机械加工生产废水处理零排放研究

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1废水水质与水量

该废水水质特点为:水质波动较大，含油浓度高，可生化性较差，含有大量磷酸盐和表面活性剂等。要求处理后的废水进行回用，主要用于冲厕、绿化及清洗地面。设计出水水质达到国家《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920－2002)标准，同时满足零排放要求。设计进、出水水质指标见表1。

2工艺流程

由于废水为弱酸性废水，且其中含有大量石油类以及高浓度的COD和TP，可生化性差，所以采用隔油+混凝沉淀+二级气浮+A/O生化+MBR+MVR法对该废水进行处理。企业生产废水量约为8m3/d，预处理系统设计流量0．8m3/h，每天运行10h;生化系统设计流量0．5m3/h，每天24h循环连续运行。工艺流程如图1所示。由图1可见，车间废水首先进入隔油池，该单元设有带式除油机，去除废水表面的浮油后废水进入调节池进行水质水量调节。调节池内废水由提升泵提升，进入pH调整槽，向其中投加NaOH将废水pH值调节至强10～11，同时向废水内投加CaCl2，实质同废水内的磷发生反应，形成磷酸钙颗粒物，继而进入混凝絮凝槽，通过投加适量的絮凝剂PAC、助凝剂PAM药剂，使微小固体颗粒形成大粒径絮体后进入沉淀池泥水分离。底部污泥排入污泥浓缩池，上清液自流进入一级气浮池。通过投加适量的PAC、PAM与废水发生反应后，使水中的乳化油及部分可絮凝污染物形成较大颗粒絮状物，同时由于气浮设备产生微小气泡吸附于絮状物表面，使水内絮状物浮出水面，由刮渣板收集排出。清液自流进入中间水池1继而进入二级气浮进一步除油除浊处理。经过二级气浮后的废水，向其中投加H2SO4，调节废水pH值至7～8后，打入AO生化池，利用微生物作用，降解废水内的有机物及氨氮，继而利用MBR膜过滤，滤除废水内污泥、细菌等物质，达到泥水分离效果。膜池内污泥定期排放至污泥浓缩池。由于企业废水量较小，为了深度净化及降低废水电导率，MBR出水直接采用MVR蒸发器。MVR设备，引入蒸汽压缩机或压缩风机，通过回收利用二次蒸汽给废水加热，以达到蒸发的效果。MVR设备同其它蒸发器相比，具有节能环保、自动化程度高，运行稳定的特点［7－8］。MVR出水排入回用水槽再由回用水泵打入用水点回用，产生浓缩液委外处理。沉淀池污泥、气浮浮渣、生化系统产生的剩余污泥混合进入污泥浓缩池进行浓缩后，经过叠螺脱水机进行脱水后委外处理。

3主要设施设计参数

(1)隔油池:1座，地下RC结构，设计尺寸:2000mm×1000mm×2500mm，有效水深2．0m。池内设有格栅板及隔板，以达到滤除大颗粒物质及隔油的目的。配套设备:带式除油机1台，除油量250L/h。撇除的浮油收集后委外处理。(2)调节池:1座，地下RC结构，设计尺寸:3000mm×4000mm×3000mm，有效容积:30m3。配套设备:1)提升泵2台，1用1备，流量1m3/h，扬程7m，功率0．37kW;2)浮球液位计1套，通过液位控制提升泵，高位启动，低位停止，超高位报警。(3)pH调整槽:1座，碳钢+环氧防腐结构，设计尺寸:500mm×500mm×1700mm，有效容积0.275m3，HRT为20min。配套设备:1)反应搅拌机1台，转速100r/min，功率0．37kW;2)pH计:1套，检测范围:0～14;3)NaOH加药系统1套。(4)除磷反应槽:2座，碳钢+环氧防腐结构，设计尺寸:500mm×500mm×1700mm，有效容积0.275m3，HRT为20min。配套设备:1)反应搅拌机2台，转速100r/min，功率0．37kW;2)CaCl2加药系统一套。(5)混凝沉淀槽:碳钢+环氧防腐结构，设计尺寸:1)混凝槽1座，设计尺寸:500mm×500mm×1700mm，有效容积0．275m3，HRT为20min;2)絮凝槽1座，设计尺寸:500mm×500mm×1700mm，有效容积0．275m3，HRT为20min;3)斜管沉淀池1座，设计尺寸:1500mm×2700mm×2500mm，表面负荷:0．27m3/(m2•h)。配套设备:1)混凝搅拌机1台，转速100r/min，功率0．37kW;2)PAC加药系统一套;3)絮凝搅拌机1台，转速40r/min，功率0．37kW;4)PAM加药系统一套;5)斜管填料:φ50型，数量:4m2。(6)一级气浮:1套，碳钢+环氧防腐结构，处理量1m3/h。(包括气浮机本体，刮渣机，循环泵、混凝絮凝槽、配套加药系统等)。(7)中间水池1∶1座，地下RC结构，设计尺寸:3000mm×2000mm×3000mm，有效容积:15m3。配套设备:1)提升泵2台(1用1备)，流量1m3/h，扬程7m，功率0．37kW;2)浮球液位计1套，通过液位控制提升泵，高位启动，低位停止，超高位报警。(8)二级气浮:1套，碳钢+环氧防腐结构，处理量1m3/h。(包括气浮机本体，刮渣机，循环泵、混凝絮凝槽、pH回调槽、pH计、配套加药系统等)。(9)A/O生化池:1座，碳钢+环氧防腐结构，设计尺寸:A池:设计尺寸:1500mm×1500mm×3000mm，有效容积5．6m3，HRT为11h;配套设备:潜水搅拌机1套;O池，设计尺寸:4000mm×1500mm×3000mm，有效容积:15m3，HRT为30h，配套设备:1)微孔曝气系统:1套;2)鼓风机:2台(1用1备)，风量0．9m3/min，风压29．4KPa，功率;1．1kW;3)污泥回流泵:2台(1用1备)，流量10m3/h，扬程10m，功率0．75kW;4)MBR膜，数量50m2×2，材质PVDF，膜通量10L/m2;5)抽吸泵:2台(1用1备)，流量:1m3/h，扬程10m，功率0．37kW。(10)清水池:1座，碳钢+环氧防腐结构，设计尺寸:4000mm×1500mm×3000mm，有效容积:15m3，HRT为30h。配套设备:1)MVR进水泵:2台(1用1备)，流量1m3/h，扬程10m，功率0．37kW;2)浮球液位计1套，通过液位控制提升泵，高位启动，低位停止，超高位报警。(11)污泥池:1座，地下RC结构，设计尺寸:2000mm×3000mm×3000mm，有效容积15m3。配套设备:1)污泥气动泵:2台(1用1倍)，流量132L/min;2)浮球液位计1套，通过液位控制污泥泵电磁阀，高位启动，低位停止;3)叠螺污泥脱水机:1套，型号DL201，材质SUS304，处理量15～20kg/h，功率0.55kW，配套阳离子加药系统1套。(12)MVR蒸发器:1套，处理量0．5m3/h，材质SUS316，蒸汽压缩机形式:罗茨式蒸汽压缩机，运行功率:68．55kW。配套设备:1)主体设备:1套，含浓缩器、主换热器、气液分离罐、母液罐、冷凝液罐、真空汽水分离器、晶浆罐等;2)预热及冷却设备，1套，含冷凝液预热器、蒸汽预热器、不凝气预热器、冷凝器、蒸汽发生器等;3)泵及压缩机设备，1套，含循环泵、出料泵、母液泵、排污泵、冷凝液泵、压缩机等。

4控制要点与调试

4．1控制要点。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。通过混凝沉淀和气浮处理可大大降低废水COD、TP、矿物油及SS等污染物，因此物化预处理的效果会对后续生化及MVR系统造成很大的影响。对于物化预处理主要是pH及加药量的控制。预处理后的废水进入生物系统可将COD降低到150mg/L左右，继而废水进入蒸发器蒸发处理，出水可稳定达标回用。4．2生化系统。采用接种驯化的方式培养活性污泥，能大大缩短培菌时间，有利于整个生化系统的快速启动［9］。系统接种污泥来自某市工业区污水处理厂消化池内污泥，接种污泥含水率98%左右，接种污泥量10t。投加污泥后，闷曝2～4d，使得污泥恢复活性开始进废水。起初控制进水COD500mg/L;开启好氧池(O池)曝气系统，控制O池DO在2～4mg/L，逐步提高进水流量和进水浓度，其间，为了提高废水的生化性，利于污泥生长，在生化池中投加适量葡萄糖营养剂。同时，根据水质水量情况调节污泥回流量，并定期排放剩余污泥。调试期约为30d。4．2MVR系统。MVR主要有2个主要流程:(1)物料流程:原料液罐→进料泵→冷凝液预热器→不凝气预热器→蒸汽预热器→FC强制循环段→浓缩分离器;(2)二次蒸汽流程:二次蒸汽→蒸汽压缩机→主换热器→冷凝液罐→冷凝液预热器。控制进水条件:SS:200mg/L、COD:400mg/L、石油类:24mg/L、氯离子:300mg/L、F离子:12mg/L、铅:1mg/L、镍:5mg/L、电导率:6．00×10－6。运行时，控制系统内在－0．08MPa，压缩后蒸汽压力不低于105kPa;压缩蒸汽温度与压缩前蒸汽温差不低于16℃，且压缩蒸汽温度不低于101℃。运行中，由于废水含COD较高，随着蒸发进度进行，有机物富集，势必影响蒸发系统，故需要定期排放浓缩液，定排的周期以不影响蒸发器的蒸发量而定。

5运行效果

经过调试运行后，满负荷运行2个月，连续监测各项水质指标平均值如表2所示。由表2可见，该工艺对于处理机械加工废水效果良好、出水水质稳定，出水可以达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920－2002)。同时，由数据看出，要想系统稳定运行，必须严格控制调节池内废水水质，从而减少废水水质、水量等负荷对生化运行系统的冲击。

6经济分析

整个项目投资240万元，主要耗能设备为MVR蒸发器，其动力消耗及运行成本预算见表3及表4，其余系统运行费用(包括电费、药剂费)合计112元/d。综上，整个系统运行费用(包括电费、药剂费)合计1296．8元/d，折合吨水运行费用为162.1元/m3。水站每年回用中水:8t/d×300d=2400t，节约自来水成本2400t×6元=14400元。

7结论

(1)根据机加工废水的特点及处理要求，选用隔油+混凝沉淀+二级气浮+A/O生化+MBR+MVR的组合工艺，取得了良好的处理效果，系统运行稳定，最终出水水质优于《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920－2002)标准，可以满足厂区冲厕、绿化及清洗地面的水质要求。(2)运行实践结果表明，该项目回用率为100%，既大量减少污染排放，又能节约水资源，可以取得良好的经济效益、社会效应和环境效益，节能减排效果十分明显。(3)项目总投资240万元，整个系统运行费用合计1296．8元/d，折合吨水运行费用为162．1元/m3。每年回用废水2400t，节约自来水成本2400t×6元=14400元。

参考文献

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作者:刘兴 单位:栗田工业(苏州)水处理有限公司