光電產(chǎn)業(yè)園區(qū)污水處理廠工藝分析

導(dǎo)語：光電產(chǎn)業(yè)園區(qū)污水處理廠工藝分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

[摘要]通過在實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建小試實(shí)驗(yàn)裝置，以實(shí)際廢水為處理對象，驗(yàn)證了水解酸化+A2/O+化學(xué)混凝工藝作為某光電產(chǎn)業(yè)園區(qū)污水處理廠主體工藝的可行性，并提出了污水處理工藝中的關(guān)鍵參數(shù)的建議值，研究表明：采用完全混合型水解酸化工藝，可去除廢水中部分COD且提高出水的BOD5/COD值，提高廢水的可生化性，當(dāng)HRT達(dá)8h時(shí)，出水的可生化性最高，達(dá)到0.29，再進(jìn)一步延長水解時(shí)間出水COD雖然可進(jìn)一步降低，但BOD5/COD變小，為了使后續(xù)工藝能有更多可生物利用的碳源，建議工程設(shè)計(jì)中水解酸化工藝的HRT采用8h；水解酸化的出水再經(jīng)A2/O處理，在外加碳源的條件下，A2/O總HRT不低于18h、好氧區(qū)HRT不低于12h，出水中的COD、BOD5、氨氮、TN均可降低到排放標(biāo)準(zhǔn)以下；單純的生物處理工藝不能使TP達(dá)標(biāo)，采用PAC作為化學(xué)除磷藥劑，當(dāng)鋁：磷摩爾比為2時(shí)，出水TP=0.22mg/L，可達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)，建議工程設(shè)計(jì)中鋁：磷摩爾比采用2~2.5。采用水解酸化+A2/O+化學(xué)混凝工藝作為主體工藝可實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放。

[關(guān)鍵詞]光電產(chǎn)業(yè)；工業(yè)園區(qū)；工業(yè)廢水；污水處理；電子信息產(chǎn)業(yè)

長沙某光電有限公司(下文簡稱光電公司)第8.6代超高清新型顯示器件生產(chǎn)線項(xiàng)目是湖南省2020年度電子信息制造業(yè)重點(diǎn)項(xiàng)目，該項(xiàng)目于2019年正式開工建設(shè)，計(jì)劃于2021正式投產(chǎn)。光電公司滿負(fù)荷生產(chǎn)排放的污水水量為2.4萬m3/d，經(jīng)廠內(nèi)預(yù)處理后排入工廠所在園區(qū)污水處理廠的二期工程(新建，設(shè)計(jì)規(guī)模為3萬m3/d)進(jìn)行處理。光電公司排放的工業(yè)廢水水質(zhì)復(fù)雜，尤其是經(jīng)廠內(nèi)預(yù)處理后，外排污水中污染物均為難降解污染物，處理難度極大。而且根據(jù)園區(qū)污水處理廠二期工程環(huán)評批復(fù)，園區(qū)污水廠尾水排放執(zhí)行《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)中的Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)(總氮執(zhí)行《湖南省城鎮(zhèn)污水處理廠主要水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB43/T1546-2018)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，SS執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)》(18918-2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn))，對項(xiàng)目的建設(shè)和將來的運(yùn)行管理帶來了極大的挑戰(zhàn)?；诖?，為實(shí)現(xiàn)污水處理廠達(dá)標(biāo)排放，污水處理廠動(dòng)工建設(shè)之前針對本項(xiàng)目廢水特性和處理目標(biāo)開展污水處理工藝驗(yàn)證十分必要，通過實(shí)驗(yàn)研究確定主體工藝路線，并提出關(guān)鍵工藝參數(shù)的建議值，為污水處理廠工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理措施優(yōu)化提供支撐。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)用水園區(qū)污水處理廠二期工程進(jìn)行工程設(shè)計(jì)期間光電公司尚未竣工投產(chǎn)，無法獲得真實(shí)的廢水開展相關(guān)研究。光電公司的母公司投資建設(shè)的綿陽某光電科技有限公司的部分產(chǎn)品與長沙光電公司的主打產(chǎn)品相同(均為8.6代超高清新型顯示器)，其生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)線與長沙光電公司類似，綿陽某光電公司外排的工業(yè)廢水水質(zhì)與長沙光電公司最為相近，因此將其作為園區(qū)污水廠二期工程工藝研究試驗(yàn)用水，廢水水質(zhì)見表1。

1.2出水水質(zhì)

園區(qū)污水處理廠二期工程出水水質(zhì)

1.3污水處理工藝方案分析

本項(xiàng)目的處理對象為經(jīng)光電公司廠內(nèi)廢水處理站預(yù)處理后外排的廢水，雖然廢水的COD濃度并不高，但由于BOD5/COD=0.16~0.18，表明廢水中絕大部分COD均為難降解有機(jī)物，需提高廢水的BOD5/COD值生化工藝才能有較好的COD去除效果。對廢水中總氮成分進(jìn)行進(jìn)一步的分析表明，廢水中氮元素主要以氨氮、硝酸鹽氮兩種形態(tài)存在，兩種形態(tài)的氮元素占總氮的比例超過了80%，總磷中正磷酸鹽占比超過了90%，根據(jù)現(xiàn)有的污水處理技術(shù)規(guī)范及相關(guān)案例經(jīng)驗(yàn)，生物脫氮除磷輔以化學(xué)除磷能夠?qū)崿F(xiàn)本項(xiàng)目的氮、磷的出水水質(zhì)指標(biāo)，本項(xiàng)目的難點(diǎn)在于COD的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。水解酸化處理方法是厭氧處理的前期階段[1-3]，將厭氧處理控制在含有大量水解細(xì)菌、酸化菌的條件下，利用水解菌、酸化菌可將水中不溶性有機(jī)物水解為溶解性有機(jī)物，將難生物降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解的小分子物質(zhì)的過程，從而改善廢水的可生化性，為后續(xù)生化處理提供良好的水質(zhì)環(huán)境。本研究擬采用水解酸化工藝提高廢水中BOD5/COD值，再進(jìn)入后續(xù)生化處理工藝進(jìn)行處理。

1.4試驗(yàn)裝置及運(yùn)行

制作水解酸化小試裝置以及A2/O小試裝置，考察COD、TN的去除效果，試驗(yàn)裝置工藝流程圖見圖1。

(1)水解酸化裝置采用完全混合式的工藝形式，連續(xù)進(jìn)水、連續(xù)出水，裝置由池體、沉淀池、污泥回流泵、磁力攪拌器組成。池體由圓柱形有機(jī)玻璃容器制作，直徑0.1m，高0.3m，液位高度0.25m，有效容積2L，池體置于磁力攪拌器上，通過磁力攪拌實(shí)現(xiàn)池體內(nèi)污泥和廢水混合。沉淀池采用圓柱體有機(jī)玻璃制作，直徑0.1m，高度0.14m，液位高度0.1m，有效容積0.78L。沉淀池沉淀的污泥由污泥回流泵回流至池體內(nèi)，污泥回流泵采用蠕動(dòng)泵(流量0~380mL/min可調(diào))，水解酸化池的運(yùn)行溫度為24~26℃，水解酸化裝置的接種污泥取自長沙某污水處理廠水解酸化池，接種后水解酸化裝置內(nèi)污泥初始濃度7~8g/L，以HRT=8h的固定工況進(jìn)行馴化培養(yǎng)馴化，培養(yǎng)14d且出水COD趨于穩(wěn)定后開始試驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)進(jìn)水流量改變廢水的水力停留時(shí)間(HRT)，每種工況的運(yùn)行時(shí)間為7d，同一工況下進(jìn)水水質(zhì)相同，每種工況的出水混合均勻后取樣檢測水質(zhì)，考察不同HRT條件下出水水質(zhì)的變化情況。

(2)A2/O裝置為矩形有機(jī)玻璃容器，外形尺寸：0.1m×0.3m×0.2m(H)，液位高度0.15m，有效容積4.5L，內(nèi)部分隔為厭氧、缺氧、好氧三個(gè)分區(qū)，有效容積分別為：0.3L、1.2L、3L，缺氧、厭氧區(qū)通過磁力攪拌實(shí)現(xiàn)攪拌混勻，好氧區(qū)的混合液通過外置的蠕動(dòng)泵向缺氧區(qū)回流，好氧區(qū)和缺氧區(qū)的容積可通過調(diào)節(jié)隔板進(jìn)行調(diào)整，好氧區(qū)底部設(shè)置砂芯曝氣頭，通過外置的電磁氣泵實(shí)現(xiàn)曝氣充氧，曝氣的氣量可調(diào)節(jié)。A2/O裝置后端的沉淀池與水解酸化池后端的沉淀池構(gòu)造相同，沉淀的污泥通過外置的蠕動(dòng)泵向A2/O裝置的厭氧區(qū)回流，剩余污泥外排處置，沉淀分離得到的上清液排入中間水箱，中間水箱采用市售的10L塑料水壺，壺內(nèi)的廢水用于后續(xù)深度處理燒杯試驗(yàn)蠕動(dòng)泵流量0~380mL/min可調(diào)。A2/O裝置的處理對象為水解酸化裝置的出水，運(yùn)行溫度為24~26℃，污泥回流比固定為75%，A2/O裝置的污泥從長沙某污水處理廠A/O生化池污泥泵站取泥接種，接種后A2/O裝置污泥初始濃度4~4.5g/L，好氧區(qū)DO1.5~2mg/L，好氧區(qū)至缺氧區(qū)的內(nèi)回流比為250%~300%，以水解酸化裝置的出水為原水，固定工況進(jìn)行污泥的培養(yǎng)馴化，出水水質(zhì)趨于穩(wěn)定后，通過調(diào)節(jié)HRT考察A2/O工藝對廢水中COD、BOD5、氮、磷污染物的去除效果。

(3)化學(xué)除磷混凝沉淀試驗(yàn)。采用PAC作為化學(xué)除磷劑，投加量按鋁：磷摩爾比為0~4，PAM作為助凝劑，投加量1mg/L，混凝時(shí)間15min，沉淀時(shí)間1h，對A2/O裝置的出水進(jìn)行化學(xué)除磷燒杯試驗(yàn)，考察不同PAC投加量對廢水中總磷的去除效果。1.5分析方法COD的測定采用快速消解分光光度法(HJ399-2007)，BOD5的測定采用稀釋接種法(HJ505-2009)，NH3-N的測定采用納氏試劑分光光度法(HJ535-2009)，TN的測定采用堿性過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法(HJ636-2012)，TP的測定采用鉬酸銨分光光度法(GB11893-89)，DO采用便攜式溶解氧儀測定(雷磁JPB-608型)，pH采用pH計(jì)(雷磁PHS-3C型)測定。

2結(jié)果與討論

2.1水解酸化處理效果

由圖3可以看出，在試驗(yàn)工況下，水解酸化處理后出水COD為99.2~107mg/L，COD去除率達(dá)到13%~20.6%，隨著HRT的增加，COD去除率也隨之升高，但當(dāng)HRT達(dá)8h時(shí)，再延長水解時(shí)間對COD去除率的增加幅度很小。各工況下出水BOD5以及BOD5/COD數(shù)值均高于進(jìn)水，表明進(jìn)水中的部分難生物降解的大分子有機(jī)物被轉(zhuǎn)化成了易生物降解的小分子物質(zhì)，出水中可生化性得到提高，與文獻(xiàn)[4,5]報(bào)道的結(jié)論一致。水解時(shí)間為8h，出水的可生化性最高，達(dá)到0.29，再進(jìn)一步延長水解時(shí)間出水的BOD5/COD變小，結(jié)合廢水COD的變化情況，表明水解酸化時(shí)間過長，微生物會(huì)過多消耗部分水解酸化過程中小分子易降解有機(jī)物。水解建議工程設(shè)計(jì)中水解酸化池的HRT為8h。

2.2A2/O處理效果

A2/O工藝反硝化脫氮需要充足的碳源才能實(shí)現(xiàn)，水解酸化池的出水中的碳源不足，試驗(yàn)全程均采用投加乙酸鈉作為外加碳源，投加點(diǎn)位于缺氧區(qū)進(jìn)水口，投加量參照文獻(xiàn)[6]，按照廢水中需要用外部碳源反硝化去除的氮量的5倍(以COD計(jì)，mg/L)，碳源通過蠕動(dòng)泵投加乙酸鈉溶液均勻投加。A2/O裝置污泥接種馴化完畢后連續(xù)運(yùn)行40天，每10天作為一個(gè)運(yùn)行階段，每個(gè)階段除進(jìn)水流量外的運(yùn)行參數(shù)均與馴化期間相同，階段1~4的進(jìn)水流量分別為：0.15L/h、0.2L/h、0.25L/h、0.3L/h，階段1~4的總HRT分別為：30h、22.5h、18h、15h。2.2.1對COD、BOD的去除效果進(jìn)水COD濃度為98~109mg/L，在階段1~4，出水的平均COD分別為：23.85mg/L、26.55mg/L、28.43mg/L、30.55mg/L，出水BOD均值分別為：2.4mg/L、2.8mg/L、3.1mg/L、3.4mg/L，隨著廢水HRT的減小出水COD逐步升高，階段4的出水COD已經(jīng)高于排放標(biāo)準(zhǔn)，因此，本項(xiàng)目的總HRT不宜低于階段3的18h，由于廢水中的COD主要在好氧段去除，因此好氧段的HRT不宜低于12h。2.2.2對NH3-N、TN的去除效果進(jìn)水NH3-N濃度為19.2~23.4mg/L，在階段1~4，出水的平均NH3-N分別為：0.75mg/L、0.79mg/L、0.81mg/L、0.97mg/L，隨著廢水HRT的減小出水NH3-N逐步升高，但均低于1.5mg/L，在4個(gè)階段均對氨氮有優(yōu)良的去除效果。進(jìn)水TN濃度為28.9~34.1mg/L，廢水中自身碳源不足，投加乙酸鈉作為外加碳源，在階段1~4，出水的平均TN分別為：7.41mg/L、7.98mg/L、8.47mg/L、10.12mg/L，隨著缺氧段HRT的減小出水TN逐步升高，在階段4時(shí)出水有多次高于排放標(biāo)準(zhǔn)，缺氧段的HRT不宜低于階段3的標(biāo)準(zhǔn)(4.8h)，階段3運(yùn)行條件下的實(shí)測脫氮速率Kde=0.031mgNO3--N/KgMLSS·d。2.2.3對TP的去除效果進(jìn)水TP濃度為2.41~2.79mg/L，在階段1~4，出水的平均TP分別為：0.85mg/L、0.89mg/L、0.99mg/L、1.07mg/L，均遠(yuǎn)高于排放標(biāo)準(zhǔn)(0.3mg/L)，表明生化出水需要配合后續(xù)的化學(xué)除磷[7-9]才能滿足排放要求。2.3化學(xué)混凝的處理效果采用PAC作為化學(xué)除磷劑，藥劑投加量(以鋁：磷摩爾比表示)與出水TP如圖所示，當(dāng)鋁：磷摩爾比為2時(shí)，出水TP=0.22mg/L，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，TP去除率74.7%。繼續(xù)增加投藥量出水TP濃度可進(jìn)一步降低，摩爾比為4時(shí)出水TP降低至0.07mg/L，去除率可達(dá)92%。投藥量增加會(huì)導(dǎo)致化學(xué)污泥產(chǎn)量增加，增加藥劑費(fèi)用及污泥處置費(fèi)，從經(jīng)濟(jì)達(dá)標(biāo)的角度而言，建議工程設(shè)計(jì)中鋁：磷摩爾比采用2~2.5。

3結(jié)論

(1)針對光電公司實(shí)際生產(chǎn)線外排的廢水，采用完全混合型水解酸化工藝，可去除進(jìn)水中部分COD且提高出水的BOD5/COD值，當(dāng)HRT達(dá)8h時(shí)，出水的可生化性最高，達(dá)到0.29，再進(jìn)一步延長水解時(shí)間出水COD雖然可進(jìn)一步降低，但BOD5/COD變小，為了使后續(xù)工藝能有更多可生物利用的碳源，建議工程設(shè)計(jì)中水解酸化工藝的HRT采用8h。

(2)水解酸化的出水經(jīng)A2/O處理可進(jìn)一步去除廢水中的COD、BOD、氨氮，在外加碳源的條件下，A2/O總HRT不低于18h、好氧區(qū)HRT不低于12h，出水中的COD、BOD5、氨氮、TN均可降低到排放標(biāo)準(zhǔn)以下。

(3)單純的生物處理工藝不能使TP達(dá)標(biāo)，采用PAC作為化學(xué)除磷藥劑，當(dāng)鋁：磷摩爾比為2時(shí)，出水TP=0.22mg/L，可達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)建議工程設(shè)計(jì)中鋁：磷摩爾比采用2~2.5。

(4)采用水解酸化+A2/O+化學(xué)混凝工藝作為本項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)的主體工藝可實(shí)現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放。

參考文獻(xiàn)

[1]郭志敏．放射性固體廢物處理技術(shù)[M]．北京：原子能出版社，2007．

[2]李悅，徐圖．工業(yè)氣體凈化與除塵器和過濾器[M]．哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社，1984．

[3]楊明珍，陳松林．工業(yè)鍋爐除塵設(shè)備[M]．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1991．

作者:唐清暢 蔣劍虹 唐玉霜 邱迅 單位:中機(jī)國際工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 湖南省水處理過程與裝備工程技術(shù)研究中心 湖南省遙感地質(zhì)調(diào)查監(jiān)測所