皮革涂饰废水处理方法

2017-03-15 09:59:27 4

  皮革涂饰是皮革加工过程中的一道重要工序,具有美化皮革外观、修复伤残缺陷、提高耐用性能、增加花色品种等作用。但在皮革涂饰过程中,会产生成分复杂、治理难度大的皮革涂饰废水〔1〕。皮革涂饰废水与传统皮革加工行业排放的综合废水的水质特征存在一定差别,且国内外针对皮革涂饰废水处理技术的报道还较少。笔者通过对高浓度有机物废水处理技术比选,并结合生产厂家要求和室内模拟实验运行结果,确定采用“混凝—水解酸化—接触氧化—砂滤—活性炭吸附”工艺对钰锦盛皮业有限公司生产废水进行处理〔2〕。该污水处理工程投入运行半年来,工艺运行稳定,处理效果良好,出水水质达到回用标准,为企业赢得了良好的经济、社会和环境效益。

  1 工程概况及处理标准

  钰锦盛皮业有限公司主要从事羊皮加工涂饰业务,其生产过程产生的废水中含有大量残余的丙烯酸树脂、氨基树脂、硝化纤维类成膜剂、水溶性染料类着色剂、光亮剂、表面活性剂及其他添加剂,具有有机物含量高、色度高、悬浮物高、可生化性差等特点。该公司污水处理站设计水量为100 m3/d,每天24 h平均进水,废水处理后主要用于车间设备、地面的清洗及锅炉用水,因此设计出水要求达到《城市污水再生利用 工业用水水质》(GB/T 19923—2005)中洗涤用水、锅炉补给水水质要求。设计进水水质及出水需达到的水质标准见表 1。

  2 皮革涂饰废水处理工艺及说明

  2.1 工艺流程

  笔者通过比选相似水质污水处理成功经验,并结合实验室模拟工艺实验结果,确定采用混凝—水解酸化—接触氧化—砂滤—活性炭吸附工艺处理该企业废水,具体流程见图 1。

 图 1 皮革涂饰废水处理工艺流程

  2.2 工艺说明

  该处理工艺主要由预处理单元、混凝沉淀单元、生物处理单元、深度处理单元、污泥处理单元组成。

  2.2.1 预处理单元

  预处理单元包括格栅和调节池。

  (1)格栅。格栅主要用于去除进水中的皮屑、浮渣和较大颗粒的悬浮物。格栅尺寸:400 mm×2 800 mm,栅条间距10 mm;格栅井尺寸:2 500 mm×400 mm× 1 300 mm。

  (2)调节池。由于皮革涂饰颜色种类较多,喷涂不同颜色产品时所采用的染料不尽相同,致使产生的废水成分、颜色差别较大,故设置调节池调节水质水量,使其充分均质〔3〕。调节池尺寸:8 000 mm×4 000 mm×4 200 mm,有效水深3.0 m。设置QJB0.85/8-260/3-740C型潜水搅拌机1台,防止悬浮固体在调节池底沉降聚集;设置QW50-10-14型潜污提升泵2台(1用1备),用以对后续工艺进行连续均匀供水,并配置GSK-1型液位控制器2个。

  2.2.2 混凝沉淀单元

  混凝沉淀单元主要包括管式混合器、混凝罐、初沉池。

  (1)管式混合器。管式混合器用于将药剂与废水充分混合,为混凝沉淀设备中的混凝反应创造良好的混凝条件。管式混合器为H-50型。配套JY-I/1.0型计量泵1台,PAC、PAM加药装置各1套。

  (2)混凝罐。采用圆柱形隔板式混凝罐,高2 900 mm,直径800 mm。混凝罐内设置12层隔板,隔板直径750 mm,隔板上按一定规则设置一定数量、直径的圆孔,圆孔直径分25、35、40 mm 3种,间隔200 mm,并使相邻2层圆孔交叉布置。废水由混凝罐底部进入,自下而上依次通过隔板与药剂充分反应,水流速度逐渐减慢有利于絮体的形成和增大〔4〕。

  (3)初沉池。初沉池采用逆流斜板沉淀池,中心进水,周边出水。初沉池有效容积18 m3,外部尺寸:DN 3 000 mm×3 700 mm,内置1.0 m高斜板层。通过初沉池可实现絮体和悬浮物的沉淀,有效去除水中SS和色度,以及去除部分COD,减轻后续处理负荷。

  2.2.3 生物处理单元

  生物处理单元包括水解酸化池、接触氧化池和二沉池。

  (1)水解酸化池。水解酸化池有效容积90 m3,有效水深3.0 m,外部尺寸:6 000 mm×5 000 mm×3 500 mm,池内安装D 150 mm型组合填料束,束间距离0.15 m。利用池中大量水解菌群和产酸菌群的作用可将废水中难生物降解的大分子有机物降解为小分子物质,提高废水可生化性,从而降低后续好氧处理环节负荷,提高处理效果〔5〕。

  (2)接触氧化池。接触氧化池有效容积90 m3,有效水深3.0 m,外部尺寸:6 000 mm×5 000 mm×3 500 mm,接触氧化池内安装D 150 mm型高效组合填料束,束间距离0.15 m,填料上附着好氧微生物菌群。在鼓入空气搅拌作用下,微生物菌群能有效降解水中的有机物、氮磷等〔6〕。

  (3)二沉池。接触氧化池出水进入二沉池进行固液分离,底部沉淀物排入污泥浓缩池,上清液进入砂滤罐。二沉池有效容积18 m3,外部尺寸:DN 3 000 mm×3 700 mm。

  2.2.4 深度处理单元

  深度处理单元包括砂滤罐、活性炭吸附罐、消毒池(清水池)。

  (1)砂滤罐。通过砂滤能进一步去除废水中微小悬浮物质、色度和部分有机物,有效提高出水水质。砂滤罐尺寸:DN 2 200 mm×3 000 mm,滤层厚度1.2 m,滤料粒径0.7~2.0 mm。配备50QW18-15-1.5型水泵进行反冲洗。

  (2)活性炭吸附罐。活性炭吸附能有效去除废水色度,以及废水中的有机物、氮磷、微生物等,经活性炭吸附后废水中的有机物可得到比较彻底地去除,出水主要指标达到回用标准。活性炭吸附罐尺寸:DN 2 600 mm×3 000 mm,吸附层厚度1.0 m,采用直径为3 mm的柱状活性炭。活性炭吸附罐与砂滤罐共用1台反冲洗水泵。

  (3)消毒池(清水池)。为使消毒剂与废水在清水池中能较长时间接触,采用在清水池进水端投加二氧化氯进行消毒,杀灭废水中大部分微生物和病原菌。清水池尺寸:4 000 mm×3 000 mm×4 300 mm,有效水深3.0 m。经深度处理单元处理后的出水可达到回用标准,通过回用水泵供给车间和锅炉房用水。

  2.2.5 污泥处理单元

  污泥处理单元包括污泥浓缩池和叠螺式污泥脱水机。

  (1)污泥浓缩池。混凝罐、初沉池、二沉池的沉淀污泥通过底部排泥管道排入污泥浓缩池进行存储、浓缩,降低污泥含水率。污泥浓缩池尺寸:3 000 mm×2 000 mm×2 000 mm,有效深度1.7 m。

  (2)叠螺式污泥脱水机。由于皮革涂饰废水产泥油脂含量较高,故采用叠螺式污泥脱水机进行污泥脱水。叠螺式污泥脱水机外部尺寸:2 500 mm×1 000 mm×1 270 mm。通过污泥泵将污泥浓缩池底部污泥打入叠螺式污泥脱水机前部搅拌混合箱,同时注入PAM溶液充分搅拌混合,然后进入叠螺式污泥脱水机进行污泥脱水,泥饼外运。

  3 低温启动及调试

  通过室内烧杯实验确定混凝处理单元PAC、PAM投药量及投药比例,通过观察混凝罐絮体数量和大小,并结合进水、初沉池出水水质监测结果及时调整投药量。

  由于生产需要,污水处理站在较低温度状态下进行启动调试工作。调试工作开始时,当地最高气温为0 ℃左右,平均气温为-5 ℃。由于温度过低不利于系统运行和微生物培养,因此在启动调试过程中采取了一些升温、保温措施,主要包括:(1)对初沉池进行覆盖,形成外保温层,并配置电加热系统;(2)对水解酸化池、接触氧化池进行覆盖,形成保温层;(3)在生物处理单元进行污泥接种前,先向其中投加热水,提高池内水温,确保接种微生物成活和有效繁殖。经上述处理后,水解酸化池水温能保持在13~18 ℃左右,接触氧化池水温维持在10~15 ℃,基本确保了微生物生存所需温度条件。

  采用渐进式进水及污泥接种驯化法对生物处理单元进行启动调试〔7〕,其中接种污泥取自保定市鲁岗污水处理厂污泥浓缩池。将废水、热水、接种污泥按体积比5∶3∶2投加到接触氧化池中,闷曝12 h,然后按设计进水量每天进水6 h,其余时间持续曝气。根据出水水质及镜检结果逐步加大进水量直至设计水量。水解酸化池中按体积比6∶3∶1投加废水、热水、接种污泥,按设计水量每天进水6 h,持续进行水质监测和微生物镜检,并根据结果适当投加氮磷等营养元素调整C、N、P比例。监测结果显示,接触氧化池和水解酸化池微生物活性恢复、形成优势种群时间分别为10 d和40 d左右。

  接触氧化池微生物活性恢复后,二沉池较为稳定的出水经砂滤罐及活性炭吸附罐进入清水/消毒池。监测各处理单元的进出水水质,及时调整运行参数。另外,对污泥浓缩池、脱水机、电器控制系统、加药系统进行了调试,各单元运行稳定,效果良好。

  4 工程处理效果

  调试工作自2014年2月9日开始,至2014年4月25日结束,历时70余天,实现了皮革涂饰废水处理工程较低温度下的启动与调试运行,有效地保障了企业的正常生产。正常运行期间,系统各主要处理单元出水水质见表 2。

  运行结果表明,出水水质稳定,并达到了设计要求。叠螺式污泥脱水机处理后外运泥饼含水率<80%。

  5 工程经济效益分析

  工程设计处理能力为100 m3/d,目前实际处理水量为80 m3/d。处理成本包括动力费、药剂费和人工费3部分,其中动力费约为1.31元/m3,药剂费约为0.50元/m3,人工费约为0.80元/m3,则该工程处理成本约为2.61元/m3。处理出水进行厂区回用,满足厂区部分用水需求,回用量约为50 m3/d,当地工业用水水价为6元/m3,则每天可节省水费约300元,扣除污水处理成本,每天回用节水盈余约为100元。具体参见污水技术资料更多相关技术文档。

  6 结语

  (1)采用“混凝—水解酸化—接触氧化—砂滤—活性炭吸附”工艺对钰锦盛皮业有限公司皮革涂饰废水进行了处理,处理出水达到回用标准,回用水可用于设备、车间地面的清洗及锅炉用水。

  (2)皮革涂饰废水SS和色度均较高,混凝沉淀环节能有效去除废水中的SS和色度,避免了悬浮物大量进入生物处理单元对填料、处理效果产生影响。

  (3)皮革涂饰废水中氮磷等营养元素含量相对较低,为保障生物处理单元正常运行,可将厂区生活污水与生产废水合并处理,并根据监测结果在生物处理单元适量投加营养元素。

  (4)采用对构筑物安装保温层、顶部覆盖以及投加热水等方法实现了水解酸化池和接触氧化池低温快速启动,确保了调试工作顺利进行。

  (5)扣除污水处理站运行成本后,回用水节水略有盈余,为企业产生了一定的经济效益。 

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