機械加工含油廢水的中水回用工程

張 嵩

某柴油機制造工廠排放的生產廢水中含油量和COD較高,可生化性較差[1,2],經過簡單氣浮處理后,出水水質不達標,會對周邊環境造成嚴重污染,為減輕水環境污染,充分利用水資源,緩解水資源短缺,降低用水成本[3,4],根據廠內生產廢水和生活污水的特點,在原有工廠污水處理工藝上,進行了中水回用工藝的提升改造,經過工藝方案比較,采用氣浮/活性濾料生物濾池/高效纖維束過濾工藝,使得出水水質標準由一級排放標準水質提高到了國家GB/T 18921-2002城市污水再生利用 景觀環境用水水質景觀用水水質,用來作為沖廁、綠化、洗車用水。

1 工藝設計

1.1 進水水質分析

中水處理工藝的進水為工廠內的生產廢水和生活污水,其中,生產廢水由連續排放的工業廢水(機加工車間和涂裝車間的廢液)以及間歇性排放的工業廢水(清洗廢液、涂裝車間磷化廢液和油漆廢液)組成。進水水質見表1。

表1 工藝的進水水質 mg/L

通過表1的數據可以看出,廠內排放的生活污水指標正常,生產廢水的特點是含油量、COD及懸浮物指標偏高,可生化性差;將廢水治理成中水所面臨的主要難度是除油,提高生產廢水的可生化性,降低COD指標及懸浮物指標。

1.2 方案的選擇及確定

在實際建設和工藝選擇中,根據污水處理的現有條件,并針對生產工藝產生廢水的具體特點,同時參考國內外污水生物處理工藝的發展情況[5-8],進行方案的選擇和比較。

根據工藝方案比較和水處理行業專家對方案的認證,活性濾料生物濾池在容積負荷、去除率、氧利用率、耗能、出水水質、池容體積比、生物量等各項指標中都優于傳統的好氧生物處理技術,結合公司實際情況,秉承運行穩定簡便、降低運行成本,保證出水水質的原則,確定“活性濾料生物濾池”作為本項目的實施處理工藝。

1.3 工藝流程

該柴油機制造廠中水回用工程采用的處理流程見圖1。

1.3.1 物理處理單元

1)緩沖池。緩沖池為鋼混凝土結構,容積為60 m3。由于廠區內排放的工業廢水中含有間歇性排放的清洗廢液、涂裝車間磷化廢液和油漆廢液,這部分排水水質差、濃度高,若直接進入廢水處理系統容易造成沖擊,故設緩沖池對其進行蓄積達到均勻排放。

2)格柵沉砂池。格柵沉砂池為鋼混凝土結構,容積為70 m3,流量為1 190 m3/d,細格柵1套。格柵攔截了廢水中較粗的分散性懸浮物和漂浮物;沉砂池實現了廢水和比重較大的無機顆粒的分離,保護水泵和管道免受磨損,避免了后續處理構筑物管道的堵塞。

3)隔油池。隔油池為傾斜板式,鋼混凝土結構,容積為30 m3,流量為1 190 m3/d。斜板式隔油池能夠提高油水分離效果,而且停留時間變短,節省了占地面積。

4)化糞池。化糞池的型號為13-100A01,鋼混凝土結構,流量為510 m3/d?；S池截留了廠內生活污水中的懸浮固體物質,減輕了后續處理系統的負荷,處理效果得到提高,降低運行費用,同時,對水質、水量起到了調節作用。

5)調節池。調節池為鋼混凝土結構,容積為600 m3,流量為1 700 m3/d,提升泵2臺(一用一備)。調節池對進水進行了充分混合,保證了出水水質的均勻一致性,使得后續處理設施能夠穩定運行。

6)氣浮池。氣浮池的流量為1 700 m3/d,氣浮設備的型號為GQF-80。

氣浮裝置集混凝反應與分離反應為一體。采用的混凝劑為高分子混凝劑,利用其吸附架橋作用來實現水中微小懸浮物質和膠體溶解性雜質形成粗大的絮凝體。

1.3.2 活性濾料生物濾池

活性濾料生物濾池為鋼混凝土結構,容積為170 m3,流量為1 700 m3/d。其中,鼓風機 3臺(二用一備),型號為GRB-65;反沖風機1臺,型號為GRB-100;反沖水泵 1臺,型號為 KQW200/220-15/4(Z);回流泵2臺(一用一備),型號為KQW100/90-4/2(Z)。

活性濾料生物濾池是在傳統好氧生物處理方法基礎上,結合工程實踐研發的高效好氧生物處理技術,已廣泛應用于生活污水、中水處理工程中,經其處理的出水均達到國家規定的回用水標準。

在濾池進水端設置缺氧段,通過控制水中的溶解氧使回流水中的硝態氮利用進水中的碳源進行反硝化,達到去除總氮的目的。

1.3.3 高效纖維束過濾器

高效纖維束過濾器為碳鋼結構,流量為1 700 m3/d,型號為SF-GL,2臺。在纖維過濾裝置前安裝有化學絮凝除磷裝置,利用高效纖維過濾器的過濾功能,達到除磷目的。高效纖維過濾裝置采用了一種新型的纖維束軟填料作為濾元,其濾料直徑可達幾十微米甚至幾微米,比表面積大,過濾阻力小,解決了粒狀濾料的過濾精度受濾料粒徑限制等問題。濾料直徑微小,增加了濾料的比表面積和表面自由能,提高了水中雜質顆粒與濾料的接觸機會和濾料的吸附能力,從而提高了過濾效率和截污容量。為充分發揮纖維濾料的特長,在濾池內設有纖維密度調節裝置。設備運行時,通過纖維密度調節裝置向濾層加壓,使濾層空隙度沿水流方向逐漸縮小,密度逐漸增大,相應濾層孔隙直徑逐漸減小,實現了理想的深層過濾。

1.3.4 回用清水池

回用清水池為鋼混凝土結構,容積為450 m3,流量為1700 m3/d,消毒劑選用二氧化氯,回用清水泵的型號為KQL65/170-5.5/2和KQL100/100-5.5/2?；赜们逅赜脕碚{節蓄水,以滿足回用、反沖洗及消毒的要求。

表2 系統的處理效果 mg/L

2 運行效果

該工程自運行以來,工藝設備運行基本穩定,中水回用效果良好,出水水質各項指標滿足GB/T 18921-2002城市污水再生利用 景觀環境用水水質景觀用水水質要求,具體內容見表2。

3 效益分析

3.1 經濟效益

該中水工程的回用水處理費用為1元/噸水(包括設備折舊、人員工資等),自來水費五年內為2.95元/噸水,這樣每立方米水節省 1.95元;五年后按 3.5元計算,則節省2.5元/噸水,五年后每年為水廠節約資金為106.59萬元/年(1年的生產日期按330 d計,工業廢水經管道回收到污水處理站的損耗按20%考慮,污水處理過程的損耗按5%考慮)。

由此可見,五年后該中水回用工程每年可為水廠提供44.88萬m3的回用水用于廠內沖廁、綠化、洗車,實現了工業廢水的資源化利用,同時,還可以為柴油機廠每年節約106.59萬元的水費,帶來的經濟效益可觀。

3.2 環境效益

回用水代替自來水,減輕了柴油機廠工業廢水的排放量,減少了水中污染物對環境的污染。按工程設計處理能力的80%保守估算,回用水量為1 360 m3/d,即減少了外排廢水量44.88萬 m3/年(1年的生產日期按330 d計),減少外排COD為475.73 t/年。可見,該工程的環境效益明顯,為工廠的經濟可持續發展提供了有利的技術保證。

3.3 社會效益

該中水工程有效杜絕了廠區所排的生產廢水和生活污水對環境的污染,并做到了能源的循環利用,充分體現了該柴油機廠作為國有大型企業,加強污水治理,改善生態環境,承擔社會責任的決心。同時,為節約城市用水做出了企業應有的貢獻,對加強市民環保意識起到很好的宣傳效果,為城市集中污水處理樹立了新的標桿。

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