噴漆活性炭廢水處理方案設計研究

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摘要：噴漆活性炭再生冷凝廢水水質復雜，有機物含量高，難生物降解，處理困難。本文根據噴漆活性炭再生冷凝廢水的特點，設計了廢水處理工藝及構筑物、相關設備、工程投資及運行費用。

關鍵詞：噴漆活性炭再生冷凝廢水；有機廢水；方案設計

引言

油漆在噴涂過程中，會釋放大量苯系物等有機成分，這些物質對人體和環境都會造成嚴重危害[1-3]。同時，在噴涂廢氣采用活性炭吸附水蒸氣再生冷凝產生廢水，其廢水主要特點是：（1）含多種有毒、難于生化降解的高分子有機化合物且濃度高；（2）水量不大，但成分非常復雜[3,4]。導致廢水處理起來難度較大，一般處理工藝無法達標排放。本文在分析廢水水質特征基礎上，提出詳細的處理方案，并計算投資成本，以期為噴漆活性炭再生冷凝廢水的處理提供一個可靠的參考。

1方案設計背景

廣東某集裝箱生產企業在生產過程中需要對集裝箱進行噴漆處理，噴漆廢氣采用活性炭吸附，飽和后采用水蒸氣進行冷凝，冷凝廢水中有機物含量高，如果排放至環境中將對環境產生很大的影響[4]。為避免對環境產生影響，同時減少污水的排放，擬就該股廢水建設一套污水處理系統。根據前期調查，廢水水量為80m3/d。處理后出水水質滿足廣東省地方標準（DB44/26-2001）中其他排污單位第二時段三級排放標準。為滿足標準要求，該廢水處理系統設計出水COD低于500mg/L。

2方案設計

2.1工藝選擇

該廢水主要污染物為酮類、醇類、苯、二甲苯、醋酸丁酯、類雜環溶劑等[5]。溶劑的主要成分為天那水，常溫下揮發性強的特點。其污水的COD高達75000mg/L以上，可生化性差，濃度變化范圍大。目前，國內外常用的廢水處理方法主要是物化和生物法。本項目因污水中有機物含量高，直接生化處理存在對微生物有毒害作用的物質。因此，針對該高濃度廢水處理要達到的排放指標，采用單一的物化或生物處理工藝，難以保證達標排放[3]。同時，還存在一次性投資大，運行費用高，占地面積大，操作管理復雜，處理效率低等不足。根據項目廢水特點，經綜合分析比較，本方案擬采用物化+生化的組合工藝。

2.2工藝流程圖

如圖1所示，廢水先在值調節池內進行水質水量的調節。經調節后的廢水用泵提升至芬頓pH調節池，投加H2SO4調節pH值至2.5~3之間，再進入氧化池一投加FeSO4，在芬頓氧化池二內投加H2O2；利用芬頓的氧化作用對廢水進行氧化，降解其中的有機物，經過氧化后的廢水進入pH調節池二，加入NaOH調節pH值至8左右，再進入絮凝池，加入PAC、PAM進行絮凝反應；經絮凝反應后的廢水進入斜管沉淀池內進行泥水分離，上清液進入中間水池，同時加入生活污水稀釋2倍，適當加入營養物質經調節后的廢水進入厭氧反應池；厭氧反應池出水進入三級AO生化處理。出水經過混凝沉淀后，進入綜合污水池。

3工程設計

根據廢水特點和處理工藝情況，設計了如下反應器構筑物和設備。

3.1調節池一結構：鋼砼地下式；數量：1座；進水規模：125m3/d；停留時間：12h；有效容積：70m3；內設液位控制系統一套，提升泵2臺。

3.2調節池二結構：鋼砼地下式；數量：1座；進水規模：125m3/d；停留時間：6h；有效容積：37.5m3；內設液位控制系統1套，轉子流量計2個，提升泵2臺。

3.3芬頓pH調節池一有效容積：4.0m3；停留時間：1.0h；配套攪拌裝置一套，加藥系統1套，加藥泵1臺，pH控制器1套。

3.4芬頓氧化池一有效容積：6.4m3；停留時間：1.6h；配套攪拌裝置1套，加藥系統1套。

3.5芬頓氧化池二有效容積：6.4m3；停留時間：1.6h；配套攪拌裝置1套，加藥系統1套。

3.6pH調節池二有效容積：5.4m3；停留時間：1.4h；配套攪拌裝置1套，加藥系統1套，pH控制器1套。

3.7絮凝反應池有效池深：1.8m；有效容積：5.4m3；停留時間：1.4h；數量：2座；配套攪拌裝置2套，加藥系統2套，加藥泵2臺。

3.8斜管沉淀池有效池深：4.5m；表面負荷：0.17m3/m2•h。

3.9中間水池有效池深：4.2m；有效容積：50.4m3；停留時間：4.2h；加藥系統2套，加藥泵2臺，液位控制器1套，提升泵2臺。

3.10厭氧反應器類型：碳鋼防腐；數量：1座；設計流量：12m3/h；有效容積：540m3；停留時間：2.5d。

3.11水解酸化池一形式：上流式厭氧濾池；設計流量：Q=12m3/h；停留時間：8h；有效高度4.8m；有效容積96m3。

3.12接觸氧化池一有效池深：4.5m；有效容積：360m3；停留時間：1.5d。

3.13水解酸化池二形式：上流式厭氧濾池，設計流量：Q=12m3/h；停留時間：T=8.8h；有效高度：H=4.4m；有效容積：105.6m3。

3.14接觸氧化池二有效池深：4.3m；有效容積：565m3；停留時間：2.4d；羅茨鼓風機2臺，微孔曝氣系統1套。

3.15絮凝反應池有效池深：1.7m；有效容積：9.7m3；停留時間：0.8h；數量：2座。3.16斜管沉淀池有效池深：4.1m。

4費用計算

4.1工程投資費用

經對各項費用的分析，工程總投資為350萬元，其中設備材料費260萬元，設計費7萬元，運輸費8萬元，工程管理費15萬元，其它費用60萬元。

4.2運行費用

本系統運行涉及的費用主要包括設備用電產生的電費、維修費用、藥劑費用、污泥處置費及人工費用等，合計為每噸水的運行成本為26元，計算依據如下：（1）電費廢水處理系統總裝機容量為44.15kW，每天耗電621.2度，按每度電0.85元計算，每天電費為528.02元，每噸水電費6.6元。（2）藥劑費用系統所需藥劑費用主要為堿、硫酸、PAC、PAM、H2O2、FeSO4等。每噸廢水需投加H2SO4量為0.3kg，投加NaOH量為0.25kg，投加H2O2量為1.2kg，投加FeSO4量為2.5kg，投加PAC為0.1kg，PAM為0.01kg。噸水藥劑成本為6.2元。（3）污泥處置費根據水質情況及加藥量，每噸廢水所產生的干污泥量約為4千克，壓濾機壓濾后的污泥含水率為80%，壓濾后的污泥量為20千克。每噸污泥的外運處置費用為5000元，則每噸廢水產生的污泥處置費用為10元。（4）維修費設備每年的維修費用為設備總投資的2%，折算噸水維修費用為1.5元。（5）人工費系統運行所需要的運營人員與綜合污水處理系統共用，但由于本系統的工作量較大，故會導致污水站運營人員增加1人，每個月綜合工資費用為4000元，折合噸水處理成本為1.7元。

結語

本文分析了噴漆活性炭再生冷凝廢水的性質，根據廢水中組分特點，設計廢水處理工藝，并詳細設計了構筑物和相關設備。通過計算，處理80m3/d的噴漆活性炭再生冷凝廢水，使出水達到回用標準，其工程造價為350萬元，噸水運行成本為26元。

參考文獻

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[2]張壽通,張鳳茹,林靜,等.廢磁懸液及油漆廢水處理[J].大連交通大學學報,2013,34(6):90-92.

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[4]李淑靜,周桃玉,閆標,等．車輛噴涂漆霧沉漆水處理劑的研究[J]．工業水處理,2009,29(4):53-56.

[5]曾德芳,馬甲益,李娟,等．累托石復合絮凝劑在油漆廢水處理中的應用[J]．武漢理工大學學報,2005,27(3):52-55.

作者：丁建華 單位：深圳市景泰榮環保科技有限公司