涂料廢水處理工程實例

范安億，朱召軍，郭雪琴，陳李慶

（1.河南省正大環境科技咨詢工程有限公司，河南 鄭州 450000；2.河南聚源環保工程有限公司，河南 鄭州 450000；3.杭州師范大學生命與環境科學學院，浙江 杭州 311121）

0 引 言

建筑涂料的發展與相關行業的經濟發展息息相關，隨著我國建筑業的發展，人們對建筑涂料的需求日益劇增。其中，以水性丙烯酸乳液為主要原料的水性涂料，由于其具有優異的耐光性、黏結性、耐水性及戶外耐老化等特性，廣泛應用于各類建筑工程中。

涂料行業生產廢水的主要成分為丙烯酸酯類、聚酯酸乙烯類，及其他一些酯、酮類有機物，并含有少量極難分解的乳化劑和殺菌劑，屬于難處理廢水之一。

建筑涂料廢水處理以物化、生化技術為主，包括芬頓、微電解等工藝。采用單一的工藝往往難以達到排放標準，因此，工程中多采用多種工藝的耦合技術，通過微生物吸附、氧化分解等過程來降解有機物，具有低成本、處理量大、效果好等優點。以某涂料生產企業為例，該公司的產品為丙烯酸酯乳液、膠乳、水性助劑和水性漆。根據相關環保要求，企業產生的生產廢水及員工生活污水，應先由廠內污水站處理達標后排入集聚區污水處理廠進行集中處置。因此，新建1 座處理規模為180 m3/d 的污水處理站，使該企業的生產廢水經處理達標后再排入污水管網。

本工程廢水來源于生產廢水和辦公生活污水等，其中，生產廢水主要為設備清洗水、回收原料包裝桶清洗水；生活污水為工人生活污水、食堂廢水等，主要污染因子為COD、TN、SS 等。生產廢水集中收集，經預處理后進入中間水池，再與生活廢水經深度生化反應，達到排放要求。

1 處理工藝

本污水處理工程總設計規模為180 m3/d。其中，高濃度生產廢水預處理規模為150 m3/d，生活污水規模為30 m3/d。

針對該廢水的污染情況，處理難度及達到污水處理廠收納水質的要求，本項目采用“混凝沉淀+鐵碳微電解+ 芬頓氧化+ 水解酸化+UBF+ 兩級A/O”處理工藝。本工程廢水執行《河南省化工行業水污染物間接排放標準》 （DB41/1135-2016），BOD5 執行產業集聚區污水處理廠收納水質要求規定的70 mg/L 排放限值。

廢水來源及水質水量的分析見表1。

表1 進水水質、水量及排放標準Table 1 Intake water quality,quantity and discharge standards

1.1 預處理系統

廢水中含有高濃度的污染物會抑制微生物的生長，因此，在生產廢水集中收集后，應經“混凝沉淀+鐵碳微電解+芬頓氧化”進行預處理。

（1） 豎流式混凝沉淀池通過投加破乳劑、絮凝劑、助凝劑等藥劑，可有效去除污水中的丙烯酸酯乳液溶解物、懸浮物，將污水SS 降低至＜100 mg/L。

（2） 調節提升池的pH 值，加酸將廢水pH 值調節至3 ～4，出水進入鐵碳微電解反應塔，在酸性條件下，將大分子有機物降解形成小分子有機物，極大提高廢水的可生化性。

（3） 出水進入芬頓氧化塔，利用二價鐵離子與過氧化氫之間的鏈反應催化形成的羥基自由基的強氧化性，以進一步去除廢水中有毒、難降解的高分子化合物，過氧化氫和亞鐵離子的混合稱為Fenton 試劑。

（4） 在豎流式沉淀池內投加NaOH，將廢水的pH 值調至中性，并投加PAM，以去除廢水中氫氧化鐵及懸浮物等。

1.2 生化處理系統

設置綜合廢水調節池，將預處理后的生產廢水和員工生活污水均質均量后提升進入水解酸化池，去除部分有害物質的同時提高廢水的可生化性，降低對UBF 反應池的影響。

UBF 反應池采用組合填料，為微生物提供載體，厭氧微生物在組合填料表面附著，形成生物膜。污水以升流式流經填料層時，與填料上附著有厭氧微生物形成的生物膜持續接觸，將部分不溶性有機物降解為可溶解性物質，以達到厭氧反應分解、吸附污水中有機物的目的，去除污水中污染物，為后續好氧處理創造有利條件。

兩級A/O 工藝分為一級缺氧段、一級好氧段、二級缺氧段、二級好氧段4 個階段。

一級好氧池根據亞硝酸菌和硝酸菌適應的條件不同，形成亞硝酸菌優勢，將氨氮硝化至NO2-，實現短程硝化。一級好氧池混合液部分回流至一級缺氧池，利用來水碳源或補充碳源進行反硝化脫氮。二級好氧段控制較高溶解氧，進一步氧化剩余有機物，保障出水達標排放。

為了防止系統運行不穩定造成的出水水質不達標，設置生化池出水回流為100%，且生化池設置為2 組并聯運行，方便水量調控。

1.3 污泥處理系統

本項目污泥來源于混凝沉淀、生化處理系統中各處理單元。所有單元的污泥經板框壓濾機壓濾后，含水率降低至80%～85%，泥餅外運處理，壓濾液回流至綜合廢水調節池進行再次處理。

本項目設計的工藝流程如圖1 所示。

圖1 廢水處理的工藝流程Fig.1 Process flow of wastewater treatment

2 主要構筑物及設備

本廢水工程的項目設計工藝多種，設備的選型復雜。

主要構筑物數據見表2。

表2 主要構筑物數據Table 2 Wastewater quality and discharge standard

本次工程主要設備見表3。

表3 主要設備Table 3 Major equipment

3 運行結果

本次工程于2021 年7 月中旬完成，8 月底投入使用。經過調試運行，污水站運行穩定，且出水水質達標。

2021 年11 月1 日～2021 年12 月1 日期間，污水站平均處理水量為163 m3/d，各處理單元的平均出水水質監測結果見表4。

由表4 可得，進水BOD5 濃度較設計進水水質偏低。COD 濃度高于設計進水水質。經“混凝沉淀+鐵碳微電解+芬頓氧化+水解酸化+UBF+兩級A/O”工藝處理后的排放水，達到了污水處理廠收納水質的要求。廢水經過鐵碳微電解+ 芬頓氧化、水解酸化工藝處理后，可生化性有明顯提升，為后續生化段創造了有利條件。在兩級A/O 段，廢水中COD、BOD5濃度降低，處理效果顯著。

4 工程效益分析

本工程總投資527.5 萬元，費用包含構（建）筑物投資、設備管道閥門投資、電氣自控儀表投資和技術服務等。總裝機功率為99.65 kW，運行電費為909.6 元/d，正常運行情況下，投加PAC、PAM、破乳劑等藥劑費用約210 元/d，人工薪資為200 元/d。合計水處理費用為7.3 元/m3。

5 結 語

針對涂料廢水高COD、BOD5、可生化性差等特點，對于后續生化單元負荷較大，直接采用A/O工藝很難去除水中污染物，應先降低COD 濃度，同時提高廢水可生化性。經本工程運行實際情況，廢水經“混凝沉淀+鐵碳微電解+芬頓氧化+水解酸化+UBF+ 兩級A/O”工藝處理后，COD、NH3-N 和SS 等污染因子的濃度顯著下降，處理效果良好，各項指標均達到《河南省化工行業水污染物間接排放標準》 （DB41/1135-2016） 和產業集聚區污水處理廠收納水體水質規定的排放標準限值，可為其它同類涂料生產廢水處理提供借鑒。