危险废物处置中心废水预处理.docx
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危险废物处置中心废水预处理
危险废物处置中心废水预处理
某市危险废物处置中心主要接纳该市工业危险废物,包括重金
属类废物、废酸、废碱、精馏残渣、有机树脂类废物(焚烧处理)、
有机溶剂废物(焚烧处理)等。
共占地 22.48×104m3。
填埋处置规模
为 10X×104t/a,项目采用地下刚性填埋库的建设方案,设计填埋
容量 7.3×104m3。
本文对处置中心废水预处理系统工程设计做简要
介绍。
1 水量、水质预测及排放标准
本处置中心产生的生产废水主要包括:
填埋库产生的渗滤液、
各车间(预处理车间、存储仓库等)产生的冲洗废水及实验室废水等。
1.1 废水水量
①渗滤液量。
渗滤液一般由两部分组成:
一部分为雨水进入填
埋库形成渗滤液,另一部分为填埋废物自身含有的水分经压实流失
产生渗滤液。
由于工程采用刚性方案(采用钢筋混凝土结构),填埋
库上方设有钢结构雨棚,雨水不能进入填埋库形成渗滤液。
因此,
填埋库产生的渗滤液主要是由填埋废物自身含有的水分经压实流出
产生。
根据《危险废物填埋污染控制标准》(GB 18595-2001)中规定:
入场填埋的废物含水率需低于 85%。
符合入场要求的危险废物自身
含水率较低,经碾压后水分流失不多。
因此,运行过程中产生的渗
滤液量较少,保守估计,每天产生的渗滤液量约为 1.0t。
②其它废水水量。
其它生产废水水量如下:
各车间的冲洗废水
12.0t/d;实验室废水 2.0t/d;共计 14.0t/d。
危险废弃物处置中心产生的生产废水总水量为 15t/d。
考虑
20%的未预见水量,废水处理站的设计规模为 18t/d,每天处理
6h,每小时废水处理量为 3t。
1.2 废水水质预测及排放标准
填埋废物的组分非常复杂,很难精确估计渗漠液的水质。
但进
入填埋场的危险废物都应符合《危险废物填埋污染控制标准》(GB
18598-2001)中“危险废物允许进入填埋区的控制限值”,因此,以
此限值作为渗滤液水质。
各车间冲洗废水及实验室废水主要以冲洗地面、设备及实验器
皿的冲洗水为主,废水中含有部分重金属。
保守估计,除 SS 外,废
水中污染物浓度为渗滤液污染物浓度的 20%。
根据各生产废水的水量及水质,确定待处理生产废水水质见表
1。
由表 1 可见,废水中有机污染物的浓度较低,但其中的重金属会
对环境造成严重污染。
据业主要求,生产废水去除重金属后再外运
处理。
处理后废水中重金属要求达到《污水综合排放标准》 “第一
类污染物最高允许排放浓度”及“第二类污染物最高允许排放浓度”
三级标准。
因此,确定本废水处理工程去除的首要目标为重金属污
染物。
表 1待处理废水设计水质
污染
物
质量浓度
-1
/(mg·L )
污染物
质量浓度
-1
/(mg·L )
总汞
0.06
总镍
3.80
总铅
1.27
总砷
0.63
总镉
0.13
无机氟化
物
25.33
总铬
3.04
氰化物
1.27
六价
格
0.63
pH 值
7-12
总铜
19.00
CODcr
76.00
总锌
19.00
BOD5
25.33
总铍
0.05
NH3-N
38.00
SS
106.67
2 工艺流程
该废水中含有多种重金属,会对环境造成严重污染,是首要去
除对象。
根据该水质特点,并 考虑到水量较小,确定采用铁盐-石
灰法处理废水。
该工艺具有工艺紧凑,易于管理等特点,流程见图
1。
序
号
名称
规模
结构
备注
1
调节
池
HRT4d,有效容积 80m3
钢筋混
凝土结
构
内壁采用防腐、
防渗复合涂料
2
酸度
调节
池
HRT0.5h,有效容积为 1.872m3
钢筋混
凝土结
构
3
还原
反应
池
HRT0.5h,有效容积 1.8m3
钢筋混
凝土结
构
4
中和
分 3 格,单格 HRT0.5h,有效容
钢筋混
内壁采用防腐、
3 主要构筑物及设备
主要构筑物见表 2。
表 2主要构筑物
絮凝
池
积为 1.728m3
凝土结
构
防渗复合涂料
5
斜管
沉淀
池
3 2
表面负荷为 1.0m /(m ·h),
沉淀时间为 45min
钢筋混
凝土结
构
6
储存
池
HRT5d
钢筋混
凝土结
构
7
重力
浓缩
池
浓缩时间
钢筋混
凝土结
构
8
污泥
泵井
钢筋混
凝土结
构
与斜管沉淀池合
建
9
压滤
机房
9.3m×6.0m×3.5m
砖混结
构
10
加药
房
10.2m×6.0m×3.5m×
11
控制
值班
室
砖混结
构
①调节池。
进水口处设置一格栅井,安装 1 台阶梯式格栅除污
机,用于去除较大的悬浮颗粒。
为防止调节池中的悬浮物沉淀,在
池底设置了 2 台潜水搅拌机。
调节池出水由潜水污水泵均匀打入酸
度调节池。
潜水污水泵的启动和关闭通过浮球液位控制器控制。
②酸度调节池。
根据废水水质,在酸度调节池中投加 H2SO4,将
废水的 pH 值调节至 3.0 左右。
池中安装有 ZJ—700 型折桨搅拌机 1
套。
③还原反应池。
酸性废水自流进入还原反应池,在池中加入
FeSO4,将六价铬还原三价铬,便于后续工艺的去除。
池中安装有
ZJ—700 型折桨搅拌机 1 套。
④中和絮凝池。
还原反应池出水自流进入中和絮凝池,中和絮
凝池分 3 格:
第 1 格中加入 NaOH,将废水的 pH 值调节至 9.0 左右,
大部分重金属(包括
Cr3+,Pb2+,Ni2+,Cu2+,Zn2+,Ba2+,Co2+,Fe2+,Fe3+等)生成氢氧化
物沉淀;第 2 格中加入 Ca(OH)2,将 pH 值调节至 11.0-12.0 左右,
该 pH 值条件能够使在第 1 格未能形成沉淀的重金属形成氢氧化物沉
淀,进一步提高沉淀絮凝性,并生成 CaF2 沉淀去除 F-;第 3 格中加
入 PAM 助凝剂,将细小的沉淀物絮凝成较大的絮状颗粒。
每格均安
装了 1 套单层半高桨板搅拌机以加快反应速度。
⑤斜管沉淀池。
设计污泥斗贮存 2d 的污泥量,污泥的含水率为
99.5%-98%。
斜管沉淀池的出水自流进入污水储存池,沉淀污泥采
用排污泵排至污泥浓缩池。
⑥储存池。
储存在池中废水定期外运处置。
⑦重力浓缩池。
斜管沉淀池中的污泥通过排亏泵提升至污泥浓
缩池,进行重力浓缩,浓缩后污尼含水率为 98.0%—96.0%。
污泥
浓缩池的上清液丑过不同高度的阀门控制,自流进入调节池。
污泥
匝过螺杆泵提升至压滤设备进行脱水。
⑧污泥泵井。
安装有排污泵 1 台,将斜管沉定池中的沉淀污泥
提升至污泥浓缩池。
⑨压滤机房。
设置 1 套 DY500 型压滤机。
⑩加药房设置了 1 套 pH 检测控制仪、1 个硫唆加药罐、1 套加
酸计量泵、1 套 OPR 氧化还原空制仪、1 个 FeSO4 溶药加药罐、1 台
FeSO4 投加十量泵、1 套 Ca(OH)2 加药装置、1 个 NaOH 溶窍加药罐、
1 台加碱计量泵、1 套 PAM 配制投加系统。
药剂贮藏室的药剂贮量为
15d。
⑾控制值班室。
设置 1 套组合式控制柜,对废水处理设备进行
集中控制。
组合式控制柜设有各可控设备的开、停按钮及指示,同
时实时显示调节池、污水储存池及污泥浓缩池的液位。
4处理结果
本工程经初步运行,废水经预处理后,重金属达到《污水综合
排放标准》“第一类污染物最高允许排放浓度”及“第二类污染物
最高允许排放浓度”三级标准,出水水质祥见表 3。
表 3处理后生产废水水质
污染
物
质量浓度/(mg·L-
1)
污染物
质量浓度/(mg·L-
1)
总汞
0.049
总砷
0.49
总铅
0.09
无机氟化
物
22.12
总镉
0.1
氰化物
1.15
总铬
1.04
pH 值
7.3
六价
格
0.48
CODcr
46.00
总铜
1.94
BOD5
19.93
总锌
1.89
NH3-N
13.27
总铍
0.005
SS
66.45
总镍
0.87
微电解-接触氧化法处理甲壳素生产废水
前言
甲壳素(chitin)亦称甲壳质、几丁质、明角质、壳多糖、聚
乙酰氨基葡萄糖,是 1,4-连接的 2-乙酸氨基-2-脱氧-p-D-葡萄糖,
其分子式(C8H13NO5)n,分子量(203.19)n,为白色至浅黄片状
物,广泛存在于昆虫、甲壳纲动物外壳及真菌细胞壁中,是自然界
中产量仅次于纤维素的天然多糖。
甲壳素的化学性质稳定,有一定
水量
3 -1
/(m .d )
pH
CODcr/(mg.L-
1)
- -1
Cl (mg.L )
母液
1
2.0-3.0
12000-15000
6000-10000
表 1 甲壳素废水水质
的强度,此外还具有生物分解性,可被生物内的溶菌酶分解,与生
物的亲和性好,无毒,但甲壳素水溶性差,只可溶于浓盐酸、硫酸、
冰醋酸和 78%-97%磷酸,几乎不溶于水、稀酸、碱、乙醇和其它
有机溶剂。
由于具有生物适应性、吸湿性、保湿性、成膜性和通透
性、凝胶性和粘稠性、絮凝性、金属络合性等特殊性质,使其被广
泛应用于化工、医疗、农业、食品等领域[1],但其生产废水的处理
在国内一直是一大难题。
1 甲壳素废水的特点
国内大多从蟹、虾壳中提取甲壳素,蟹、虾壳先经盐酸分解碳
酸盐,氢氧化钠溶液脱蛋白质和脂肪,再经过脱色处理生产甲壳素。
由于生产工艺的特殊性,其排放废水的特点是 PH 特别低,Cl-浓度
高,废水 CODcr 浓度波动大,一般的生物处理工艺对其很难有好的
处理效果。
本文所研究的废水来源于浙江某甲壳素生产厂,其主要
原料是蟹、虾壳,这些原料在进厂前,已由原料供应商作预处理,
因此废水主要来源于甲壳素后期提取生产工艺,污染程度相对较轻。
废水水质见表 1。
其他废水1200.6-1.01000-15003000-6000
2 微电解试验
为掌握微电解处理效果,我们先进行了实验室小试。
主要考察
了微电解在不同的电解时间,对甲壳素废水的 pH 值,CODcr 去除效
果的影响,从而得出实际运行的最佳设计参数。
试验在烧杯内进行,
先加入 500mLPH 为 0.7、CODcr 为 3400mg/L 的甲壳素废水,投加一
定量的铁屑并鼓入空气,在不同的时间内取出水样,过滤后分别测
试 pH 值和 CODcr,测试结果见图 1、图 2,由图可知:
电解 2h 的
CODcr 去除率最高,但此时废水的 pH 值较低。
为减少后续中和反应
的碱投加量,电解时间以 6h 为好。
实际工程中以此作为设计参数
[2-5]。
3 工程实例
3.1 工程设计要求
设计处理规模 150m3/d,设计进水水质:
pH 为 1.0,CODcr 为
1500mg/L,Cl-为 5280mg/L。
出水要求达到 GB8978-1996 中的一
级排放标准。
3.2 工艺流程及设计参数
工艺流程如图 3 所示。
废水首先排放到微电解池,内置铁屑,进行微电解反应。
同时
兼有调节池的作用,均衡进水水质、水量。
经电解反应后的废水用
泵提升至中和池进行中和反应,投加石灰乳调节废水的 pH 值至
8-9,经初沉淀后,上清液自流到 A/O 池的兼氧段进行兼氧生物处
理,然后进人好氧段进行好氧生物处理。
接触氧化出水经二沉池沉
淀后,经砂滤池过滤、活性炭吸附计量排放。
二沉池部分污泥回流
至 A/O 池,剩余污泥和初沉池污泥排放至污泥池,经压滤机脱水后
外运处置,滤液回流至集水池。
各主要处理单元的设计参数如下:
①微电解池 HRT=6h;②中和
反应池 HRT=15min;③初沉池设计表面负荷 0.8m3/(m2·h);④
接触氧化池总 HRT=52h,其中 A 段为 16,O 段为 36h;⑤二沉池设
计表面负荷 0.6m3/(m2.h)。
3.3 工艺特点
本工艺系统分为三个单元:
①预处理单元,采用微电解来提高
废水的 pH 值,减少后续中和反应所需的碱投加量;同时去除部分
CODcr,提高废水的可生化性。
为增强效果,鼓入空气进行曝气。
微
电 解出水经加碱中和使其达到生化处理对进水 pH 值的要求。
②生
化处理单元,采用两段式生物处理去除大部分的 CODcr,为提高生
物处理单元的耐负荷 能力和抗冲击能力,采用接触氧化法,分 A 段
(兼氧段)和 O 段(好氧段)串联运行。
③后处理单元,采用砂滤
和活性炭吸附对二沉池出水进行把关,去除主要由三价铁离子引起
的色度、SS 以及部分 CODcr 后排放。
3.4 工艺调试运行结果
工程自 2001 年 3 月初开始工艺调试,调试初期往生化池内投加
2t 脱水干污泥,并一次性加入尿素、磷肥、葡萄糖和面粉等营养物
质,闷曝 2d 后开始逐步进少量污水,同时继续投加大粪等营养物质。
经 15d 运作后,开始见到有污泥絮体生成,污泥沉降速度也明显增
加。
但之后的近一个月内,进水水质一直波动很大,进水 CODcr 经
常高达 2000mg/L 以上,最高时甚至超过 10000mg/L。
同时由于操
作工投加石灰乳量不当,生化进水 pH 值失控,在 3.5-10 范围内波
动,致使 A/O 池内的微生物大量死亡,生化处理基本无处理效果。
随后我们及时进行了调整,控制生化池进水的 pH 值在 8-9 之间。
5 月初重新投加污泥并驯化培养,至 5 月中旬填料上开始生物挂膜,
出水水质明显改善。
至 6 月初出水已基本达标。
图 4 为调试后期集
水池、生化池进水水质;图 5 为调试后期二沉池、总排口出水水质。
测试结果表明,生化处理单元(A/O 两段)对 CODcr 平均去除率达
83.3%。
4 讨论
本工艺运行控制的要点主要是微电解出水中和反应 pH 值的把握,
适应甲壳素废水的微生物的培养驯化及兼氧池、好氧池填料的生物
挂膜。
4.1 微电解的控制
为保证微电解的效果,首先要控制电解时间在 6h 左右;其次,
由于电解反应不断的消耗铁、炭,所以需定期投加一定量的铁屑和
焦炭加以补充。
同时进行曝气以增强处理效果。
4.2 碱投加量的控制
废水进生化之前,必须采用加碱中和调节其 pH 值,这是关键的
一步,是保证废水进后续生化处理的前提。
为此,必须根据微电解
后废水的 pH 值以及进水量,来决定石灰乳投加量的多少。
为了尽可
能多地去除微电解后的 SS,并利用生成的 Fe(OH)3 絮体去除部分
CODcr,必须控制中和池内的 pH 在 8-9 之间。
实际操作中石灰乳的
投加量以此作为控制标准。
实践表明:
由人工控制 PH 很难稳定,最
好采用 pH 自动调节系统。
4.3 污泥培养驯化要点
污水站所用污泥取自杭州某城市污水处理厂二沉池后经脱水的
剩余污泥,兼氧和好氧两池所接种的活性污泥量共计 4t。
4.3.1 温度和 pH 值
一般生化处理污泥培养为水温在 23-30℃时最好,pH 值不宜低
于 6.5 或大于 9.0,一般控制在 8-9 范围内。
4.3.2 微生物的营养
调试过程中除定期添加含有微生物所需要的各种营养元素的生
活污水(如大粪)以补充营养外,还应适当添加氮、磷以保证污泥
的生长。
一般对氮、磷的需要量可根据。
w(BOD 少):
w(N):
w(P)=100:
5:
1 加以控制。
4.3.3 溶解氧的控制
生化系统采用兼氧和好氧两个系统。
兼氧可采用间歇曝气方法,
一般每日曝气 8h 以维持兼氧池 DO 为 0.5mg/L 左右,曝气的同时起
到水力搅拌和兼氧生物膜的强制剥落更新作用;好氧则采用连续曝
气方式,一般好氧池 DO 控制在 2mg/L 左右。
4.3.4 进水方式
调试初期,生化系统所承受的水力负荷和有机负荷应低一些,
否则容易造成污泥流失,影响填料生物挂膜的进行。
可采用连续和
间歇两种方式交替进行调试。
调试过程中既不宜突然提高负荷,也
不宜长期稳定在低负荷下运行,而应当在出水污泥浓度及 CODcr 去
除率都较高的条件下按比例逐步增加进生化池的污水量,直至整个
系统运行稳定。
5 结论
采用微电解-接触氧化-过滤-吸附工艺处理甲壳素生产废水,经
过半年多的工程实际运行,整个处理系统运行稳定,效果良好。
各
项主要出水指标达到设计要求的排放标准。
由此可见,上述工艺在
甲壳素废水处理实践中是可行的。
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