机床厂综合污水处理工程实例

2017-03-15 08:51:58 6

  机床是机械加工的基本生产设备,生产机床的质量和数量是国家工业发达程度的重要标志之一。生产机床是复杂而精密的过程,包括金属切削、涂装前处理、铸件热处理、喷漆和清洗等,相应用到的药剂也十分复杂。金属切削过程中,使用乳化液能够起到润滑、清洗及防锈作用,但乳化液是污染负荷极高的含油污水,而且由于表面活性剂的作用,油滴稳定地存在于水中,难于处理〔1〕。涂装前处理工段除油、除锈过程使用除油剂、酸性除锈剂,磷化过程使用含磷酸盐的酸性溶液使金属表面形成磷化膜。除此之外,热处理工段产生含油污水,喷漆工段产生含大量水溶性油漆的污水,清洗工段产生酸洗污水。机床生产加工过程中,产生的污水来源极其复杂,污染物种类繁多,目前国内外对这类污水的处理工程均鲜有报道。

  沈阳某机床厂污水处理工程于2007年投入运行,针对各工段生产污水的不同性质,先对各类生产污水进行预处理,去除乳化油、磷酸盐、金属离子等物质。处理后的生产污水与厂区生活污水混合,用水解酸化+生物接触氧化工艺进行进一步处理。实际运行效果表明该处理工程处理效果稳定,出水水质达到设计要求。

  1 污水水质和水量

  1.1 生产污水进水水质和水量

  生产污水总水量为240 m3/d,生产污水来源及成分极其复杂,主要有以下几个部分:

  (1)乳化液污水。含有乳化剂、防锈添加剂、抗磨剂、润滑油、表面活性剂等,COD 10 000~12 000 mg/L。污染负荷极高,难于处理,为生产污水中主要污染物。每半个月排放一次,每次排放120 m3。

  (2)前处理污水。包括酸洗、碱洗、脱脂和磷化等工艺产生的污水,COD 80~800 mg/L,油300~1 200 mg/L,Zn2+ 2.5~13 mg/L,还含有磷酸盐和表面活性剂。连续排放,每小时排放6.0 m3。

  (3)热处理污水。主要是含油污水。每月排放一次,每次排放量61 m3。

  (4)喷漆污水。含大量油漆颗粒及溶剂(如乙醇、丙酮、苯类),COD 450~550 mg/L。每两个月排放一次,每次排放量80 m3。

  (5)清洗机污水。含有盐酸、硫酸、硝酸和磷酸,pH<1.5。不定期排放,每次排放量85 m3。

  1.2 生活污水进水水质和水量

  生活污水水量为1 200 m3/d。生活污水进水水质:COD 300~350 mg/L,BOD5 200~230 mg/L,氨氮≤100.0 mg/L,石油类≤40 mg/L,SS≤250 mg/L,pH 6~9。

  1.3 出水水质

  各种生产污水经过预处理后出水水质均应达到DB 21/1627—2008《辽宁省污水综合排放标准》〔2〕,具体要求:CODCr≤300 mg/L,BOD5≤250 mg/L,氨氮≤30 mg/L,石油类≤20 mg/L,SS≤300 mg/L,pH 6~9,磷酸盐≤5.0 mg/L。预处理后的生产污水与生活污水混合,形成综合污水,并做进一步处理。综合污水处理后出水水质应达到GB/T 18920—2002《城市污水再生利用 城市杂用水水质》中绿化及道路清扫水质标准〔3〕,具体要求:BOD5≤15 mg/L,氨氮≤10.0 mg/L,pH 6~9。

  2 处理工艺流程

  根据机床厂污水种类繁多、成分复杂的特点,采用预处理和生物处理结合的工艺进行处理,具体工艺流程如图 1所示。

 图 1 处理工艺流程

  工业污水首先进行预处理过程。乳化液污水有机负荷极高,化学稳定性高,处理很困难,需要单独进行预处理。乳化液污水首先进入预处理机,通过加药装置向预处理机中投加石灰乳和明矾粉水两种混凝剂。混凝剂能够发生水解,生成胶体吸附油滴,还能形成高分子聚合物吸附油滴,使乳化油从水分子的包围中分离,完成破乳过程,实现油水分离,预处理机出水进入贮存池。而前处理污水、热处理污水、喷漆污水和清洗机污水有机负荷、含油量较低,可以直接进入贮存池与处理后的乳化液污水进行混合,混合后污水进入中和调节池,加入盐酸进行酸碱度调节。调节池出水管道设有管道混合器,其中添加了PAC粉末、PAM粉末,在出水水流的作用下,药剂迅速、均匀的扩散到污水中,混合了药剂的污水流入固液分离器。在固液分离器中,磷酸盐以磷酸钙沉淀的形式去除,锌、锰等重金属离子以氢氧化物沉淀的形式去除,出水管的管道混合器中加入PAC粉末、PAM粉末,药剂与出水混合后进入装有涡凹曝气机的小型充气段,在那里与曝气机产生的微气泡充分混合,气泡附着在固体悬浮物表面,将其带到水面。气浮池的上端设置刮泥机,刮泥机将浮在水面的悬浮物刮到倾斜板上,再将其推入排泥管。排泥管内设置水平螺旋推进器,将所收集的污泥推出气浮池。气浮池出水进入曝气调节池。

  生活污水首先通过集水池中的机械格栅,拦截污水中大颗粒悬浮或漂浮固体污染物,然后由潜水泵提升到曝气调节水池。在曝气调节水池中,生活污水与处理后的工业污水充分混合,并完成水质水量的均化。然后将污水提升至水解酸化池,利用厌氧菌使有机物得到充分厌氧降解或初步水解,将大分子有机物转化成小分子有机物,提高污水的可生化性。水解酸化池流出的污水通过进水槽,由下至上均匀进入一级接触氧化池,池底均匀设置一定数量的曝气头提供氧气,池中充氧的污水与悬挂的组合填料充分接触,填料上附着的好氧微生物对大部分有机污染物进行生物降解,污水得到初步净化。污水在重力的作用下流入二级接触氧化池,进一步完成有机物的降解,出水进入沉淀池,进行泥水分离。沉淀后污水均匀分配,进入三套并联的石英砂过滤器,去除水中悬浮物及黏胶质颗粒,从而降低水中浊度,出水进入两套并联的活性炭吸附器进一步去除水中悬浮物及总磷。过滤工艺是保证污水各项出水水质达到指标的重要步骤,过滤清水由变频给水泵运输到中水给水管网,回用于生产和厂区绿化灌溉。

  3 主要工艺构筑物设计参数及设备选型

  3.1 预处理部分

  (1)乳化液污水预处理。预处理机1套,处理能力为1 m3/h,尺寸为1.5 m×0.7 m×1.3 m,功率1.5 kW,荷重1.35 t。设置钙盐加药装置和明矾加药装置各 1套,型号为LD-JY-500,储药箱有效容积500 L,溶药箱有效容积200 L,搅拌机功率0.37 kW。KWQ4-10-0.55型乳化液污水池潜污泵1台,Q=4 T/h,H=10 m。

  (2)清洗机、前处理、热处理、喷漆污水预处理。污水贮存池尺寸为8.0 m×4.0 m×2.7 m。设置盐酸加药装置1台,有效容积500 L。KWQ4-10-0.55型污水池提升泵1台,Q=4 T/h,H=10 m。

  (3)中和调节池。尺寸为6.05 m×2.7 m×4.5 m,设置KWQ10-15-1.1型潜污泵2台,Q=10 T/h,H=15 m。

  (4)固液分离器。1套,尺寸为4.0 m×2.0 m×3.0 m,处理能力10 m3/h,功率1.6 kW,处理流量10 T/h,净重3.6 T。设PAC加药装置和PAM加药装置各1套,储药箱有效容积1 000 L,溶药箱有效容积500 L,搅拌机功率0.55 kW。

  (5)涡凹气浮装置。1套,尺寸为3.05 m×1.23 m×1.26 m。气浮装置型号为ZWS-10,功率3.3 kW,处理能力10 m3/h。

  3.2 生物处理部分

  (1)集水池。尺寸为9.28 m×6.05 m×4.8 m,池内设有机械格栅1台,格栅宽800 mm,栅条间隙5 mm,倾角60°。配有WQ2290-430-200型潜水泵2台,Q=250 m3/h,H=15 m,P=18.5 kW。WQ2260-425-150型潜水泵1台,Q=145 m3/h,H=15 m,P=11 kW。

  (2)曝气调节水池。尺寸为14.7 m×6.05 m×4.7 m。设有WQ2210-422-150型潜水泵2台,Q=65 m3/h,H=15 m,P=5.5 kW。

  (3)水解酸化池和生物接触氧化池。水解酸化池尺寸为7.2 m×6.05 m×4.48 m。生物接触氧化池采用两级生物接触氧化流程。一级接触氧化池尺寸为9.95 m×5.65 m×4.8 m,二级接触氧化池尺寸为4.95 m×5.65 m×4.8 m。每座接触氧化池内挂组合填料。设有2台SSR125H-1750-58.8型鼓风机将压缩空气通过管道送入每座接触氧化池。

  (4)沉淀池。构筑物为竖流式沉淀池,尺寸为 5.6 m×5.6 m×4.8 m。池内装有2台kWQ8-12-0.75型沉淀池潜污泵,H=12 m。

  (5)石英砂过滤器和活性炭吸附器。石英砂过滤器3套,处理水量30 T/h,尺寸为D 2.0 m×3.38 m,净重2.5 T。活性炭吸附器2套,处理水量30 T/h,尺寸为D 2.0 m×3.66 m,净重2.5 T。

  3.3 自控系统

  自控系统能够显示系统各设备、装置、区域的运行状态以及全部过程参数和动态生产实时数据,操作人员可在中央控制室监视各工艺设备运行状态,实现自动化操作、远程控制要求。

  4 运行效果

  该工程于2007年8月开始运行,工程运行至今,处理效果一直很稳定,COD、SS和氨氮均达到GB/T 18920—2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》中绿化及道路清扫水质标准。2012年10月的运行效果如表 1所示。

  5 运行费用分析

  运行费用主要有电费、人工费和药剂费。其中电费:工程中耗电设备有潜污泵3台,潜水泵5台,鼓风机2台,气浮装置1台,搅拌机2台,总装机容量为83.92 kW,其中鼓风机、气浮装置常年运行,其他设备按照运行需要间断运行,综合考虑以上因素得到实际工程运行功率为45 kW,电价按0.6元/(kW·h)计算,耗电费为0.45元/m3;人工费:工程运行管理维护人员4名,按人工维护管理费用每日80元计算,人工费为0.22元/m3;药剂费:消耗药剂主要为PAC、PAM、石灰乳和明矾,药剂需要按时补充,每次定量投加50 kg,合计药剂费为0.38元/m3。综上所述,污水处理运行费用=电费+人工费+药剂费=0.45+0.22+0.38=1.05元/m3。具体参见污水技术资料更多相关技术文档。

  6 结 语

  机床厂生产污水污染物成分复杂,包括工业生产车间产生的乳化液污水、含油污、磷酸盐、锌、锰、表面活性剂等物质的污水。预处理方法能够对不同来源的污水进行有针对性的处理,减轻后续生物处理部分的处理负担,提高处理效果,生产污水出水水质符合DB21/1627—2008《辽宁省污水综合排放标准》。水解酸化、生物接触氧化等生物处理工艺能够完成对厂区综合污水的处理,处理水进行中水回用,实现了污水的无害化处理,出水水质达到GB/T 18920—2002《城市污水再生利用城市杂用水水质》中绿化及道路清扫水质标准。

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