聚酯化纖企業(yè)的廢水主要來自聚酯化纖工藝生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各類廢水，以及工藝清洗廢水。企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各類廢水中常含有強(qiáng)堿、強(qiáng)酸、醇類、果膠、纖維素、半纖維素、酯類、二惡烷和2-MD等化合物，以及含有可揮發(fā)等的有機(jī)污染物。常規(guī)的水解酸化+接觸氧化、芬頓催化氧化、膜生物反應(yīng)器(MBR)等處理工藝無法取得令人滿意的效果。鑒于該類企業(yè)產(chǎn)生的廢水水質(zhì)復(fù)雜、難降解有機(jī)物含量高，可生化性差，隨著廢水的產(chǎn)生，還產(chǎn)生出大量對微生物具有毒害作用的丙烯醛和丙烯醇等揮發(fā)性有機(jī)污染物，此2類有機(jī)污染物對人眼的刺激性極強(qiáng)，有催淚性，刺激眼睛及呼吸道，液態(tài)的丙烯醛還具有腐蝕性等特點(diǎn)。
臭氧催化氧化-MBR-固定化曝氣生物濾池(G- BAF)-生物強(qiáng)化-碳濾組合工藝，將固定化生物濾池、生物強(qiáng)化、催化氧化與膜技術(shù)相集成，并成功應(yīng)用到該實(shí)際工程中。通過該項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)聚酯化纖廢水—無害化—資源化的回用模式，不僅對企業(yè)的節(jié)水減排和持續(xù)發(fā)展有著重要的影響，也期望能為同類企業(yè)的廢水處理技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用提供參考。
1工程概況
聚酯化纖企業(yè)生產(chǎn)的廢水，其污水來源主要為工藝車間的生產(chǎn)廢水、生活廢水、車間及工藝罐沖洗廢水，每天廢水排放量約48t�？紤]可能產(chǎn)生的不可預(yù)見廢水量，設(shè)計(jì)處理量為60t/d的污水處理系統(tǒng)，其中工業(yè)廢水為24t/d。設(shè)計(jì)進(jìn)水pH為6——9，COD為2.5——3.5g/L，BOD5≤300mg/L，SS、NH3-N、動植物油的質(zhì)量濃度分別為200——300、≤30、1.2mg/L。處理后出水要求達(dá)到GB/T18920——2002的城市綠化水標(biāo)準(zhǔn)。
廢氣來源于企業(yè)生產(chǎn)廢水工藝以及廢水處理系統(tǒng)產(chǎn)生。廢氣中乙二醇、H2O、乙醛、甲醇、空氣的質(zhì)量流量分別為0.01、0.29、0.76、0.21、12.70kg/h，合計(jì)13.97kg/h。廢氣排放要求達(dá)到天津地方標(biāo)準(zhǔn)DB 12/524——2014指標(biāo)，即出口VOCs的質(zhì)量濃度≤50mg/m?，20m高空質(zhì)量流量≤4.5kg/h。
根據(jù)廢水合成工藝取企業(yè)廢水和廢氣進(jìn)行GC- MS定性分析，廢水中所含組分包含乙二醇、乙醛、丙烯醇、丙烯酸、對苯二甲酸乙二醇酯、二惡烷、2-MD、丙烯醇和丙烯醛等物質(zhì)，廢氣包含乙二醇、乙醛、丙烯醇、丙烯酸、空氣等氣體。聚酯化纖廢水有機(jī)物含量高，有機(jī)污染物具有生物毒性，可生化性差，廢水成分復(fù)雜，具生物毒性等特點(diǎn)，屬于難降解工業(yè)廢水。
2工藝流程
該廠廢水處理站占地200m?，綜合設(shè)備間為廠區(qū)車間內(nèi)，綜合設(shè)備間內(nèi)設(shè)有膜出水泵、配電控制室，膜反沖洗加藥罐、臭氧發(fā)生器、化驗(yàn)室等。水池為碳鋼結(jié)構(gòu)，廢水池體為碳鋼，內(nèi)外二度防銹底漆，外面二度面漆。
廠區(qū)內(nèi)生活廢水經(jīng)過格柵后進(jìn)入集水井中。格柵作用是去除污水中大塊雜質(zhì)、纖維物質(zhì)和毛發(fā)，防止提升泵堵塞。集水井廢水經(jīng)過提升泵提升后進(jìn)入調(diào)節(jié)池。廠區(qū)工業(yè)廢水直接進(jìn)入到工業(yè)廢水收集池中。池體上端溢流口工業(yè)廢水自留到調(diào)節(jié)池中。調(diào)節(jié)池水通過提升泵進(jìn)入到水解酸化池，水解酸化池提高廢水可生化性。出水進(jìn)入到G-BAF+MBR反應(yīng)池，同時(shí)通過攪拌罐將生物強(qiáng)化微生物菌制劑攪拌均勻激活生物活性后投加到G-BAF中，提高生物降解效率，降解水中大部分污染物，出水通過碳濾塔過濾后回到清水池中用于廠區(qū)綠化。
整個(gè)處理系統(tǒng)密閉，收集的系統(tǒng)尾氣和工業(yè)廢氣通過吸風(fēng)機(jī)吸入噴淋塔，氣體通入洗滌塔后經(jīng)過水洗滌，將水溶性氣體如丙烯酸和丙烯醇等可溶性物質(zhì)溶解于水中。含有廢氣的廢水流回到工業(yè)污水收集池中。臭氧和工業(yè)廢水收集池中廢水進(jìn)入臭氧氧化塔進(jìn)行充分的接觸和反應(yīng)，通過臭氧催化氧化氧化達(dá)到解除廢水毒性并提高其可生化性。尾氣通過噴淋塔洗滌處理，通過活性碳吸附塔吸附處理后20m高空達(dá)標(biāo)排放。
以臭氧催化氧化、G-BAF、生物強(qiáng)化、MBR、碳濾為主體的廢水廢氣處理系統(tǒng)工藝流程見圖1。
3主要構(gòu)筑物及設(shè)備
1)格柵與集水井。集水井前設(shè)置機(jī)械格柵，格柵間尺寸1.20m×0.5m×1.2m。集水井尺寸為4.0m×2.0m×5.0m，全地下結(jié)構(gòu)。設(shè)置2臺潛污泵(1備1用)。泵參數(shù)為體積流量3m?/h，揚(yáng)程10m，功率0.55kW。
2)工業(yè)廢水收集池。收集工業(yè)廢水，池體有效尺寸為2.5m×2.0m×3.5m，內(nèi)部防腐，有效容積為15m?。污水停留時(shí)間為15h。池體為碳鋼箱體。池體上端溢流口工業(yè)廢水自留到調(diào)節(jié)池中。所有池體密閉，工業(yè)尾氣和池體廢氣通過噴淋塔洗滌后流回到工業(yè)污水收集池中。
3)調(diào)節(jié)池。將解除毒性的工業(yè)廢水和生活廢水在調(diào)節(jié)池中充分混合，設(shè)置調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池尺寸為2.5m×3.0m×3.5m，有效容積22.5m?，內(nèi)部防腐。池體為碳鋼箱體。池內(nèi)安裝穿孔曝氣管，通入空氣攪拌，使廢水混合均勻，并防止水中懸浮物的沉積和污水腐臭。池內(nèi)設(shè)有潛污泵2臺(1備1用，體積流量3m?/h，揚(yáng)程7m，功率0.37kW)，并設(shè)有液位浮球來自動控制泵的啟停。
4)臭氧催化氧化塔。臭氧發(fā)生器的臭氧產(chǎn)量為1kg/h，含臭氧發(fā)生器、干燥器、過濾器和臭氧氧化塔。臭氧氧化塔的尺寸為Φ準(zhǔn)0.9m×2.9m，內(nèi)襯3mm厚耐酸、碳鋼，外部二度防銹底漆、二度面漆。臭氧氣體通過反應(yīng)器底部的微孔補(bǔ)氣板通入臭氧氧化塔。氧化塔內(nèi)部含有支撐架、濾帽、填料網(wǎng)、墊層等，負(fù)載催化劑。催化劑是含有多元的過度金屬元素的柱狀活性碳。設(shè)置pH為6.8。冷卻水體積流量為3——4m?/h。
5)水解酸化池。通過潛污泵將混合均勻的廢水打入水解酸化池中，池體為碳鋼，水解酸化池有效容積為36m?，池體尺寸為4.8m×2.5m×3.5m，箱體內(nèi)部防腐。污水停留時(shí)間為14.4h。內(nèi)部安裝彈性填料，填料片間距為200mm。彈性填料12m?，為厭氧微生物提供附著點(diǎn)。池底鋪設(shè)穿孔曝氣管，通入壓縮空氣起到攪拌作用使廢水混合均勻。內(nèi)部留有溢流口，廢水通過溢流直接溢流到G-BAF中。運(yùn)行時(shí)DO的質(zhì)量濃度不高于0.4mg/L。
6)G-BAF。通過溢流口將水解酸化池中的廢水溢流到好養(yǎng)池中。尺寸為7.2m×2.5m×3.5m，箱體內(nèi)部防腐，有效容積為54m?，水力停留時(shí)間為14.4h。池體為碳鋼箱體。池內(nèi)設(shè)有聚氨酯組合填料，組合填料30m?，填料架1套采用槽鋼和螺紋鋼焊接而成。池底鋪設(shè)微孔曝氣系統(tǒng)，通入壓縮空氣進(jìn)行曝氣，增加廢水好氧微生物濃度。內(nèi)部留有溢流口，廢水通過溢流進(jìn)入MBR池。
7)MBR生化池。池體尺寸為14.5m×2.5m×3.5m，箱體內(nèi)部防腐，有效容積為 108.75m?。水力停留時(shí)間為43.5h。池體為碳鋼箱體，設(shè)有MBR。生化池出水方式采用膜分離方式進(jìn)行泥水分離。采用PVDF簾式膜，14片膜，膜面積為18m?/片。反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置曝氣系統(tǒng)，曝氣量氣水體積比為20:1，壓縮空氣通過管路從池底進(jìn)入。設(shè)置回流裝置，定時(shí)回流保持生化池內(nèi)污泥濃度。膜出水泵一備一用，參數(shù)為體積流量3.5m?/h，揚(yáng)程12m，功率0.37kW。
8)生物強(qiáng)化。罐體尺寸為Φ準(zhǔn)2.4m×3.0m，內(nèi)設(shè)攪拌和曝氣裝置。將調(diào)節(jié)池廢水打入該裝置，攪拌曝氣24h。目的是將干燥的菌制劑，在罐里面和廢水充分?jǐn)嚢韬突靹虿⒓せ钌锘钚浴ｋS后通過潛污泵將菌制劑水溶液打入到G-BAF。1t廢水投加菌制劑0.5kg。篩選和培養(yǎng)方法見文獻(xiàn)。
9)噴淋塔。噴淋塔尺寸為Φ準(zhǔn)0.8m×2.2m，內(nèi)襯3mm厚耐酸堿玻璃鋼，外部二度防銹底漆，二度面漆。分塔體、塔板和填料。工業(yè)廢氣總收集管管徑DN80mm，壓降按純空氣10Pa/100m計(jì)。風(fēng)機(jī)體積流量400——500m?/h，功率0.75kW。
10)活性碳吸附塔。吸附塔尺寸為Φ準(zhǔn)1.8m×2.8m，內(nèi)襯3mm厚耐酸堿玻璃鋼，外部二度防銹底漆，二度面漆將處理后的廢氣通過活性碳吸附達(dá)標(biāo)后20m高空排放。
11)碳濾塔。吸附塔尺寸為Φ準(zhǔn)0.6m×2.5m，內(nèi)襯3mm厚耐酸堿玻璃鋼，外部二度防銹底漆，二度面漆。將處理后的廢水通過碳濾塔進(jìn)入清水池，該出水負(fù)責(zé)公司綠化和洗車使用。
12)其他。設(shè)備間內(nèi)設(shè)置2臺膜自吸泵供膜出水，2臺風(fēng)機(jī)各收集工業(yè)廢氣和整個(gè)系統(tǒng)的有毒氣體，4臺潛污泵，2臺將調(diào)節(jié)池廢水打入水解酸化池中。2臺將在菌液打入G-BAF池中;臭氧發(fā)生器1臺，臭氧塔1座，控制室內(nèi)設(shè)有電源柜1套、電控柜1套。污泥處理間設(shè)污泥調(diào)理罐1套，加藥系統(tǒng)1套，氣動隔膜泵2臺(1用1備)，隔膜板框壓濾機(jī)1套，就地電控1套。
4系統(tǒng)運(yùn)行情況
4.1 各單元處理效果
污水處理設(shè)施正式運(yùn)行后，系統(tǒng)出水一直穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，部分水質(zhì)優(yōu)于GB/T18920——2002標(biāo)準(zhǔn)。表1為各單元多次取水檢測的平均結(jié)果。
4.2 臭氧催化氧化系統(tǒng)
臭氧催化氧化系統(tǒng)中加入多元負(fù)載型催化劑，利用多元過渡金屬氧化物的催化氧化性能，促進(jìn)臭氧分解為羥基自由基。廢水中含有丙烯醛和丙烯醇二類揮發(fā)性有機(jī)污染物，2類有機(jī)污染物對人眼的刺激性極強(qiáng)，有催淚性，可通過揮發(fā)進(jìn)入大氣，其蒸氣刺激眼睛及呼吸道，液態(tài)的丙烯醛還具有腐蝕性。2種物質(zhì)具有的共同特性是它們可被臭氧所誘發(fā)的羥基自由基所降解，基于以上特點(diǎn)，為了減少2類物質(zhì)對后續(xù)生化反應(yīng)池中微生物的毒害，減少揮發(fā)后氣體的毒性，使廢水處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，需要在前期和尾氣處理中增設(shè)臭氧處理單元。降低廢水毒性并提高其可生化性，提高有機(jī)物的去除效果，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，臭氧對廢水COD的降解率為15%——18%。
4.3 水解酸化段
水解酸化段COD平均去除效率為，在水解條件下，將大分子有機(jī)污染物變?yōu)樾》肿佑袡C(jī)污染物，或者將有生物毒性有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o生物毒性的有機(jī)污染物。目的在于改善有機(jī)污染物的可生化性，COD的去除效率不高，為15%——18%。
4.4 生物強(qiáng)化對COD去除率的影響
圖2是投加菌制劑前后出水COD變化。
由圖2可知，使用微生物菌制劑前后COD去除率有比較明顯的變化，出水COD平均分別為114.3、98.3mg/L。高效微生物菌制劑是通過長期降解該類廢水的活性污泥中馴化和篩選獲得的優(yōu)勢菌種，因此可使廢水中的高效微生物的含量增加，加快對該類難降解有機(jī)物的降解。開始投加菌制劑1周，廢水COD幾乎沒什么變化，為生物菌制劑在適應(yīng)生長過程中;1周后，廢水的COD開始相對下降。此后污水運(yùn)行系一直正常運(yùn)行，但是運(yùn)行3個(gè)月后，廢水COD有上升趨勢，需要二次投加菌制劑，投加數(shù)量和第1次一樣。再1周后，運(yùn)行數(shù)據(jù)維持正常。說明生物強(qiáng)化后的廢水COD降解率在原有的基礎(chǔ)上提高了16.4%，微生物菌制劑的投加頻率維持在3個(gè)月1次為宜。
由以上分析可知，該工藝系統(tǒng)對有機(jī)物、SS等均具有理想的去除效果。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水COD穩(wěn)定在50mg/L以下，BOD5在6mg/L以下，達(dá)到GB/ T18920——2002的用于城市綠化水的排放標(biāo)準(zhǔn)，廢水可直接用于城市綠化和車輛沖洗。排放廢氣VOCs的質(zhì)量濃度小于50mg/m?，達(dá)DB12/524——2014，20m高空排放，質(zhì)量流量小于4.5kg/h。
4.5 G-BAF+MBR系統(tǒng)
在G-BAF處理系統(tǒng)和MBR生化系統(tǒng)，COD去除率可以達(dá)到76%。在G-BAF處理系統(tǒng)和MBR系統(tǒng)內(nèi)有復(fù)合填料的存在，載體內(nèi)單位體積為生物量加大，微生物不容易脫落。加強(qiáng)抗沖擊負(fù)荷能力，降低了污泥負(fù)荷，同時(shí)采用MBR出水方式，不僅截留了微生物不會流失，還能截留大分子有機(jī)物，增加其停留時(shí)間，使有機(jī)物降解更徹底。
4.6 成本分析
根據(jù)運(yùn)行數(shù)據(jù)，整個(gè)工藝運(yùn)行電費(fèi)為2.8元/m?，菌制劑投加費(fèi)用0.2元/m?，污泥處理費(fèi)約為0.2元/m?，人工費(fèi)約0.4元/m?，不計(jì)設(shè)備折舊費(fèi)，直接運(yùn)行費(fèi)用為3.6元/m。具體參見污水寶商城資料或http://www.bnynw.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
5結(jié) 論
臭氧催化氧化、G-BAF、生物強(qiáng)化、MBR、碳濾為主體的廢水處理工藝對難降解，高有機(jī)物的聚酯化纖廢水具有良好的處理效果，其中，臭氧催化氧化+ G-BAF+ MBR對COD的除去率達(dá)到76%，生物強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用，廢水降解率在原有的基礎(chǔ)上提高了16.4%。
臭氧催化氧化、G-BAF、生物強(qiáng)化、MBR、碳濾為主體的廢水處理工藝處理后出水達(dá)到GB/T18920——2002的城市綠化水標(biāo)準(zhǔn)，廢氣達(dá)DB12/524——2014排放標(biāo)準(zhǔn)。該工藝抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定。
臭氧催化氧化作用對系統(tǒng)產(chǎn)生的丙烯醛和丙烯醇有毒物質(zhì)具有特定的解除其生物毒性的作用，為本系統(tǒng)下一步的G-BAF+生物強(qiáng)化+MBR提供了必要條件。
