油墨廢水處理工程研究

山東電力工程咨詢(xún)?cè)河邢薰?李亞文

北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院 張為堂

油墨由顏料、連結(jié)料、助劑和溶劑等組成，是用于包裝和印刷的重要材料，它通過(guò)印刷將圖案、文字表現(xiàn)在承印物上。生產(chǎn)油墨中常使用乙醇、異丙醇、丁醇、丙醇、丁酮、醋酸、乙酯、醋酸丁酯、甲苯、二甲苯等有機(jī)溶劑。這些溶劑對(duì)人體健康危害嚴(yán)重，長(zhǎng)期接觸會(huì)令皮膚干裂、粗糙，如果溶劑滲入皮膚或血管，會(huì)隨血液危及人的血球及造血機(jī)能；部分有機(jī)顏料含有聯(lián)苯胺，有致癌成分；有些無(wú)機(jī)顏料含鉛、鉻、銅、汞等重金屬元素，它們對(duì)人體健康也有很大危害。

因此，現(xiàn)代社會(huì)對(duì)油墨廢水處理的關(guān)注度越來(lái)越高，本文結(jié)合濟(jì)南某包裝印刷廠的油墨廢水處理工程，對(duì)混凝沉淀+生物接觸氧化組合工藝處理油墨廢水進(jìn)行了研究。

一、廢水水質(zhì)及水量

油墨中著色用的有機(jī)顏料通常選用不溶性偶氮類(lèi)（包括含雜環(huán)取代基）、稠環(huán)酮類(lèi)和酞菁類(lèi)顏料等，這些顏料在分子結(jié)構(gòu)中大多含有偶氮基、碳亞氨基等含有雙鍵的發(fā)色團(tuán)，一般具有良好的分散性、親介質(zhì)性以及色彩鮮艷、黏度低等特性。因此這些顏料進(jìn)入廢水中，使得油墨廢水具有高COD、高色度等特點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)為期一月的監(jiān)測(cè)，本工程油墨廢水的原水水質(zhì)如下：

注：除色度（倍）、pH外，其余各項(xiàng)目單位為mg/L。

有某廢水主要來(lái)自印刷車(chē)間、紙箱車(chē)間。設(shè)計(jì)水量為350m3/d，每天運(yùn)行24h，即每小時(shí)處理量約為15m3。

二、處理工藝

1.處理工藝的說(shuō)明

考慮本工程污水濃度、色度均較高、生物降解性差，故在生物處理前采用混凝法進(jìn)行預(yù)處理。廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池后，投加堿式氯化鋁（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）。PAC投入水中后，會(huì)通過(guò)水解作用生成細(xì)小的礬花，同時(shí)在吸附架橋和網(wǎng)捕等機(jī)理的作用下，廢水中的懸浮物、膠體顆粒電中和后脫穩(wěn)，聚集在一起。緊接著再投加高分子絮凝劑PAM，這樣廢水中的細(xì)小礬花就在PAM的作用下，迅速生長(zhǎng)變大。通過(guò)混凝沉淀，廢水可有效的去除部分COD、色度，同時(shí)減輕后續(xù)處理的負(fù)荷。

廢水經(jīng)混凝沉淀后進(jìn)入生物接觸氧化池，進(jìn)行好氧生物處理。其工作原理是通過(guò)將充氧的廢水與水中生物相接觸，促使生物中的微生物吸收廢水中的有機(jī)物，并將這些有機(jī)物作為自身繁殖所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，進(jìn)一步代謝轉(zhuǎn)化為生物細(xì)胞，并氧化成為最終產(chǎn)物（主要是CO2和水），這樣處理后，主要工序完成，廢水得到了比較完整的凈化。

2.處理流程

本工程油墨廢水處理工藝采用混凝沉淀+生物接觸氧化，設(shè)計(jì)處理量為15m3/h，工藝流程如下：

3.處理設(shè)備及建構(gòu)筑物

調(diào)節(jié)池：長(zhǎng)×寬×高=14m×7m×4m，有效水深3.5m，有效容積350m3，停留時(shí)間為24h。調(diào)節(jié)池容量按照發(fā)生事故時(shí)，儲(chǔ)存一天廢水量考慮，調(diào)節(jié)池為鋼混結(jié)構(gòu)。

混凝沉淀池：混凝沉淀池由前后兩部分組成，前部分為混合反應(yīng)區(qū)，后部分為沉淀區(qū)。前部分尺寸為:長(zhǎng)×寬×高=3m×3m×3m，有效水深為2.5m，反應(yīng)時(shí)間為1.5h。后部分尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=8m×3m×3m，有效水深為2.5m，沉淀時(shí)間為4h。反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)S形流道及小孔眼網(wǎng)格，確保投加藥品和廢水的充分接觸反應(yīng)，水流在反應(yīng)區(qū)內(nèi)流速逐漸變慢，確保生成的礬花不被破壞。混凝沉淀池前設(shè)兩套管道混合器，絮凝劑、助凝劑在混合器內(nèi)與廢水混合。

生物接觸氧化池：長(zhǎng)×寬×高=14m×8m×2.5m，有效水深2m，有效容積為224m3，反應(yīng)時(shí)間為15h，氣水比為10∶1。氧化池內(nèi)的接種污泥采用濟(jì)南市污水處理廠的脫水污泥，含水率為80%。污泥馴化過(guò)程中，先采用生活污水悶曝，待污泥活化后，方逐步加入預(yù)處理過(guò)的廢水。

沉淀池：長(zhǎng)×寬×高=14m×3m×2.5m，有效水深2m，有效容積84m3，沉淀時(shí)間為5.6h。沉淀池上部設(shè)刮泥機(jī)一臺(tái)，將沉淀的污泥送入收集坑中，刮泥機(jī)運(yùn)行速度為0.5m/min。收集坑中設(shè)兩臺(tái)污泥輸送泵，將收集到的污泥一部分送至污泥干化間，一部分送至調(diào)節(jié)池。

三、處理過(guò)程分析及出水結(jié)果

在前期實(shí)驗(yàn)中，對(duì)污水進(jìn)行了不同投加量的對(duì)比分析。當(dāng)PAC投藥量為200g/m3時(shí)，廢水經(jīng)攪拌后立即產(chǎn)生大塊絮凝體，且由原來(lái)的藍(lán)黑色變?yōu)闇\紅色澄清液，停止攪拌后絮凝體立即沉淀，上清液色度在40～60倍，脫色率在92%以上；但當(dāng)PAC加藥量超過(guò)500g/m3后，COD的去除率有較大下降，上清液開(kāi)始出現(xiàn)細(xì)小絮體。這說(shuō)明，PAC和PAM的投藥組合在一定范圍內(nèi)效果是較好的，若超出這個(gè)范圍，由于混凝劑投加過(guò)量而使得本來(lái)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定的體系再次脫穩(wěn)，從而導(dǎo)致絮體再次分散而使得效果變差。考慮實(shí)際水質(zhì)變化的情況，確定PAC的投加量在200～500g/m3之間，PAM的投加量為5g/m3。

溶解氧濃度的高低直接影響到好氧微生物的代謝活性。為了提高生物接觸氧化系統(tǒng)的處理效率，必須向處理系統(tǒng)內(nèi)提供足夠的溶解氧。然而溶解氧很高，處理效果不一定好，過(guò)高的溶解氧除了增加能耗以外，強(qiáng)烈的空氣攪動(dòng)會(huì)使下沉的污泥重新上浮，造成處理效率顯著下降，使出水的懸浮固體增加而影響出水的水質(zhì)。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，當(dāng)溶解氧濃度在4～5g/m3范圍之間時(shí)，COD去除率較高，出水水質(zhì)良好。平均進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)下表：

注：除色度（倍）、pH外，其余各項(xiàng)目單位為mg/L。

四、結(jié) 論

（1）采用混凝沉淀+生物接觸氧化合工藝處理包裝印刷廢水，出水COD、BOD、S S、NH3-N、色度均優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

（2）運(yùn)行實(shí)踐表明，該工藝處理效果穩(wěn)定、耐沖擊，占地少，低耗高效，管理方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，是處理典型油墨印刷綜合廢水較合理、有效的方案。