包裝行業(yè)潤(rùn)版及洗膠廢水處理技術(shù)

       近年來(lái)，網(wǎng)上購(gòu)物越來(lái)越便捷、物流行業(yè)高速發(fā)展，產(chǎn)品包裝行業(yè)也隨之迅速發(fā)展，印刷制版、潤(rùn)版、印刷及清洗過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生油墨廢水、高濃度的沖刷沖板水及乳白色的膠漿廢水等不同類型的廢水。此種類型廢水水量小，COD濃度高、色度高、B/C比低、難生物降解，并伴有刺激性氣味，同時(shí)廢水隨著生產(chǎn)間歇性排放，水質(zhì)、水量變化較大。此類廢水需得到有效處理后排放，若直接排放，對(duì)環(huán)境有著較大的影響。針對(duì)常州市某包裝企業(yè)原污水處理系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行水質(zhì)分析、實(shí)驗(yàn)、工程改造設(shè)計(jì)、調(diào)試及運(yùn)營(yíng)工作，闡述此類污水處理采用的工藝、處理效果及調(diào)試運(yùn)行基本參數(shù)，為類似廢水處理提供參考。

 

       1、工程概況

       1.1 廢水水質(zhì)水量分析

       本項(xiàng)目企業(yè)僅生產(chǎn)單一品種的彩盒，印刷過(guò)程中，印刷機(jī)自帶油墨盒組、膠輥均無(wú)需進(jìn)行清洗或擦拭。上光過(guò)程中，印刷機(jī)自帶水性光油盒及上光過(guò)程膠輥也無(wú)需進(jìn)行清洗或擦拭。本項(xiàng)目污水站處理廢水主要為潤(rùn)版廢水，覆膜工段自動(dòng)覆膜機(jī)、貼擊凸卡工段貼卡機(jī)、裱卡工段半自動(dòng)裱卡機(jī)及組裝過(guò)程中的膠輥、抹布、膠水盒的清洗廢水及拖地廢水。其中膠輥約每天清洗一次，設(shè)備自帶膠水盒約半個(gè)月清洗一次。廢水產(chǎn)生總量為4000t/a。污水站處理設(shè)計(jì)量為20t/d，廢水主要來(lái)源于清洗過(guò)程中的膠漿廢水，主要污染物為膠水顆粒。廢水中還含有一部分的異丙醇、潤(rùn)版液等。企業(yè)廢水水質(zhì)如表1可知。

       1.2 廢水出水要求

       本項(xiàng)目污水經(jīng)污水站處理后接管進(jìn)入當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S進(jìn)行處理，污水執(zhí)行《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T31962-2015)中B等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和《油墨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T25463-2010)，標(biāo)準(zhǔn)值見(jiàn)下表：

       1.3 改造前污水處理工藝

       改造前污水處理站進(jìn)水經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)后，進(jìn)入生化系統(tǒng)。生化系統(tǒng)為傳統(tǒng)的A2/O工藝，包括兩段式厭氧、缺氧和兩級(jí)好氧。生化處理后出水經(jīng)混凝沉淀處理?；炷恋硭巹閭鹘y(tǒng)的PAC和PAM藥劑。污水經(jīng)處理后出水接管，污泥和混凝沉淀物則進(jìn)入污泥濃縮池，濃縮后的沉淀物經(jīng)板框壓濾后脫水。脫水清液進(jìn)入調(diào)節(jié)池，污泥作為危廢外運(yùn)處置。

       改造前主要污水處理裝置大小見(jiàn)表1。厭氧池為敞口池，攪拌污泥。厭氧池容積為12m3，有效容積在10m3左右，廢水設(shè)計(jì)停留時(shí)間為12h，設(shè)計(jì)進(jìn)水COD濃度為3000mg/L，實(shí)際進(jìn)水COD為6000mg/L計(jì)算，厭氧COD容積負(fù)荷為由5kgCOD/m3*d上升至10kgCOD/m3*d。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，厭氧系統(tǒng)COD負(fù)荷高于設(shè)計(jì)。

       除了厭氧系統(tǒng)外，生化系統(tǒng)缺氧池利用穿管曝氣，容積為7.5m3。好氧池采用穿管曝氣，容積大小為25m3。厭氧系統(tǒng)設(shè)計(jì)負(fù)荷為70%，生化缺氧和厭氧池的COD容積負(fù)荷分別為4.8kgCOD/m3*d和1.44kgCOD/m3*d?；炷恋硐到y(tǒng)，PAC池及PAM池容積分別為2.5m3，設(shè)計(jì)停留時(shí)間為2.5h?；炷蟪恋沓乇砻娣e為3m2，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷為0.5m3/m2*h。

       1.4 改造前污水處理問(wèn)題

       本項(xiàng)目污水主要污染指標(biāo)為COD。調(diào)試運(yùn)行初期，出水達(dá)到接管標(biāo)準(zhǔn)。隨著進(jìn)水總量的增加，出水COD濃度升高，同時(shí)，生化處理系統(tǒng)污泥吸附大量的膠漿顆粒，泥水混合物為逐漸變成乳白色。污水處理構(gòu)筑物池壁產(chǎn)生膠漿聚合固體，黏性很強(qiáng)。污水站生化處理系統(tǒng)隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，處理效果不斷下降。說(shuō)明改造前污水站處理流程無(wú)法滿足廢水處理要求，本項(xiàng)目污水抑制生化系統(tǒng)活性污泥活性，影響生化系統(tǒng)處理效果。根據(jù)初期污水處理系統(tǒng)效果。說(shuō)明生化系統(tǒng)可對(duì)污水中有機(jī)物有降解作用，本項(xiàng)目污水需經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)入生化系統(tǒng)。

       實(shí)際廢水處理過(guò)程中，進(jìn)水COD濃度高于設(shè)計(jì)值，系統(tǒng)厭氧池和缺氧池的COD負(fù)荷較高，較難達(dá)到設(shè)計(jì)處理效果，出水無(wú)法達(dá)到出水要求。污水站處理流程及建構(gòu)筑物大小均需進(jìn)行改造，污水處理的運(yùn)行參數(shù)還需進(jìn)一步確定。

       系統(tǒng)生化處理系統(tǒng)，缺少污泥沉淀池，泥水混合物直接進(jìn)入混凝沉淀池，加藥后沉淀后清液排放，導(dǎo)致部分活性污泥在沉淀過(guò)程中，失去活性，污泥大量流失，從而生化處理效果達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

 

       2、廢水混凝沉淀實(shí)驗(yàn)結(jié)果

       為了降低廢水中膠漿顆粒對(duì)污水處理站生化的影響，根據(jù)孫琳等的研究結(jié)果，進(jìn)行混凝沉淀預(yù)處理試驗(yàn)?；炷齽槿然F，助凝劑采用PAM，通過(guò)投加堿，保證混凝反應(yīng)池廢水pH條件。研究不同三氯化鐵投加量對(duì)混凝效果的影響。表4為不同混凝劑投加膠漿顆粒的沉淀效果及原水COD的去除效果。

       本項(xiàng)目進(jìn)水COD濃度為7130mg/L，混凝沉淀對(duì)廢水中COD去除效果達(dá)到70%?；炷齽┩都恿吭?.5%左右。經(jīng)過(guò)混凝沉淀后，廢水中的膠漿顆粒達(dá)到去除的效果，不會(huì)影響后續(xù)污水生化處理效果。

 

       3、污水站改造方案

       3.1 污水處理流程改造

       根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，增設(shè)混凝沉淀系統(tǒng)作為廢水預(yù)處理系統(tǒng)，避免廢水中的膠漿顆粒對(duì)生化污泥有影響，同時(shí)，結(jié)合系統(tǒng)原有生化系統(tǒng)，廢水的處理流程見(jiàn)圖2。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，將系統(tǒng)原有的生化處理系統(tǒng)后的混凝沉淀池作為污泥沉淀池，此部分污泥回流至厭氧池。達(dá)到污泥回流，提高氮磷的去除率的效果，同時(shí)，避免污泥局部堆積和流失的現(xiàn)象。

       3.2 污水處理設(shè)備改造

       由于本項(xiàng)目系統(tǒng)進(jìn)水COD高于設(shè)計(jì)值，生化系統(tǒng)負(fù)荷較高。但是經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，生化進(jìn)水COD濃度降低，本項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，生化進(jìn)水COD濃度為2500mg/L。但是本項(xiàng)目廢水水質(zhì)變化幅度，進(jìn)水COD最高可達(dá)到15000mg/L，為避免廢水COD濃度變化對(duì)生化系統(tǒng)有一定的影響，生化系統(tǒng)進(jìn)水COD設(shè)計(jì)濃度為6000mg/L。

       在設(shè)備改造方面，增設(shè)1臺(tái)厭氧罐，碳鋼+防腐的結(jié)構(gòu)，大小為Φ4*5m，有效容積60m3，厭氧系統(tǒng)COD負(fù)荷為2kgCOD/m3*d。同時(shí)將現(xiàn)有厭氧池作為缺氧池使用，缺氧池的COD容積負(fù)荷為0.6kgCOD/m3*d，好氧池的COD容積負(fù)荷為0.25kgCOD/m3*d。

       3.3 污水處理儀表改造

       (1)進(jìn)水系統(tǒng)增設(shè)電磁流量計(jì)，確定進(jìn)水流量；增設(shè)管道過(guò)濾器，避免廢水中的膠漿顆粒結(jié)塊，對(duì)水泵運(yùn)行影響。
       (2)混凝沉淀系統(tǒng)設(shè)置pH計(jì)，調(diào)節(jié)混凝沉淀系統(tǒng)廢水酸堿性，不僅保證廢水混凝沉淀效果，同時(shí)還需控制pH值，避免對(duì)厭氧系統(tǒng)的影響。
       (3)在好氧池增設(shè)DO和pH在線監(jiān)測(cè)儀，通過(guò)曝氣閥門控制好氧系統(tǒng)的溶解氧，通過(guò)污泥回流量控制好氧系統(tǒng)的pH值，控制硝化菌的生長(zhǎng)環(huán)境，達(dá)到生化系統(tǒng)穩(wěn)定的效果。

 

       4、污水站調(diào)試方案

       4.1 接種菌(活性污泥)準(zhǔn)備

       從城市污水廠采購(gòu)脫水生化污泥0.6噸，厭氧罐、缺氧池、好氧池內(nèi)各投加0.2噸，池內(nèi)如有隔倉(cāng)，需要均勻投加。污泥投加前，先將系統(tǒng)內(nèi)注入半滿高度清水，啟動(dòng)攪拌機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)。污泥需要經(jīng)過(guò)網(wǎng)篩過(guò)濾，防止大顆粒雜質(zhì)和柔軟雜質(zhì)堵塞管道、纏繞設(shè)備。投加結(jié)束，用清水將系統(tǒng)液位補(bǔ)滿。為了盡量少排不合格廢水，生化后的混凝沉淀池液位可只補(bǔ)至1/3高度。

       4.2 啟動(dòng)污水調(diào)試

       開(kāi)啟加藥泵，PAC的加藥量為水量為0.5%，PAM的加藥量為水量的0.01%，控制混凝沉淀系統(tǒng)廢水加堿量，使pH穩(wěn)定在7~8。先按照0.5m3/h的進(jìn)水流量運(yùn)行進(jìn)水泵，好氧池內(nèi)鼓風(fēng)曝氣，需要控制溶解氧濃度為2~4mg/L?？刂莆勰嗷亓髁浚醚跸到y(tǒng)的pH至在7左右。系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定的情況下，后續(xù)逐步提高進(jìn)水流量，過(guò)程中每天測(cè)試一次厭氧好氧各池的污泥沉降比SV30，生化池內(nèi)投加磷酸二氫鉀，硫酸銨作為微生物營(yíng)養(yǎng)，以后需要檢測(cè)分析后再?zèng)Q定投加量。

 

       5、污水站處理效果及運(yùn)行參數(shù)

       污水處理站自2020年5月13日進(jìn)生活污泥。進(jìn)水量為設(shè)計(jì)處理規(guī)模為20m3/d。目前，污水處理站運(yùn)行穩(wěn)定，出水COD、總磷、氨氮和總氮指標(biāo)達(dá)到出水水質(zhì)要求。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，每周分別在緩沖池、混凝沉淀池、厭氧池、好氧沉淀池取水。取樣時(shí)間及水質(zhì)變化情況如下可知：

       5.1 COD去除情況

       由圖3可知，系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行期間，系統(tǒng)進(jìn)水COD濃度范圍為3000~5150mg/L，經(jīng)混凝沉淀后，COD的去除率均在70%左右，混凝沉淀出水COD在1000mg/L左右。之后廢水進(jìn)入生化系統(tǒng)，調(diào)試初期，厭氧池廢水COD濃度為631mg/L，系統(tǒng)穩(wěn)定后，厭氧的COD去除率達(dá)到了65%以上。出水COD基本達(dá)到了200mg/L左右，達(dá)到了系統(tǒng)的排放要求。

       5.2 總磷去除情況

       由圖4可知，試運(yùn)行期間，系統(tǒng)進(jìn)水總磷濃度范圍為2~6mg/L，經(jīng)混凝沉淀后，總磷的去除率均在90%左右，混凝沉淀出水總磷在0.34~1.02mg/L。生化系統(tǒng)厭氧池廢水總磷濃度在2mg/L左右，經(jīng)缺氧和好氧處理后，好氧沉淀池出水總磷后期低于0.5mg/L。系統(tǒng)出水總磷滿足接管要求。本項(xiàng)目生化處理中磷濃度高于混凝沉淀池出水，主要是由于調(diào)試過(guò)程中，人工投加氮磷，作為營(yíng)養(yǎng)元素，為保證生化系統(tǒng)污泥活性。

       5.3 氨氮去除情況

       由圖5可知，本項(xiàng)目廢水氨氮濃度范圍為27.9~33.3mg/L，混凝沉淀系統(tǒng)對(duì)氨氮去除效果并不明顯，混凝出水氨氮在16mg/L左右。生化系統(tǒng)厭氧池廢水氨氮濃度在20mg/L左右，由于調(diào)試初期，通過(guò)人工投加硫酸銨作為營(yíng)養(yǎng)。經(jīng)缺氧和好氧處理后，好氧沉淀池出水氨氮濃度后期低于5mg/L。系統(tǒng)出水氨氮滿足接管要求。本項(xiàng)目調(diào)試初期，厭氧氨氮濃度較高，但隨著系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，厭氧氨氮濃度降低，說(shuō)明本項(xiàng)目生化系統(tǒng)含硝化反硝化菌，生化系統(tǒng)對(duì)氨氮的消耗，高于進(jìn)水總量，后期還需通過(guò)投加銨鹽的方式，補(bǔ)充系統(tǒng)氮元素，作為微生物營(yíng)養(yǎng)。

       5.4 總氮去除情況

       由圖6可知，系統(tǒng)進(jìn)水總氮濃度范圍為30~50mg/L，混凝沉淀可去除50%的總氮，厭氧池廢水總氮濃度范圍為11~30mg/L，出水總氮濃度范圍為4~21mg/L，其中3次取樣，出水總氮低于10mg/L。由于本項(xiàng)目系統(tǒng)污泥回流為間歇操作，厭氧池和好氧池的總氮濃度差別較小，需調(diào)整污泥回流量，提高反硝化效率。

 

       6、運(yùn)行成本分析

       項(xiàng)目設(shè)備裝機(jī)總功率為12kw，實(shí)際運(yùn)行每天處理水量為24噸。系統(tǒng)運(yùn)行每天噸水電耗為12kwh?？紤]峰谷電，工業(yè)用電平均費(fèi)用為0.7元/kwh，系統(tǒng)處理噸水用電費(fèi)用為8.4元。

       污水處理系統(tǒng)混凝沉淀部分，PAC的投加量為5‰，PAM的投加量為0.1‰，PAC費(fèi)用為1200元/噸，PAM費(fèi)用為10000元/噸。系統(tǒng)處理噸水藥劑費(fèi)用為7元。

       根據(jù)項(xiàng)目運(yùn)行過(guò)程中，板框污泥產(chǎn)量150kg/d，噸污泥處理費(fèi)用為3000元。系統(tǒng)處理噸水污泥處置費(fèi)用為18.75元。

       綜上所示，系統(tǒng)噸水的運(yùn)行成本為34.15元，其中污泥處置費(fèi)用最高。本項(xiàng)目混凝沉淀過(guò)程中，產(chǎn)生大量的污泥，需調(diào)整藥劑用量，在保證出水達(dá)標(biāo)接管的前提下，減少污泥產(chǎn)量，降低運(yùn)行成本。

 

       7、結(jié)論及建議

       (1)本項(xiàng)目包裝行業(yè)潤(rùn)版及洗膠廢水經(jīng)“混凝沉淀預(yù)處理+A2/O”處理流程，出水滿足《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T31962-2015)中B等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和《油墨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T25463-2010)。

       (2)混凝沉淀系統(tǒng)污泥產(chǎn)量較高，需調(diào)整藥劑投加量，充分利用生化對(duì)廢水的去除效果，出水達(dá)標(biāo)接管標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，減少污泥產(chǎn)量，降低運(yùn)行成本。

       (3)本項(xiàng)目生化系統(tǒng)厭氧設(shè)計(jì)負(fù)荷為2kgCOD/m3*d，缺氧池的COD容積負(fù)荷為0.6kgCOD/m3*d，好氧池的COD容積負(fù)荷為0.25kgCOD/m3*d。好氧池DO控制在3~4左右。需定期檢測(cè)系統(tǒng)氮磷濃度，保證系統(tǒng)微生物營(yíng)養(yǎng)，提高污泥活性。