某油漆厂综合废水处理设计

1．概述油漆的生产和应用已有悠久的历史，早在几千年前我国就已开始使用油漆，当时使用的油漆是从漆树上采取的漆液加工成天然漆。如从桐油籽榨取桐油，加工炼制成熟桐油，然后加或不加天然颜料（如红土、银朱等）而制成的。现代由于合成材料的出现，给油漆原料开辟了新的来源。当广泛的利用各种合成材料——合成树脂、颜料及有机溶剂等——来制造油漆后，具有多种多样的性能的新品种就日新月异的增加起来了。这也就是现在人们所熟悉的涂料。在涂料生产过程中产生排放的废水，其中常含有酚类、苯类及重金属（表面处理）等有毒有害物质。酚是一种化学助致癌剂，如果将高浓度的含酚废水排放到水域里会使水生物受到损害。目前涂料工业使用的颜料中还含有铅和铬。铅是目前最广泛的污染元素，其对造血系统的危害作用主要涉及大脑、小脑以及脊髓和周围神经。铬化物毒性很大，主要通过饮用水和食物进入人体。因此涂料废水对水域的危害非常严重，必须对其进行有效的治理。油漆的主要原料——油、树脂和染料。油漆的组成物质决定了油漆废水的成分。使得废水中的有机物种类多，成分复杂，COD含量高，并具有一定的毒性，此类废水的特点是：⑴单位产品的废水产生量少，但污染物组成十分复杂；⑵含多种有毒性的、难于生化降解的高分子有机化合物，且浓度很高（COD＞10～20g/L）；⑶废水中固体物含量也很高。油漆废水主要污染的来源见表1.1。某油漆厂综合废水设计第2页共37页表1.1油漆生产和施工产生的废水成分分类废水种类排放特点主要污染物成分废水来源涂料生产废水设备、地面洗涤水溶剂型涂料废水间歇排放，数量波动大碱性，含COD、染料及助剂、悬浮物。涂料施工废水容器、地面洗涤水间歇排放，数量少悬浮物、涂料、COD、BOD。喷漆室水幕水更新排除水间歇，瞬时量大悬浮物、漆雾、COD、BOD。电泳工艺废水电泳水洗水间歇，瞬时量大悬浮物、COD、BOD、铅、铬、重金属、氨、酸、碱。油漆废水的水质特性见表1.2。表1.2油漆废水水质调查表废水种类COD（g/L）油（mg/L）飘油废水15～174000～4500酯化废水30～1001～406干料废水14～301629～4417洗滤布水0.6～1356～3769经过实践调查，由以上二表中的数据分析可知，油漆生产废水属于间歇式排放，排放的偶然性较大，连续性较差，水质水量波动范围大，生产结构复杂。2．工程建设规模及水质要求本系统待处理的废水来自工厂各工段所排放的生产废水及生活污水。处理站的建设规模为日处理油漆废水500m3/d及生活污水700m3/d，污水总变化系数KZ为1.3。污水经处理后达到《污水综合排放标准》（GB8978——1996）中规定的二级新扩改标准。本废水处理站设计进出水水质情况见表2.1。表2.1生产废水水质及排放要求项目COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）石油类（mg/L）PH值油漆废水4800――――5006～9生活污水400――――――――排放要求15030150106～93．方案选择3.1方案选择的原则3.1.1技术先进、工艺合理、适用性强、有较好的耐冲击性和可操作性。3.1.2处理效果稳定，有害物去除率高，处理后的废水可稳定达到国家规定的排放标准。3.1.3运行、管理、操作方便，设备维护简便易行。3.1.4运行费用（电费、药剂费）低，降低运行成本。3.1.5基建投资省，占地面积小。3.1.6污泥量少，脱水性能好；3.1.7对有毒有害物质具有一定的去除效果。3.2方案比选目前，国内处理油漆废水多采用物化＋生化的处理工艺。物化处理方法主要工艺是隔油＋混凝气浮；生化处理方法主要工艺有生物接触氧化法、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、普通活性污泥法某油漆厂综合废水设计第4页共37页等，它们的主要技术参数如表3.1：表3.1生化处理工艺主要设计参数一览表处理工艺生物量g/m3BOD容积负荷BOD5/(m3·d)水力停留时间hBOD5去除率％生物接触氧化池10～201.5～3.01.5～3.080～90高负荷生物滤池0.7～7.01.2——75～90塔式生物滤池0.7～7.01.0～3.0——60～85普通活性污泥法1.5～3.00.4～0.94～1285～95由表3.1的工艺比较可以看出生物接触氧化法和塔式生物滤池法的处理能力较强，可以考虑选用，对其进行进一步的比较如下：⑴生物接触氧化法由于填料比表面积大，池内充氧条件好，氧化池内单位容积的生物量高于活性污泥法曝气池及生物滤池，因此，它可达到较高的容积负荷；⑵生物接触氧化法由于相当一部分微生物固着生长在填料表面，不需设污泥回流系统，也不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；⑶生物接触氧化法由于生物固着量多，水流属完全混合型，因此它对水质水量的骤变有较强的适应能力；⑷生物接触氧化法因污泥浓度高，当有机容积负荷较高时，其F/M仍保持在一定水平，因此污泥产量可相当于或低于活性污泥法。⑸塔式生物滤池用于高浓度有机废水的预处理，在进水BOD5浓度较高时，由于生物膜生长太快，容易导致滤料的堵塞，由于池高，废水的提升费用较大。由以上比较，且油漆废水排放多为间歇式，排放量大，所以对于油漆废水的处理采用生物接触氧化法更为合适。生物接触氧化处理技术的工艺流程一般分一段（级）处理流程，二段（级）处理流程和多段（级）处理流程，考虑这几种工艺各自具体的特点及适用条件，选用二段处理流程。其特点为，二段法流程污水经初沉后进入第一段接触氧化池氧化，出水上清液进入第二段接触氧化池，最后经沉淀池泥水分离后排放，在该流程中的一段为高负荷段，第二段为低负荷段，这样更能使微生物适应原水水质的变化，使出水水质趋于稳定。由于隔油—混凝气浮法具有技术成熟、成本较低、操作有效等特点，已成为废水治理的重要手段。为了能够使废水达标排放，根据废水的特点制定了隔油—混凝气浮—生物接触氧化的处理工艺。4．废水处理工艺流程4.1废水处理工艺流程图废水处理工艺流程方框图如图4.1。含油废水隔栅隔油沉淀池调节池提升泵混凝气浮池两段接触氧化池斜板沉淀池达标排放储油池废油外运废渣外运浮油沉渣化学污泥池回流泵回流污泥浮油剩余污泥厢式压滤机清液干泥外运污泥泵栅渣生活污水某油漆厂综合废水设计第6页共37页图4.1废水处理工艺流程方框图4.2工艺流程简介4.2.1工艺流程说明生产过程中产生的油漆废水在进入处理系统前先经过格栅，以截留较大的悬浮物和漂浮物，以减轻后续处理构筑物的处理负荷。之后的废水进入隔油沉淀池去除一部分浮油和COD，然后进入调节池，以调节水质水量，为后续处理提供稳定的水力负荷及有机负荷。经调节池调节后的废水由泵打入气浮池。在气浮池内油漆废水经气浮作用除去绝大部分油类。气浮处理后的废水与生活污水一同进入生物接触氧化池进行生化处理，以降解废水中残余的有机污染物，然后废水经过斜板沉淀池泥水分离后，即可达标排放。斜板沉淀池沉淀下来的污泥除部分回流至一级生物接触氧化池外，剩余污泥和混凝气浮池分离的浮油直接进入化学污泥池浓缩，浓缩后的污泥由污泥泵打入厢式压滤机进行脱水处理。脱水后得到的泥饼含水率小于80%，比重大于1.2g/cm3，可视同一般工业垃圾处置。厢式压滤机的滤出水上回流到调节池循环处理。生物接触氧化池需鼓入压缩空气，向废水中充氧，以保证好氧微生物的生命代谢活动。压缩空气由离心风机提供，生物接触氧化池采用高效曝气头曝气。4.2.2处理工艺特点隔油——混凝气浮——生物接触氧化法工艺特点：⑴平流式隔油构造简单，便于运行管理，除油效果稳定。⑵混凝气浮采用溶气气浮，即在一定压力条件下，将空气溶于水中并达饱和状态，然后突然减压，使水中空气以小气泡形式逸出，与污水中颗粒粘附，达到净化水体的目的。加入混凝剂可提高气浮效率，节省时间。⑶生物接触氧化法是利用固着在填料上的生物膜来吸附水中有机污染物并加以氧化分解，使污水净化，它的特点是生物量较高，以MLSS计，一般在10～20g/L以上，有机容积负荷大，可节省投资；微生物附着生长既可提高对冲击负荷的抵抗能力，又可不考虑污泥膨胀现象的发生，运行管理也较为方便。4.3废水处理效率进水COD(mg/L)48002400COD去除率(%)5040出水COD(mg/L)24001440进水石油类(mg/L)500250石油类去除率(%)5090出水石油类(mg/L)25025(加入700m3/d的生活污水)(生活污水COD为400mg/L)进水COD(mg/L)833.3250COD去除率(%)7060出水COD(mg/L)250100150进水石油类(mg/L)10.46.3含油废水500m3/d隔油沉淀池混凝气浮池一段接触氧化二段接触氧化某油漆厂综合废水设计第8页共37页石油类去除率(%)4030出水石油类(mg/L)6.34.4105．工艺设计5.1隔油沉淀池（平流式）按废水在隔油池内的停留时间进行设计计算。隔油沉淀池采用人工撇油除渣。5.1.1隔油池总容积隔油池按最大水量进行计算，废水在隔油池内的停留时间取1.5h，其总容积为：QtW=20.83×1.3×1.5=40.62m3式中W——隔油池的总容积，m3；Q——隔油池的废水设计流量，m3/h；t——废水在隔油池内的设计停留时间，h，一般采用1.5～2.0h。5.1.2隔油池过水断面面积废水在隔油池中的水平流速取2mm/s，则隔油池的过水断面面积AC为：vQAC6.3/=1.3×20.83/(3.6×2)=3.76m2式中AC——隔油池的过水断面面积，m2；Q——隔油池的设计流量，m3/h；v——废水在隔油池中的水平流速，mm/s。5.1.3隔油池隔间数隔油池隔间数n为：bhAnC/式中b——隔油池每个隔间的宽度，m；h——隔油池工作水深，m。取隔油池隔间数n=2，隔油池工作水深h=1.5m，则：b=3.76/(2×1.5)=1.25m5.1.4隔油池有效长度隔油池的有效长度L为：vtL6.3=3.6×2×1.5=10.8m式中符号意义同前。5.1.5隔油池建筑高度取隔油池超高为0.4m，则隔油池建筑高度H为：H=h+h＇=1.5+0.4=1.9m式中h＇——隔油池超高，m，一般不小于0.4m。5.2调节池由于油漆生产废水属间歇式排放，排放的偶然性大，连续性差，水质水量波动范围较大，故取废水在调节池内停留时间t为8小时，则油漆废水调节池容积W为：qtW=20.83×1.3×8=216.6m3式中q——调节池内水的流量，m3/h；t——水在调节池内停留时间，h。取调节池有效水深为3m，长8.65m，则调节池宽为：B=W/(L×h)=216.6/(8.65×3)=8.35m某油漆厂综合废水设计第10页共37页取调节池超高h＇为0.4m，则调节池建筑高度H为：H=h+h＇=3+0.4=3.4m式中h＇——调节池超高，m。调节池向混凝气浮池提升废水所用提升泵选用KWQ型潜水排污泵二台，一用一备，其性能参数如表5.2.1。表5.2.1KWQ型潜水排污泵性能表型号排出口径mm流量m3/h扬程m转速r/min功率KW重量KgKWQ65-25-15-2.265251529002.2655.3混凝气浮池5.3.1气浮所需空气量Qg取回流比R＇为50%，释气量ac为60L/m3，水温校正系数ψ为1.1，则：Qg=QR＇acψ=20.83×50%×60×1.1=687.39L/h式中Qg——气浮所需空气量，L/h；Q——气浮池设计水量，m3/h；R＇——试验条件下的回流比，%；ac——试验条件下的释气量，L/m3；ψ——水温校正系数，取1.1～1.3（主要考虑水的粘滞度影响，试验时水温与冬季水温相差大者取高值）。5.3.2加压溶气水量Qp取溶气压力P为3公斤/厘米2，水温为10℃，则：hmPKQQTgP/56.121095.23%8473639.68773632η式中QP——加压溶气水量，m3/h；P——选定的溶气压力，公斤/厘米2；η——溶气效率，对装阶梯环填料的溶气罐查表5.3.1；KT——溶解度系数，可根据水温查表5.3.2。由水温为10℃，查表得溶解度系数KT＝2.9