一種表面活性劑廢水處理及回用技術(shù)

張朋朋 許佳佳 劉明浩

（浙江卓錦工程技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310004）

一種表面活性劑廢水處理及回用技術(shù)

張朋朋 許佳佳 劉明浩

（浙江卓錦工程技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310004）

陰離子表面活性劑以直鏈烷基苯磺酸鈉為主，生產(chǎn)生活的廣泛應(yīng)用對(duì)水環(huán)境及生態(tài)均造成不利影響，廢水處理達(dá)標(biāo)排放也造成水資源的浪費(fèi)，通過對(duì)各種工藝比較，確定采用電絮凝-MBR-反滲透工藝，保證達(dá)標(biāo)排放，滿足回用水要求。

表面活性劑廢水；電絮凝；MBR；深度處理回用

1 概述

本項(xiàng)目廢水處理工程總設(shè)計(jì)規(guī)模為300.0 m3/d，其中高濃度廢水50.0 m3/d ，低濃度廢水（生活廢水）250.0 m3/d ，24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，每小時(shí)處理能力12.5m3。針對(duì)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)情況，結(jié)合同類工程的經(jīng)驗(yàn)，本研究小組提出表面活性劑廢水處理及回用技術(shù)。

1.1 設(shè)計(jì)水質(zhì)及排放要求

本工程設(shè)計(jì)進(jìn)出水指標(biāo)：根據(jù)企業(yè)及當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門要求，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)COD12500mg/L，設(shè)計(jì)出水COD100mg/L，其他指標(biāo)滿足污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。回用水參照《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》中各指標(biāo)。

2 工藝選擇

表面活性劑廢水屬高濃度的有機(jī)廢水，表面活性劑LAS為首要污染物，對(duì)LAS的預(yù)處理至關(guān)重要，預(yù)處理之后同低濃度廢水混合進(jìn)行綜合處理，具有回用要求的進(jìn)行深度脫鹽處理。

高濃度廢水預(yù)處理主體工藝選電絮凝，綜合廢水處理主體工藝采用水解酸化+MBR，回用主體工藝選擇反滲透+消毒工藝。

2.1 高濃廢水預(yù)處理工藝

電化學(xué)法：電絮凝處理表面活性劑廢水是一種對(duì)環(huán)境二次污染較小的廢水處理技術(shù)。電化學(xué)學(xué)科和電力工業(yè)的發(fā)展使電絮凝用于廢水處理的成本大大降低，競(jìng)爭(zhēng)力不斷增強(qiáng)。電絮凝法處理表面活性劑廢水，設(shè)備體積小，占地面積少，操作簡(jiǎn)單靈活，污泥量少，后續(xù)處理簡(jiǎn)單。

電絮凝原理為：可溶性陽(yáng)極在通入電流作用下，溶解產(chǎn)生大量陽(yáng)離子，陽(yáng)離子經(jīng)過水解、聚合形成一系列多核羥基絡(luò)合物和氫氧化物，這些產(chǎn)物吸附能力很強(qiáng)，起到對(duì)表面活性劑廢水的凝聚、吸附等作用。電解過程中，陽(yáng)極和陰極上產(chǎn)生的氧氣和氫氣，黏附性能很強(qiáng)，在其上浮過程中將懸浮物帶到水面上。在電流作用下，還會(huì)發(fā)生電解氧化還原反應(yīng)。影響電絮凝對(duì)水的處理效果主要包括電極材料，電流密度，反應(yīng)時(shí)間，極板間距，原水pH 值等。

2.2 綜合廢水處理工藝

2.2.1 水解酸化。水解酸化處理方法是一種介于好氧和厭氧處理法之間的方法，和其它工藝組合可以降低處理成本提高處理效率。

用厭氧法及水解酸化工藝對(duì)表面活性劑廢水進(jìn)行處理可以避免產(chǎn)生大量的泡沫，但表面活性劑會(huì)對(duì)厭氧處理過程產(chǎn)生一定程度的抑制。

2.2.2 MBR膜生物反應(yīng)器。MBR（膜生物反應(yīng)器）是把膜技術(shù)與污水處理中的生化反應(yīng)結(jié)合起來的一門新興技術(shù)，也稱作膜分離活性污泥法。膜生物反應(yīng)器（MBR）用膜對(duì)生化反應(yīng)池內(nèi)的含泥污水進(jìn)行過濾，實(shí)現(xiàn)泥水分離。一方面，膜截留了反應(yīng)池中的微生物，使池中的活性污泥濃度大大增加，達(dá)到很高的水平，使降解污水的生化反應(yīng)進(jìn)行得更迅速更徹底，另一方面，由于膜的高過濾精度，保證了出水清澈透明，得到高質(zhì)量的產(chǎn)水。不管被處理的污水類型如何，也不管采用何種商業(yè)化的MBR 工藝，對(duì)于所有的好氧MBR 工藝而言，都能獲得非常高質(zhì)量的出水水質(zhì)。所有MBR 的共同特點(diǎn)是：有機(jī)物與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的高速度和高效率去除、固體物質(zhì)完全去除、優(yōu)良的消毒特性以及占地面積小，耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)。

2.3 深度處理及回用工藝

2.3.1 砂濾/炭濾。在水質(zhì)預(yù)處理系統(tǒng)中，活性炭過濾器能夠吸附余氯，同時(shí)還吸附小分子有機(jī)物等污染性物質(zhì)，對(duì)水中異味、膠體及色素、重金屬離子、COD等有較明顯的吸附去除作用。活性炭過濾器的工作是通過炭床來完成的。組成炭床的活性炭顆粒有非常多的微孔和巨大的比表面積，具有很強(qiáng)的物理吸附能力。水通過炭床，水中有機(jī)污染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面非結(jié)晶部分上有一些含氧管能團(tuán)，使通過炭床的水中之有機(jī)污染物被活性炭有效地吸附。

石英砂濾器是一種壓力式過濾器，利用過濾器內(nèi)所填充的精制石英砂濾料，當(dāng)進(jìn)水自上而下流經(jīng)濾層時(shí)，水中的懸浮物及粘膠質(zhì)顆粒被去除，從而使水的濁度降低。

2.3.2 反滲透。反滲透膜可以有效去除廢水中溶解性無機(jī)物，降低回用水電導(dǎo)率，基本上達(dá)到市政自來水水平（電導(dǎo)率小于300μs/cm）。

本工程回用水用作綠化，按照標(biāo)準(zhǔn)要求溶解性總固體小于1000mg/L，因此需要進(jìn)行脫鹽處理，目前反滲透系統(tǒng)是工業(yè)廢水深度處理回用脫鹽的主要手段之一。（離子交換法因?yàn)閷?duì)待處理水有機(jī)物濃度、鹽分等要求更高，因此不適用于工業(yè)廢水深度處理脫鹽。）

反滲透又稱逆滲透，一種以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。因?yàn)樗妥匀粷B透的方向相反，故稱反滲透。根據(jù)各種物料的不同滲透壓，就可以使大于滲透壓的反滲透法達(dá)到分離、提取、純化和濃縮的目的。

反滲透的截留對(duì)象是所有的離子，僅讓水透過膜，對(duì)NaCl的截留率在98%以上，出水為無離子水。反滲透法能夠去除可溶性的金屬鹽、有機(jī)物、細(xì)菌、膠體粒子、發(fā)熱物質(zhì)，也即能截留所有的離子，在生產(chǎn)純凈水、軟化水、無離子水、產(chǎn)品濃縮、廢水處理方面反滲透膜已經(jīng)應(yīng)用廣泛，如垃圾滲濾液的處理。

2.3.3 臭氧-生物炭。臭氧-生物炭技術(shù)聯(lián)用技術(shù)在廢水深度處理或者RO膜濃縮液處理上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。原水首先經(jīng)過臭氧氧化，將難降解的有機(jī)物開環(huán)斷鏈，降解成小分子的易生物降解的污染物；后續(xù)在生物炭的吸附-生物降解作用下，有效保障處理要求。生物炭巨大的比表面積一方面可以吸附難降解有機(jī)物，另一方面作為微生物的載體，有利于培養(yǎng)、馴化高效生物菌落。

2.3.4 消毒。過濾出水進(jìn)入接觸消毒池，利用二氧化氯的消毒作用去除水中微生物，防止藻類生長(zhǎng)。二氧化氯的消毒能力次于臭氧而高于氯，與臭氧相比，其優(yōu)越之處在于它有剩余消毒效果，但無氯臭味。

3 工程設(shè)計(jì)

3.1 工藝流程

本項(xiàng)目廢水處理工程具體工藝流程：50 m3/d高濃度廢水經(jīng)格柵調(diào)節(jié)池、PH調(diào)節(jié)、電絮凝反應(yīng)與250m3/d生活廢水混合后經(jīng)水解酸化、MBR到中間水池， 部分達(dá)標(biāo)排放；200m3/d達(dá)標(biāo)排放水經(jīng)精密-活性炭過濾、反滲透系統(tǒng)、消毒系統(tǒng)其中100m3/d回到回用水池，100m3/d濃水經(jīng)臭氧-活性炭處理達(dá)標(biāo)排放。

3.2 流程介紹

3.2.1 高濃度廢水預(yù)處理。高濃度廢水經(jīng)收集后匯集至格柵井，格柵井去除大體積污染物、漂浮物。經(jīng)格柵處理的廢水收集在高濃度廢水調(diào)節(jié)池，均化水質(zhì)水量，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置攪拌系統(tǒng)，保證均化效果。調(diào)節(jié)池廢水用泵提升到pH調(diào)節(jié)池，投加酸調(diào)節(jié)廢水pH到合適值，后自流到一體化電絮凝裝置，通過高頻脈沖電解絮凝，降解污染物濃度，達(dá)到預(yù)處理效果。電絮凝污泥在沉淀池中自然沉淀，沉淀污泥經(jīng)污泥泵輸送至污泥濃縮池。電絮凝上清液出水自流到綜合廢水調(diào)節(jié)池。

3.2.2 綜合廢水處理。生活廢水經(jīng)格柵隔油處理后進(jìn)入綜合廢水調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置空氣攪拌系統(tǒng)，保證生活污水和經(jīng)預(yù)處理后高濃廢水的均化效果。綜合廢水用泵提升到水解酸化，通過缺氧微生物的水解作用，分解大分子，提高廢水生化性，水解池廢水自流到MBR池。廢水在MBR池內(nèi)通過好氧微生物作用降解污染物，MBR采用浸沒式膜組件，高效泥水分離，保證較高的污泥濃度和較低的污泥負(fù)荷，抗沖擊能力強(qiáng)，污染物去除效果好，以確保最終處理水質(zhì)。MBR出水自流到中間水池，根據(jù)需求直接排放或提升到后續(xù)回用系統(tǒng)。

3.2.3 回用處理。中間水池廢水用泵經(jīng)精密過濾器、活性炭過濾器之后增壓至到反滲透系統(tǒng)，精密過濾器主要用來保護(hù)反滲透系統(tǒng)高壓泵等。反滲透產(chǎn)水（淡水，綜合考慮用水情況，回用水可用淡水、濃水或者部分中間水池外排水勾兌而成。）收集到回用水池，經(jīng)消毒后根據(jù)需求回用到回用點(diǎn)。反滲透濃水由于有機(jī)物富集，為了有效保證達(dá)標(biāo)排放，本方案設(shè)置濃水處理設(shè)施，采用臭氧-生物炭工藝，根據(jù)實(shí)際情況運(yùn)行，確保濃水達(dá)標(biāo)。

3.2.4 加藥系統(tǒng)。本工程需要投加酸、電解質(zhì)等水處理藥劑由自動(dòng)加藥系統(tǒng)加入。

3.2.5 污泥脫水系統(tǒng)。物化污泥及剩余生化污泥在污泥池中收集，經(jīng)重力作用自然沉降濃縮后，經(jīng)螺桿泵輸入板框壓濾機(jī)脫水，脫水污泥委托外運(yùn)處置。

3.3 各單元處理效果沿程去除率

高濃度廢水預(yù)期處理效果，pH調(diào)節(jié)+電絮凝反應(yīng)器去除60% COD，濃度降至5000，去除85%LAS，濃度降至430；綜合廢水通過水解+MBR+中間水池去除92% COD，濃度降至98，去除94%LAS，濃度降至5；回用處理通過精密過濾-活性炭過濾-反滲透-消毒工藝淡水COD小于20，LAS小于0.5，電導(dǎo)率小于300μs/cm；濃水通過臭氧-生物炭技術(shù)COD 達(dá)到100以下。

3.4 技術(shù)特點(diǎn)

（1）電絮凝法作為預(yù)處理，處理效果好，設(shè)備自動(dòng)化程度高，運(yùn)行費(fèi)用低；（2）采用水解酸化工藝，能耗低，工藝成熟，剩余污泥量少；（3）采用MBR工藝，占地節(jié)省，能耗低，效果好，出水水質(zhì)好；（4）回用采用砂濾-炭濾，去除懸浮物、膠體、生物碎片，吸附少量有機(jī)污染物，采用反滲透去除廢水中鹽份，能耗低；（5）濃水采用臭氧-生物活性炭，集高級(jí)氧化、生物處理、吸附等工藝于一身，去除有機(jī)物效果好。

[1]崔勵(lì)，王雅娜.表面活性劑處理研究現(xiàn)狀與展望[J].工業(yè)水處理，2008.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.06.143