ，5 0 0 m g l ，石油类2 0 m g l ，f 1 0 m g l 、硫酸盐 6 0 0 m g l 、磷酸盐o 5 m g l 。 2 3 废水处理厂设计布局及要求 根据调查，该两片罐生产企业污水总管位于厂区北部主干道下面，故废水处 理站设置在该厂区北部厂区主干道北边，废水经预处理达标后纳管排入市政污水 管网。厂内北部主干道隔绿化带建气浮池，气浮池北面1 5 m 设置废水处理综合池， 包括调节池、事故池、集水池、清水池、酸碱中和池及污泥池，综合池北面1 5 m 建综合房，综合房里面设置有高效油水分离器、除油中和沉淀一体化池、化验室、 电控室、药品储藏间、压滤机房等，气浮池、综合池、综合房之间以水泥路或砖 l o 浙江大学硕士学位论文2 两片罐废水预处理工艺方案 铺路面相连。建筑设计拟采用简单明快的格调，在满足废水处理工艺要求的前提 下，力求创造一个既有现代气息，又富有个性的废水处理站。 本工程设计中，废水处理站南侧靠近道路处设置绿化带，以提高环境质量。 废水处理站总用地面积：2 1 1 3 8 3 = 8 0 8 m 2 。见附图1 。 2 4 废水处理工艺的选择 经调研与分析，本项目废水为两片罐车间的生产废水。两片罐生产过程中会 产生洗涤废水与乳化液废水，废水中含有c o d c ，、石油类、硫酸盐、磷酸盐、f 。 等污染物质，且洗涤废水可生化性较差( b o d 5 c o d c r o 2 ) 、酸性大，乳化液废 水含油高、流动性差、有机污染物浓度高，若处理不当，势必对环境造成严重污 染，致使水体中有机污染物浓度升高，威胁水生生物生存。此外，由于采用氢氟 酸、硝酸等对两片罐生产线的洗灌机进行清洗，一方面，废水中含有f 。，其可使 动、植物中毒，影响农牧业生产；此外，若f 进入饮用水中，会使水中含氟过高， 导致腹泻、氟斑牙，严重时可导致骨骼变形、关节僵硬、以致瘫痪；若废水中的 f 与无机酸或无机盐等污染物结合生成更难降解的络合物，会使废水处理难度增 加。另一方面，洗涤废水酸性较高，对处理工艺冲击较大，需要采取适当措施降 低废水的p h 冲击负荷，减轻对后续处理设置的影响。 2 4 1 废水处理的技术难点分析 1 乳化液废水中浮油的去除 乳化液废水主要来自冲杯机油、拉伸乳化液、乳化液过滤间、废料打包间， 废水中含有一定量的浮油，该浮油中含有金属颗粒等杂质，使得浮油的比重与水 相当或大于水的比重，采用气浮法处理效果达不到排放要求。由于浮油的油水分 离性和流动性能差，增大了处理难度。特别是冬季，由于废水温度低，浮油流动 性更差，甚至发生凝固，使设备无法正常运行。如果浮油去除不彻底，含浮油的 废水进入到后续处理设施，会堵塞设备、管道，使系统无法正常运行，出水超标。 所以，浮油出去效果的高低是整个废水处理工程成败的关键之一。 2 中和剂的选择 两片罐行业通常会将经过预处理后的乳化液出水与洗涤废水混合成一股废 水。正常生产期间混合废水呈酸性，且废水中含有p 0 4 3 。、s 0 4 2 。、f 。等污染物。 中和剂不但要能达到中和的目的，还要能去除以上离子态物质。要使出水有较好 浙江大学硕士学位论文2 两片罐废水处理工艺方案 的稳定性，处理工艺中需要投加石灰，但是如果仅单一投加石灰，处理效果不甚 理想。 3 中和反应p h 的控制 中和反应p h 的控制将直接影响后续处理工艺的处理效果。中和反应过程中 p h 过低，废水中的污染物去除不彻底；p h 过高，部分污染物质会重新溶解，达 不到理想的处理效果。因此，必须通过大量的试验确定中和反应的最佳p h 。 4 树脂再生废水 离子交换树脂再生时产生的废水酸碱性不确定，如若直接排入调节池，会对 p h 自动调节系统产生干扰；且该股废水含盐度高，通常对该废水单独进行中和 处理后直接排放。 2 4 2 废水处理工艺选择 根据以上分析，如何处理乳化液中的浮油并选择高效、经济的破乳方法及降 低洗涤废水的酸度冲击负荷是整个废水处理工艺设计的关键，本设计通过分析该 两片罐企业生产废水水质、水量特征，结合国内外两片罐废水处理工程经验，拟 采用高效油水分离器【2 8 】对乳化液废水进行预处理，以及采用两级p h 调节工艺【2 9 ， 3 0 】对洗涤废水进行处理。工艺方案为：采用酸化破乳+ 高效油水分离器的对乳化 液废水进行预处理；采用两级p h 调节处理工艺处理洗涤废水和破乳后的乳化液 废水，以提高含油废水的抗p h 冲击能力、降低废水中复合污染物的浓度及进一 步去除浮油颗粒，实现除油中和沉淀一体化。废水处理工艺如图2 1 所示。 浙江大学硕：e 学位论文2 两片罐废水处理工艺方案 乳化液废水 洗涤废水 干污泥外运 图2 1 废水处理工艺流程图 2 5 污水处理工艺说明 2 5 1 乳化液废水的处理 本设计阐述了乳化液破乳机理，并对乳化液废水进行了破乳试验，在浮油去 除率较高的前提下确定适宜的酸化p h 。 1 破乳机理 乳化液废水经集水池1 排入高效油水分离器( 见图2 2 ) ，进行油水分离。通 过投加3 0 硫酸酸化破乳，中和浮油表面的负电荷，破坏油珠的界膜，实现浮油 聚并，进而分离乳化油与金属颗粒，聚集的油滴上浮，经油水分离区分离，金属 等沉淀于污泥斗进入集泥井，实现浮油、废水、废渣的有效分离。 浙江大学硕士学位论文2 两片罐废水处理工艺方案 油回 图2 2 高效油水分离器剖面囹 2 酸化破乳试验 取乳化废水，初始c o d c ，为1 1 0 0 0 m g l ，用3 0 硫酸( a r ) 调节其p h ，静置 沉降3 0 1 1 1 i n ，测定上清液的c o d c ，值；以2 0 0 0 r 1 ：i l i n 的转速，离心分离1 5 s ，测定浮 油所占废液体积比。其试验结果见图2 3 。 图2 3 p h 对乳化废水中c o d c ，去除的影响 由图2 3 可知，当p h 5 o 时，才出现明显的固液分离现象；当p h 4 o 时，有明 显的絮体产生，易于过滤或离心分离。p h 越低，上清液中c o d c r 的去除率越高， 当p h 为2 o 时，c o d c ，值为1 9 6 0 m g l ，去除率为8 2 2 ；p h u = r 水 图2 5c a c 0 3 滤床纵剖面图 2 5 3 溶液p h 对除氟的影响 用n a f ( a r ) 与去离子水配置f 浓度为3 0 m g l 的试验用水，加入c a c 0 3 ( a r ) ，用3 0 的h 2 s 0 4 ( a r ) 调节p h ，反应1 h ，静置1 5 m i i l ，分别测不同p h 下的f 。浓度，计算f 。的去除率，结果见图2 6 。 由图2 6 可知，p h 在1 o 3 0 范围时，f 的去除率较高，随着p h 的升高， f - 的去除率下降；p h 大于5 5 时，f 的去除率变化不大，主要是溶液中h + 浓度 较低，c a c o ，释放c a 2 + 的能力降低，从而造成f 。去除率较低。 p h 图2 6 溶液p h 对除氟的影响 2 5 4 树脂再生废水中和处理 在洗罐机清洗工序中的最后两个工序用去离子水冲洗罐子表面，要求配备 去离子水发生器。本设计采用离子交换树脂法生产去离子水，在树脂再生时会产 生废酸、废碱液。因此，将该废水收集后排入酸碱中和池进行处理，通过开启 p h 自动控制系统，加酸、碱调节池内废水p h 至6 9 后，达标排放。 1 6 浙江大学硕士学位论文2 两片罐废水处理t 艺方案 2 6 本章小结 某两片罐企业是我国著名的铝质两片罐生产加工基地，规模和效益名列全国 两片罐行业前列。设计一套技术和经济可行的废水预处理方案，对于保护环境， 促进该两片罐企业的长远发展具有重要意义。 ( 1 ) 通过现场勘查及建设方提供资料，对两片罐生产废水水质、水量进行 了分析，其废水可生化性较差，其中乳化液废水p h 为9 1 0 ，其c o d 、石油类浓 度较高、浮油流动性差；洗涤废水的酸性较大，p h 为0 5 1 5 ，且含有f 。等污染 物。 ( 2 ) 废水处理站的设计规模为3 0 0 m 3 d 。 ( 3 ) 设计出水水质应达到国家污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 三级标 准的相关要求，由于当地市政污水处理厂无法去除f - ，因此，f 执行一级排放标 准。 ( 4 ) 整个废水处理工艺设计的关键是如何高效、经济的进行破乳及降低洗 涤废水的酸性，通过分析，本设计拟采用酸化破乳加高效油水分离器的工艺对乳 化液废水进行预处理，以