高濃度日用化工廢水處理工藝
日用化工廢水組分復雜、水質波動大、有機污染物濃度高、生物可降解性差并且有一定毒性，如果不經處理直接排放會對周圍環境造成嚴重污染。
江蘇隆力奇生物科技股份有限公司是國內生產規模最大、技術力量最先進的日化產品研究開發和產銷基地，其主要產品為洗發露、肥皂、化妝品等日用產品，在生產過程中會產生大量日用化工廢水。該公司的廢水處理工程由蘇州思源環保工程有限公司負責設計、施工與調試。經過1年多的設計、施工與調試，運行狀況良好，出水水質達到《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)一級標準，并通過環保部門驗收。
1廢水水質與設計水量
該公司排放生產廢水量約為150m3/d，生活污水約450m3/d，則設計處理廢水量為600m3/d。
公司主要產品為化妝品、殺菌皂、洗發露等，其中化妝品、殺菌皂生產廢水量較少，廢水主要來源于洗滌用品生產過程中清洗反應釜所產生的高濃度廢水。廢水中主要成分為表面活性劑、脂肪酸、香料等有機物質，廠區內的生活污水也一并處理。工程的出水水質執行《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)一級標準。
設計進、出水水質見表1。
表1設計進、出水水質mg·L-1
2廢水處理工藝的確定
該廢水組分復雜，有機污染物濃度高，BOD5/COD值＜0．25，屬于難生化降解廢水，廢水中SS濃度高且含有一定濃度的表面活性劑、動植物油類。
綜合考慮廢水水量、水質特點和處理成本，決定采用UASB/延時曝氣/氣浮聯合工藝，流程如圖1所示。
生產廢水首先經由格柵池截留較大懸浮物后進入集水池，內設一小型隔油池來截留部分油脂，廢水在1#調節沉淀池中調節水質、水量并去除部分SS后，添加氮、磷元素并控制溫度為35～37℃，由泵提升進入UASB反應器，與厭氧污泥充分接觸去除廢水中大部分有機污染物、LAS等。UASB出水進入混凝沉淀池，通過投加FeSO4、PAC、PAM去除剩余的有機污染物、LAS、SS等。混凝沉淀池出水與生活污水一起進入2#調節池，調節水質、水量后進入延時曝氣池進一步去除剩余污染物。好氧出水經過沉淀后進入氣浮池，最終出水水質達到排放標準。
UASB、調節池、混凝沉淀池、二沉池以及氣浮池產生的剩余污泥由污泥泵排入污泥濃縮池，重力濃縮后經板框壓濾機壓濾并外運處理。
3主要構筑物及設計參數
①格柵池
廢水中SS濃度很高，首先進入格柵池去除較大的懸浮物，設計尺寸:0．7m×0．7m×1．0m，鋼混結構，內置2套斜板格柵，尺寸:0．7m×0．7m，柵條間距為10mm，不銹鋼材質，采用人工清渣。
②集水池
集水池內設一小型隔油池，起到截留部分油脂的作用，設計尺寸:3m×3m×2．5m，有效容積為18m3，鋼混結構。
③1#調節沉淀池
廢水水質波動大，需進入調節沉淀池進行水質、水量的均和調節并去除部分SS，便于后續的生化處理。1#調節沉淀池設計尺寸:10m×6m×4m，分為2個單元，前段為沉淀區，有效容積為60m3;后段為調節區，有效容積為160m3，調節時間為24h，均為鋼混結構。調節池后段配有機械攪拌設備、蒸汽加熱設備及pH控制儀各一套，并配有2臺出水泵，1用1備，Q=20m3/h，H=120kPa，N=2．2kW。
④UASB厭氧反應系統
調節沉淀池出水需要添加氮源、磷源，并設置1臺溫度控制儀控制蒸汽管道上的電磁閥對廢水加熱，保證UASB進水溫度為35～37℃。進水與污泥床充分接觸，去除廢水中大部分有機污染物、LAS等。UASB內置1臺pH控制儀，每天監測混合液pH值，防止酸化。設計尺寸:8m×5m×12m，HＲT=58h，設計容積負荷為6．75kgCOD/(m3·d)，鋼混結構。UASB設計進水流量為20m3/h，出水回流至1#調節池，回流量為14m3/h，配有1套脈沖布水器、1套三相分離器以及1臺回流泵，Q=20m3/h，H=120kPa，N=2．2kW。
⑤混凝沉淀池
UASB出水進入混凝沉淀池，通過投加FeSO4、PAC、PAM去除剩余的有機污染物、LAS、SS等，降低后續延時曝氣系統的處理壓力。設計尺寸:3m×3m×6m，有效停留時間為2．5h，其中反應池容積為3m3，內設1臺攪拌機及2臺污泥泵，1用1備，Q=36m3/h，H=100kPa，N=4kW。
⑥2#調節池
混凝沉淀池出水與生活污水進入2#調節池均和廢水水質、水量同時通過鼓風曝氣吹脫UASB出水中部分H2S等有毒、有害氣體。設計尺寸:10m×5m×3．5m，有效容積為150m3，調節時間為6h，鋼混結構。2#調節池設置1臺攪拌機，2臺出水泵，1用1備，Q=30m3/h，H=120kPa，N=4kW以及2臺污泥泵，1用1備，Q=36m3/h，H=100kPa，N=4kW。與延時曝氣池共用一套曝氣設備，2臺羅茨風機，風量為11m3/min，風壓為50kPa，功率為11kW，曝氣器采用D65的曝氣軟管，L=300m。
⑦延時曝氣好氧反應系統
延時曝氣池中細胞物質氧化時會釋放出氮、磷，適合處理缺少氮、磷的廢水。厭氧出水與生活污水混合后在延時曝氣池中去除剩余的有機污染物、LAS、SS等。延時曝氣法的容積負荷低、曝氣池容積大，設計尺寸:12m×10m×5m，HＲT為24h，鋼混結構。曝氣時間24h，氣水比為15∶1，與2#調節池共用2臺羅茨風機曝氣，風量為11m3/min，風壓為50kPa，功率為11kW，曝氣器采用D65的曝氣軟管，L=300m。通過污泥回流保持曝氣池中污泥濃度，污泥回流比為100%，配有2臺回流泵，1用1備，Q=36m3/h，H=100kPa，N=4kW。
二沉池采用豎流式沉淀池，設計尺寸:6m×6m×5m，表面負荷為0．7m3/(m2·h)，鋼混結構。污泥部分回流，剩余污泥則由污泥泵排入污泥濃縮池進行重力濃縮。
⑧氣浮池
延時曝氣好氧系統出水進入氣浮池，通過投加FeSO4、PAC、PAM進一步去除殘余有機污染物、LAS等。采用加壓溶氣氣浮池，設計尺寸:6m×4m×3．5m，有效容積為30m3，進水流量為25m3/h，鋼混結構。氣浮池包含溶氣系統、刮泥系統及控制系統各一套，攪拌器功率為0．75kW，材質為304不銹鋼;溶氣罐設計尺寸:0．6m×2．2m，材質為304不銹鋼;溶氣罐進水泵Q=12．5m3/h，H=320kPa，N=3．0kW。氣浮池既刮除了沉淀池出水中的污泥，又去除了廢水中的剩余污染物，保證了出水能夠達標排放。
⑨污泥處理系統
剩余污泥由泵排入污泥濃縮池重力濃縮，并由板框壓濾機壓濾后外運處理。UASB產生剩余污泥量為375kg/d，延時曝氣好氧工藝產泥量很少，不予考慮。調節池、混凝沉淀池、二沉池及氣浮池產泥量為500kg/d，處理污泥總量為875kg/d。設2座污泥池，設計尺寸:4m×4m×3．5m，有效容積為50m3，停留時間24h，鋼混結構。濃縮污泥由污泥泵打入板框壓濾機，配有2臺污泥泵，1用1備，Q=8m3/h，H=600kPa，N=4kW。采用過濾能力為3kg/(m2·h)(干固體)的板框壓濾機，壓濾面積為40m2，壓濾后污泥含水率為80%。
4工程調試與運行結果
工程調試的重點在于UASB厭氧反應系統的啟動，關鍵在于控制UASB不發生酸化。UASB啟動直接購買顆粒污泥進行接種，接種量為150m3。啟動初期采用間隙進水方式，進水量為150m3/d，利用出水回流稀釋進水COD在4000～5000mg/L，通過蒸汽加熱保證進水溫度略高于37℃，投加NaOH控制pH值為7．2～7．5，能夠有效防止由于容積負荷的提高所引起的反應器酸化，投加氮源、磷源以及必需的微量元素以保證進水中C∶N∶P為200∶5∶1。啟動階段UASB出水VFA＜200mg/L，沒有出現積累現象，表明UASB中產甲烷菌活性較好，生化處理效果良好。UASB啟動時間短，一個月左右達到了設計容積負荷，進水COD濃度經稀釋后為7200mg/L，出水為1400mg/L，去除率＞80%。延時曝氣池接種污泥采用當地污水處理廠的好氧污泥，運行穩定后污泥濃度為4000mg/L，控制污泥回流比為100%。延時曝氣池進水COD濃度約為600mg/L，出水為132mg/L，去除率＞78%。
工程調試比較順利，沒有出現酸化現象，調試時間3個月。系統穩定運行后，出水水質均優于《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)一級標準。主要構筑物出水COD濃度見表2。
表2各主要構筑物對COD的處理效果
5濟分析
①工程投資費用:土建費54．10萬元、設備費76．31萬元、設計與調試費13．04萬元、運輸及安裝費13．11萬元，合計156．65萬元。
②工程運行費用主要包括電費、藥劑費、人工費。工程正常連續運行時設備功率為22．9kW，電價為0．57元/(kW·h)，電費為0．52元/m3。廢水處理過程中需要添加N、P、混凝劑及消泡劑，藥劑費為0．5元/m3。日常安排5名管理人員(兼職)，工資為500元/(月·人)，人工費約0．17元/m3。合計1．21元/m3，與同類廢水的其他處理工藝相比較為經濟。
6結論
①采用UASB/延時曝氣/氣浮聯合工藝處理高濃度日用化工廢水，COD去除率＞99%，SS去除率＞96%，LAS去除率＞95%，出水水質優于《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)一級標準。
②工程正式投入使用后，運行良好，操作簡便，出水水質穩定，剩余污泥量少，處理費為1．21元/m3，對于不同類型的高濃度、水質波動大、生化降解性差的工業廢水的處理有一定參考意義。
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