工业园区高盐高油废水处理及回用关键技术实例-汽车工业

工业园区高盐高油废水处理及回用关键技术实例——汽车工业废水处理及回用工程1.1项目背景及发展变化1.1.1项目背景随着国内外汽车工业的发展，汽车涂装变水排放量逐年增加，对环境的污染日益严重。某汽车有限公司主要从事汽车生产，排出的变水由前处理线的脱脂废水、磷化废水喷漆废水和电泳废水组成。汽车涂装废水中常含有表面活性剂油类物质、磷酸盐、漆料、水溶性有机物，少量重金属离子等污染物口。故采用采用物化、生化和反渗透相结合的工艺对该厂废水进行深度处理并回用，处理后产水可满足企业生产工艺用水的水质要求，而反渗透浓水达到《污水综合排放标准》(GB8978--1996)三级标准要求。1.1.2项目发展历程根据建设方提供的水量情况并适当考虑变化系数，设计处理规模为240t/d，24h连续运行，其中120t回用于生产，另外120t达到《污水综合排放标准》(GB8978--1996)三级标准后排放。1.2项目工艺路线及关键技术1.2.1废水水质该废水水质特点为:水质波动较大，废水中无机物较多，可生化性较差，含有大量磷酸盐和表面活性剂等。设计进、出水水质指标见表1。表1设计进出水水质指标项目COD(mg/L)氨氮(mg/L)总磷(mg/L)SS(mg/L)pH石油类(mg/L)电导率(uS/cm)原水≤1000≤35≤45≤2005~10≤40≤2500RO产水≤50≤2≤0.2≤106~9≤1≤50RO浓水≤500≤20≤1.0≤4006~9≤20------1.2.2工艺设计1.2.2.1工艺流程汽车工业废水含有磷酸盐、重金属离子和油类物质，生化性较差，目前国内外一般采用物化法进行预处理，后续采用生物处理工艺达标排放，较其他方法具有处理效果稳定运行成本低操作维护简单等特点，能有效解决汽车涂装废水的污染问题。但对于汽车工业废水处理后回用于生产用水的工程实例报道较少。该工程采用以下工艺流程:由脱脂废水、磷化废水、喷漆废水和电泳废水组成的综合废水混和后先经混凝气浮然后加碱调节pH至合适范围，加人混凝剂、絮凝剂，使废水中的金属离子生成絮体;随后废水进人物化沉淀池，在重力作用下固液分离，调节上清液pH到6~9;后续生物处理阶段采用缺氧、好氧工艺，通过微生物的作用去除污水中的有机物、氨氮等使污水得到净化，然后废水进入生化沉淀池，在重力作用下固液分离，上清液经砂滤器、炭滤器、超滤、保安过滤器和反渗透深度处理后回用于生产，反渗透浓水达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)三级标准后排放。工艺流程如下图1所示。图1工艺流程1.2.2.2主要处理构筑物与设备（1）调节池该池用于收集脱脂废水、磷化废水、喷漆废水和电泳废水等机械加工废水，对各废水进行均质均量，避免废水的浓度负荷对后段工艺造成冲击，保证处理效果。调节池设提升泵2台，1用1备，设液位控制仪3套。通过液位控制提升泵，高位启动，低位停止，超高，超低位报警。另在池底设置曝气搅拌装置，使废水充分混合，同时避免厌氧细菌滋生而产生异味。该池采用钢砼结构，地下式，工艺尺寸为9000mm×6000mm×4500mm，有效停留时间21.6h。（2）pH调整池向该池加人碱调节至适合废水中矿物油破乳的pH范围。调节池设搅拌设施1套，药剂投加装置1套，pH控制器1套。碱的投加量受pH控制，由pH控制器自动实现。该池采用钢结构，钢结构内部环氧防腐，工艺尺寸为2000mm×2000mm×3000mm，有效停留时间1h。（3）加药反应池投加CaCl2、聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)并机械搅拌，使废水中的胶体以絮凝剂为凝聚核心，通过混凝剂的水解、吸附，架桥等作用，将悬浮物凝结为大的颗粒物。该池采用钢砼结构，设搅拌机设施1套，药剂投加装置1套。工艺尺寸为1000mm×1000mm×2000mm，有效停留时间1h。（4）气浮池气浮池由接触池和分离池组成。废水在接触池内与来自溶气罐的溶气水混合，析出的微小气泡与废水中的污染物接触并附聚在一-起，通过分离池的作用使附聚体浮于水面，得以刮除，而处理后的废水从挡板下侧流出进入中和反应槽。气浮池采用钢结构，内部FRP防腐，包含1套溶气系统、1台刮渣机、1台空压机以及1套电控设备。工艺尺寸为5000mm×2000mm×2500mm，有效停留时间2h。（5）混凝池向混凝池中投加聚合氯化铝(PAC)，使细小悬浮物生成絮体。该池内设机械搅拌设施1套，另设1套混凝剂投加装置，采用钢结构，钢结构内部环氧防腐，工艺尺寸为2000mm×2000mm×3000mm，有效停留时间1h。（6）絮凝池絮凝池投加聚丙烯酰胺(PAM)，使絮体颗粒增大，沉降速度加快。内设机械搅拌设施1套，另设1套絮凝剂投加装置，采用钢结构，钢结构内部环氧防腐，工艺尺寸为2000mm×2000mm×3000mm，有效停留时间1h。（7）物化沉淀池采用斜管式沉淀池，处理能力大，处理效率高，停留时间短。经混凝和絮凝处理后的废水进人该池，在重力作用下进行固液分离，絮体自然沉淀，上清液则进人下一道处理工艺，泥渣进人污泥池处理。该池采用钢结构，设置斜管填料1套，排泥泵2台，1用1备，工艺尺寸为2000mm×4000mm×4000mm。（8）缺氧池缺氧条件下，废水中的大分子有机物在微生物水解酶的作用下降解为小分子物质，增强了可生化性，同时反硝化细菌在缺氧条件下生存和增殖，达到脱氮效果。缺氧池内置穿孔曝气装置1套，采用钢砼结构，工艺尺寸为4000mm×7500mm×4500mm，有效停留时间12h。（9）好氧池经过缺氧处理后的废水进人好氧池，进行充氧曝气，此时水中好氧菌占绝对优势，并具有较好的活性。各种微生物在好氧条件下充分利用废水中的有机物质，在溶解氧为2~4mg/L时进行好氧生物反应(自身的新陈代谢作用)，将污水中大量有机物转化为CO2和H2O，同时将氨氮转化为硝酸盐氮的形式。曝气池活性污泥维持在2500~4000mg/L。缺氧池与好氧池构成缺氧-好氧二段工艺组合，即A/O工艺，可以达到较好的脱氮效果。设混合液回流泵2台，1用1备。好氧池为钢砼结构，工艺尺寸为7500mm×8000mm×4500mm，有效停留时间24h。（10）生化沉淀池经过好氧曝气池处理后的废水进人生化沉淀池进行固液分离，上清液达标排放，部分污泥回流到好氧曝气池，剩余污泥进入污泥池处理。设污泥回流泵2台，1用1备。该池采用竖流式沉淀池，钢砼结构，工艺尺寸为D4000mm×5500mm。（11）中间水箱生化沉淀池出水自流进人中间水箱储存，由水泵提升到后续工艺段作进一步处理，设提升泵2台，1用1备，中间水箱采用10m3的PE水箱。（12）砂滤器经过砂滤器过滤，废水中直径较小的颗粒物等得以去除，保证后续处理工艺的正常运行。过滤器的滤料在工作一段时间后会产生污染物积聚，需要定期进行反冲洗，以保证其工作质量，反冲洗水将回到调节池重新处理。砂滤器净空尺寸D1600mm×2000mm(1套)，过滤速度5m/h，滤层高度1.6m，投放滤料为2.0~4.75mm和0.21~0.42mm精制石英砂。砂滤器自动反冲洗，每套设气动阀6个，反冲洗频率1次/d，反冲洗历时8min。（13）炭滤器炭滤器可过滤和吸附直径较小的悬浮物、有机物等，能很大程度地去除废水中的剩余污染物，以此保证后续工艺稳定运行。炭滤器净空尺寸D1600mm×2000mm(1套)，过滤速度5m/h，滤层高度1.6m，投放滤料为颗粒活性炭。（14）超滤系统超滤系统选用天津膜天膜科技股份有限公司UOFIV型外压式中空纤维超滤膜，数量6支，单支膜产水量1.86t/h，面积40m，25℃平均水通量50L/(m2·h)，工作压力0.03-0.15MPa，材质为PVDF，外壳材质UPVC，外形尺寸D90mm×1106mm；机架1套，材质Q235A;反洗水箱与过滤水箱共用;反洗水泵选用立式多级离心泵，2台，1用1备，材质SUS304;清洗水箱与反渗透共用;清洗水泵与反渗透共用;清洗液过滤器与反渗透共用。（15）过滤水箱超滤系统出水自流进人过滤水箱储存，经高压水泵提升到后续工艺段作进-一步处理，设高压水泵2台，1用1备，过滤水箱采用10m的PE水箱。（16）保安过滤器保安过滤器可去除浊度为1度以上的细小微粒，满足后续工序对进水的要求。该项目设有5μm过滤器截留上述过滤器的穿透物，保护反渗透膜。（17）反渗透系统选用美国陶氏公司BW30-400-FR型反渗透膜，数量10支，单支膜产水量1.0t/h，工作压力1.2~1.5MPa，材质为芳香聚酰胺(简称PA)，膜壳材质SUS304。机架1套，材质Q235A。在压力驱动下，水通过高度选择性的反渗透膜，水中的无机盐、有机物、硬度离子、细菌等与水分离，去除率达98%~99%，反渗透系统产水率为50%。（18）回用水箱经反渗透系统处理后的出水储存后回用，回用水箱采用10m3的PE水箱。1.3项目技术应用成效分析1.3.1技术性分析脱脂废水、磷化废水喷漆废水和电泳废水等机械加工废水的有机物浓度较高，且含有矿物油、悬浮物和氮磷等污染物。通过气浮和混凝沉淀处理可将COD降低到700mg/L左右，生物系统(缺氧和好氧工艺)可将COD降低到70mg/L左右，出水可稳定达标排放。实际运行时首先投加NaOH将废水pH调至8.5~9.0，然后按照3、5、1.0mL的投加量分别加入5%(质量分数，下同)的CaCl2溶液。10%的聚合氧化铝和5%的聚丙烯酰胺溶液，混合反应60min后进入气浮池，气浮出水按6、1.5mL投加量分别投加10%的聚合氯化铝和5%的聚丙烯酰胺溶液，混凝沉淀出水最后进人生物处理系统，生化出水经砂滤器、炭滤器、超滤、保安过滤器和反渗透深度处理后回用于生产，反渗透浓水可达到GB8978--1996三级标准。该工程已稳定运行4a多，从实际检测结果来看，反渗透产水COD稳定在32~45mg/L，电导率稳定在18~42μS/cm，可满足生产用水水质要求;反渗透浓水COD稳定在128-302mg/L，SS稳定在26~51mg/L，达到GB8978-1996三级标准后达标排放，其主要水质指标如下表2所示。表2废水处理设施运行情况项目COD(mg/L)氨氮(mg/L)总磷(mg/L)SS(mg/L)pH石油类(mg/L)电导率(uS/cm)原水842~98521~3229~43118~1965~1018~371976~2482RO产水32~450.26~1.320.12~0.272.6~4.76~90.3~0.618~42RO浓水128~3026.26~9.120.32~0.4926~516~91.62~4.624261~68551.3.2经济性分析(1)对汽车工业废水采用气浮--混凝沉淀一生物法--反渗透工艺深度处理后部分回用是可行的，反渗透产水满足生产工艺用水要求，反渗透浓水达到GB8978--1996三级标准要求。(2)气浮工艺控制要点为:进水pH控制在8.5-9.0，然后按照3、5、1.0mL/L的投加量分别加人5%的CaC12溶液、10%的聚合氣化铝和5%的聚丙烯酰胺溶液，混