PVA印染废水IC+芬顿二级处理初设方案

1 PVA印染废水处理项目印染废水处理项目 技技术术方方案案 初设方案 1 第一章第一章 设计背景设计背景 1 概述概述 1 1 项目项目概述概述 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 31 1 34 目 前国内外 PVA 聚合度在 200 4000 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 项目建设项目建设思路思路 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 塔后进行 尽量利用现有的土地和构筑物 初设方案 2 2 工程设计依据 原则和范围工程设计依据 原则和范围 2 1 项目规模项目规模 工程建设规模 污水处理规模为 300m3 d 2 2 设计依据设计依据 2 2 1 根据业主提供的水质化验情况如下 CODNH3 NTPTN 3250072 58 2114 6 注 单位外为 mg L 2 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 NTPTN 200 20 注 除 PH 无单位外 其余为 mg L 2 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 初设方案 3 序号标准号标准名称 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 初设方案 4 第二章第二章 印染废水处理系统印染废水处理系统 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 工艺选择工艺选择 1 1 物化法物化法 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 初设方案 5 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 初设方案 6 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 初设方案 7 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 C IC 出水 2047554 38 0 162 二段厌氧 1246636 200 224 二段厌氧去除率 39 1 33 4 芬顿法 835047 06 0 276 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 初设方案 8 2 废水处理流程废水处理流程 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 PVA废水 格栅 调节池 IC反应器 IC沉淀池 芬顿反应器 芬顿稳定池 厌氧池 活性污泥池 二沉池 三沉池 排入污水管网 退浆 300m d 点划线内为现有工艺 Fe2 H2O2 NaOH PAM污泥浓缩池 污泥脱水机 污泥外运 循环泵 鼓风机 PAC 沼气利用 泵 泵 或接深度处理工艺 初设方案 9 2 1 废水处理流程说明废水处理流程说明 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 初设方案 10 3 参数确定参数确定 3 1 芬顿反应器芬顿反应器 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 D H 3 0 6 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 L B H 6 0 6 0 2 4 m 4 0m 泥斗 表面负荷 q 0 35m3 m2 h 有效容积 V有 72m3 泥斗容积 V泥 48m3 配套设备 初设方案 11 1 排泥泵 2 消泡系统 3 3 厌氧池厌氧池 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 L B H 7 0 15 0 5 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 L B H 7 0 11 0 4 5m 第二廊道 L B H 8 0 36 0 4 5m 第三廊道 L B H 7 0 36 0 4 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 二沉池二沉池 作用 泥水分离 结构形式 半地上钢混结构 初设方案 12 池体尺寸 L B H 6 0 12 0 2 4 m 4 0m 泥斗 有效容积 V有 144m3 容积负荷 q 0 17m3 m2 h 配套设备 1 污泥回流系统 2 排泥系统 3 6 三沉池三沉池 作用 泥水分离 结构形式 半地上钢混结构 池体尺寸 L B H 6 0 6 0 2 4 m 4 0m 泥斗 有效容积 V有 72m3 容积负荷 q 0 35m3 m2 h 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污泥浓缩及污泥脱水系统 利用现有 初设方案 13 4 各构筑物去除效果各构筑物去除效果 主要污染物 mg l 序号处理单元项目 COD 氨氮 TPTN 进水 3250072 518 2114 6 出水