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    電鍍廢水處理設備

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    汽車工業廢水處理設備的回用工程實例

    來源:污水處理設備

      1、工程概況

      隨著國內外汽車工業的發展,汽車涂裝廢水排放量逐年增加,對環境的污染日益嚴重。某汽車有限公司主要從事汽車生產,排出的廢水由前處理線的脫脂廢水、磷化廢水、噴漆廢水和電泳廢水組成。汽車涂裝廢水中常含有表面活性劑、油類物質、磷酸鹽、漆料、水溶性有機物、少量重金屬離子等污染物。筆者采用物化、生化和反滲透相結合的工藝對該廠廢水進行深度處理并回用,處理后產水可滿足企業生產工藝用水的水質要求,而反滲透濃水達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)三級標準要求。

      2、廢水水量與水質

      2.1 設計規模

      根據建設方提供的水量情況并適當考慮變化系數,設計處理規模為240 t/d,24 h連續運行,其中120 t回用于生產,另外120 t達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)三級標準后排放。

      2.2 廢水水質

      該廢水水質特點為:水質波動較大,廢水中無機物較多,可生化性較差,含有大量磷酸鹽和表面活性劑等。設計進、出水水質指標見表 1。

      

    污水處理設備

     

      3、廢水處理工藝流程

      汽車工業廢水含有磷酸鹽、重金屬離子和油類物質,生化性較差,目前國內外一般采用物化法進行預處理,后續采用生物處理工藝達標排放,較其他方法具有處理效果穩定、運行成本低、操作維護簡單等特點,能有效解決汽車涂裝廢水的污染問題。但對于汽車工業廢水處理后回用于生產用水的工程實例報道較少。

      該工程采用以下工藝流程:由脫脂廢水、磷化廢水、噴漆廢水和電泳廢水組成的綜合廢水混和后先經混凝氣浮,然后加堿調節pH至合適范圍,加入混凝劑、絮凝劑,使廢水中的金屬離子生成絮體;隨后廢水進入物化沉淀池,在重力作用下固液分離,調節上清液pH到6~9;后續生物處理階段采用缺氧、好氧工藝,通過微生物的作用去除污水中的有機物、氨氮等使污水得到凈化,然后廢水進入生化沉淀池,在重力作用下固液分離,上清液經砂濾器、炭濾器、超濾、保安過濾器和反滲透深度處理后回用于生產,反滲透濃水達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)三級標準后排放。工藝流程如圖 1所示。

      

    污水處理設備

     

      4、主要處理構筑物與設備

      4.1 調節池

      該池用于收集脫脂廢水、磷化廢水、噴漆廢水和電泳廢水等機械加工廢水,對各廢水進行均質均量,避免廢水的濃度負荷對后段工藝造成沖擊,保證處理效果。調節池設提升泵2臺,1用1備,設液位控制儀3套。通過液位控制提升泵,高位啟動,低位停止,超高、超低位報警。另在池底設置曝氣攪拌裝置,使廢水充分混合,同時避免厭氧細菌滋生而產生異味。該池采用鋼砼結構,地下式,工藝尺寸為9 000 mm×6 000 mm×4 500 mm ,有效停留時間21.6 h。

      4.2 pH調整池

      向該池加入堿調節至適合廢水中礦物油破乳的pH范圍。調節池設攪拌設施1套,藥劑投加裝置1套,pH控制器1套。堿的投加量受pH控制,由pH控制器自動實現。該池采用鋼結構,鋼結構內部環氧防腐,工藝尺寸為2 000 mm×2 000 mm×3 000 mm,有效停留時間1 h。

      4.3 加藥反應池

      投加CaCl2、聚合氯化鋁(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)并機械攪拌,使廢水中的膠體以絮凝劑為凝聚核心,通過混凝劑的水解、吸附、架橋等作用,將懸浮物凝結為大的顆粒物。該池采用鋼砼結構,設攪拌機設施1套,藥劑投加裝置1套。工藝尺寸為1 000 mm×1 000 mm×2 000 mm,有效停留時間1 h。

      4.4 氣浮池

      氣浮池由接觸池和分離池組成。廢水在接觸池內與來自溶氣罐的溶氣水混合,析出的微小氣泡與廢水中的污染物接觸并附聚在一起,通過分離池的作用使附聚體浮于水面,得以刮除,而處理后的廢水從擋板下側流出進入中和反應槽。氣浮池采用鋼結構,內部FRP防腐,包含1套溶氣系統、1臺刮渣機、1臺空壓機以及1套電控設備。工藝尺寸為5 000 mm×2 000 mm×2 500 mm,有效停留時間2 h。

      4.5 混凝池

      向混凝池中投加聚合氯化鋁(PAC),使細小懸浮物生成絮體。該池內設機械攪拌設施1套,另設 1套混凝劑投加裝置,采用鋼結構,鋼結構內部環氧防腐,工藝尺寸為2 000 mm×2 000 mm×3 000 mm ,有效停留時間1 h。

      4.6 絮凝池

      絮凝池投加聚丙烯酰胺(PAM),使絮體顆粒增大,沉降速度加快。內設機械攪拌設施1套,另設1套絮凝劑投加裝置,采用鋼結構,鋼結構內部環氧防腐,工藝尺寸為2 000 mm×2 000 mm×3 000 mm,有效停留時間1 h。

      4.7 物化沉淀池

      采用斜管式沉淀池,處理能力大,處理效率高,停留時間短。經混凝和絮凝處理后的廢水進入該池,在重力作用下進行固液分離,絮體自然沉淀,上清液則進入下一道處理工藝,泥渣進入污泥池處理。該池采用鋼結構,設置斜管填料1套,排泥泵2臺,1用1備,工藝尺寸為2 000 mm×4 000 mm×4 000 mm。

      4.8 缺氧池

      缺氧條件下,廢水中的大分子有機物在微生物水解酶的作用下降解為小分子物質,增強了可生化性,同時反硝化細菌在缺氧條件下生存和增殖,達到脫氮效果。缺氧池內置穿孔曝氣裝置1套,采用鋼砼結構,工藝尺寸為4 000 mm×7 500 mm×4 500 mm,有效停留時間12 h。

      4.9 好氧池

      經過缺氧處理后的廢水進入好氧池,進行充氧曝氣,此時水中好氧菌占絕對優勢,并具有較好的活性。各種微生物在好氧條件下充分利用廢水中的有機物質,在溶解氧為2~4 mg/L時進行好氧生物反應(自身的新陳代謝作用),將污水中大量有機物轉化為CO2和H2O,同時將氨氮轉化為硝酸鹽氮的形式。曝氣池活性污泥維持在2 500~4 000 mg/L。缺氧池與好氧池構成缺氧-好氧二段工藝組合,即A/O工藝,可以達到較好的脫氮效果。設混合液回流泵2臺,1用1備。好氧池為鋼砼結構,工藝尺寸為7 500 mm×8 000 mm×4 500 mm,有效停留時間24 h。

      4.10 生化沉淀池

      經過好氧曝氣池處理后的廢水進入生化沉淀池進行固液分離,上清液達標排放,部分污泥回流到好氧曝氣池,剩余污泥進入污泥池處理。設污泥回流泵2臺,1用1備。該池采用豎流式沉淀池,鋼砼結構,工藝尺寸為D 4 000 mm×5 500 mm。

      4.11 中間水箱

      生化沉淀池出水自流進入中間水箱儲存,由水泵提升到后續工藝段作進一步處理,設提升泵2臺,1用1備,中間水箱采用10 m3的PE水箱。

      4.12 砂濾器

      經過砂濾器過濾,廢水中直徑較小的顆粒物等得以去除,保證后續處理工藝的正常運行。過濾器的濾料在工作一段時間后會產生污染物積聚,需要定期進行反沖洗,以保證其工作質量,反沖洗水將回到調節池重新處理。砂濾器凈空尺寸D 1 600 mm×2 000 mm(1套),過濾速度5 m/h,濾層高度1.6 m,投放濾料為2.0~4.75 mm和0.21~0.42 mm精制石英砂。砂濾器自動反沖洗,每套設氣動閥6個,反沖洗頻率1次/d,反沖洗歷時8 min。

      4.13 炭濾器

      炭濾器可過濾和吸附直徑較小的懸浮物、有機物等,能很大程度地去除廢水中的剩余污染物,以此保證后續工藝穩定運行。炭濾器凈空尺寸D 1 600 mm×2 000 mm(1套),過濾速度5 m/h,濾層高度1.6 m,投放濾料為顆?;钚蕴?。

      4.14 超濾系統

      超濾系統選用天津膜天膜科技股份有限公司UOFⅣ型外壓式中空纖維超濾膜,數量6支,單支膜產水量1.86 t/h,面積40 m2,25 ℃平均水通量50 L/(m2·h),工作壓力0.03~0.15 MPa,材質為PVDF,外殼材質UPVC,外形尺寸D 90 mm×1 106 mm;機架1套,材質Q235A;反洗水箱與過濾水箱共用;反洗水泵選用立式多級離心泵,2臺,1用1備,材質SUS304;清洗水箱與反滲透共用;清洗水泵與反滲透共用;清洗液過濾器與反滲透共用。

      4.15 過濾水箱

      超濾系統出水自流進入過濾水箱儲存,經高壓水泵提升到后續工藝段作進一步處理,設高壓水泵2臺,1用1備,過濾水箱采用10 m3的PE水箱。

      4.16 保安過濾器

      保安過濾器可去除濁度為1度以上的細小微粒,滿足后續工序對進水的要求。該項目設有5 μm過濾器截留上述過濾器的穿透物,保護反滲透膜。

      4.17 反滲透系統

      選用美國陶氏公司BW30-400-FR型反滲透膜,數量10支,單支膜產水量1.0 t/h,工作壓力1.2~1.5 MPa,材質為芳香聚酰胺(簡稱PA),膜殼材質SUS304。機架1套,材質Q235A。在壓力驅動下,水通過高度選擇性的反滲透膜,水中的無機鹽、有機物、硬度離子、細菌等與水分離,去除率達98%~99%,反滲透系統產水率為50%。

      4.18 回用水箱

      經反滲透系統處理后的出水儲存后回用,回用水箱采用10 m3的PE水箱。

      5、工藝控制要點和系統運行情況

      脫脂廢水、磷化廢水、噴漆廢水和電泳廢水等機械加工廢水的有機物濃度較高,且含有礦物油、懸浮物和氮磷等污染物。通過氣浮和混凝沉淀處理可將COD降低到700 mg/L左右,生物系統(缺氧和好氧工藝)可將COD降低到70 mg/L左右,出水可穩定達標排放。實際運行時首先投加NaOH將廢水pH調至8.5~9.0,然后按照3、5、1.0 mL/L的投加量分別加入5%(質量分數,下同)的CaCl2溶液、10%的聚合氯化鋁和5%的聚丙烯酰胺溶液,混合反應60 min后進入氣浮池,氣浮出水按6、1.5 mL/L投加量分別投加10%的聚合氯化鋁和5%的聚丙烯酰胺溶液,混凝沉淀出水較后進入生物處理系統,生化出水經砂濾器、炭濾器、超濾、保安過濾器和反滲透深度處理后回用于生產,反滲透濃水可達到GB 8978—1996三級標準。該工程已穩定運行4 a多,從實際檢測結果來看,反滲透產水COD穩定在32~45 mg/L,電導率穩定在18~42 μS/cm,可滿足生產用水水質要求;反滲透濃水COD穩定在128~302 mg/L,SS穩定在26~51 mg/L,達到GB 8978—1996三級標準后達標排放。

      

    污水處理設備

     

      6、結論

      6.1對汽車工業廢水采用氣浮—混凝沉淀—生物法—反滲透工藝深度處理后部分回用是可行的,反滲透產水滿足生產工藝用水要求,反滲透濃水達到GB 8978—1996三級標準要求。

      6.2氣浮工藝控制要點為:進水pH控制在8.5~9.0,然后按照3、5、1.0 mL/L的投加量分別加入5%的CaC12溶液、10%的聚合氯化鋁和5%的聚丙烯酰胺溶液,混合反應時間為1 h。

      6.3物化混凝工藝控制要點為:分別按照1.5 mL/L投加10%的聚合氯化鋁和5%的聚丙烯酰胺溶液,混凝和絮凝反應時間均為1 h。

      6.4該工程廢水處理量為240 t/d,工程總投資為282萬元,一次性投資較高。在未考慮污水處理設備折舊的情況下,日常運行成本為3.6~4.2元/t。

      6.5運行實踐結果表明,該項目較為適宜的回用率為50%,將汽車工業廢水處理與回用有機結合起來,既大量減少污染排放,又能節約水資源,可以取得良好的經濟效益、社會效應和環境效益,節能減排效果十分明顯。

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