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瑞格污水厂现场小试报告及工艺调整建议

一、 瑞格污水厂现状及存在的主要问题

1.1、 瑞格污水厂概况

瑞格污水处理厂主要承接瑞格企业各车间印染废水,目前日处理水量4500吨,采用前物化、厌氧、好氧和后物化处理工艺,进水先经过沉淀池加铁盐沉淀,降低污水中的以SS为主的污染物,并起到去除污水中总锑的作用;沉淀出水经过一级气浮加PAC进一步提高物化效果;气浮出水进入厌氧罐,停留约70小时,主要是去除水中COD和提高污水的可生化性;厌氧出水进入好氧生化池进行曝气,好氧停留时间约40小时,可降解水中大部分COD;生化出水经二沉池进入最后一级气浮,做三级强化处理,进一步加药降低COD和总锑,最后排入污水管网,管网纳管标准为COD:200mg/L,总锑:80µg/L。

1.2、目前各工艺段的运行情况

经现场了解,瑞格污水处理厂日进水量4500吨左右,进水COD约5500 mg/L,经过一级沉淀和一级气浮,进入厌氧COD约2500mg/L;厌氧出水COD约1200~1500 mg/L;好氧出水COD约500 mg/L;后物化气浮出水COD200~300 mg/L,尚不能稳定达标。(以上数据根据现场踏勘时记录,可能有一定偏差)
  1.2、 存在的主要问题

目前污水厂各工艺段设备运行状况良好,工艺运行正常,但去除率不高;多点加药运行成本高,污泥量大;出水不能稳定达标排入污水管网,准备在后物化的基础上再增加芬顿氧化工艺确保排水达标。

二、 现场踏勘及水样加药小试

2.1、现场情况

瑞格污水厂尽管现场占地较小,但各工艺段设备设施都比较完善,运行维护较好,各设施都能良好的运转,各排泥点都能正常排泥,厌氧设施运行也很正常,好氧系统可以提供足够的溶解氧,污泥浓度偏低,好氧混合液沉降比基本正常,但好氧不彻底,上清液透明度、色度较差,三级强化加药运行良好,脱除率较高,主要是和好氧系统出水比较差有关。

2.2、原水酸析

碱减量是指用NaOH溶液在常温或一定温度下对材料(特指涤纶织物)的处理工艺。碱减量处理后的涤纶织物具有柔软的手感和柔和的光泽。由于酯键对碱敏感,在碱处理过程中,首先是无定形区和晶区表面的酯键水解,然后纤维中大分子聚集体整块脱落,造成纤维失重,并在表面留下凹槽,这种凹槽使表面反射下降,织物光泽柔和。碱溶液浓度高及处理温度高时,甚至会发生涤纶纤维单丝截面变细的现象。由于纤维变细使纤维手感柔软。碱处理后使纤维形成凹槽甚至变细,纤维的质量减少,称之为碱减量。

碱减量又称仿真丝整理。用碱溶液水解腐蚀涤纶织物,使织物具有真丝织物风格的处理工艺。处理后纤维表面变粗糙、直径变细,织物变松软,具有丝一般柔和光泽,可提高织物悬垂性,改善织物手感,还可提高织物的染色性能和吸湿性等效果。减重率控制在20% ~ 25%。

碱减量形成在废水中的污染物主要是对苯二甲酸钠和乙二醇,其中的对苯二甲酸钠在水中溶解度很高,由于苯环的存在,在水处理的过程中很难被降解。

据了解,瑞格企业的印染工艺中有大量的碱减量工艺,因此,对苯二甲酸钠的专门化前处理是必须的。最高效而且经济的处理方式是酸析。对苯二甲酸(PTA)不溶于水,在一定pH条件下,对苯二甲酸钠会转换成PTA在水中析出,经过混凝沉淀,绝大部分从水中被去除。

我们对从现场取得原水进行了酸析,酸析过程是:加酸(硫酸)、加少量聚合铁(混凝)和絮凝剂、加碱调整酸碱度,酸析结果见下图:


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 2.3、投加纳米零价铁

聚酯(PET)的生产以对苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)为原料,以醋酸锑或乙二醇锑为催化剂进行缩聚反应,生成聚酯熔体或切片,聚酯熔体或切片再经过拉丝等其他工艺生产出聚酯纤维,是目前应用最为广泛的纺织原料。生产工艺决定了锑会以各种形式存在于聚酯纤维中。因此,涤纶织物印染废水特别是有碱减量工艺的涤纶织物印染废水中,锑必然是主要污染物。

目前针对含锑(Sb)废水的处理工艺主要以聚合硫酸铁或硫酸亚铁预处理,采用“混凝—气浮(沉淀)—生化—混凝”的工艺,但是此种工艺存在较大弊端,主要表现为聚合硫酸铁(亚铁)投加量大,导致污泥产量增多;受pH影响大,需要加碱回调;出水色度高;锑的去除达不到排放标准(一般最好能达到100µg/L左右的处理效果);工艺复杂、运行费用高。

针对高价金属锑难以有效去除的问题,我们利用独有的核心技术——纳米零价铁系列产品,针对性地设计出具有强还原性的零价铁纳米材料,并结合生化处理增强此类工业污水的处理效能。纳米零价铁在其中起到三个重要作用:一是还原锑元素使之转化成易于处理的化学形态;二是能够迅速转化有机物分子从而提高污染物脱除效率;三是能够吸附和共沉淀水中的重金属离子。

主要反应机理可以概括如下:

Fe-(@Fe) =@Fe + Fe2+ + 2e-

H3O+ + e- = H2O + H×

Sb(OH)-6 + 3H+ + 2e- = Sb(OH)3↓ + 3H2O

零价铁纳米粒子表面的单质态的铁元素具有很强的还原性,由于纳米粒子的限域作用及其可以调控的能带结构,使得表面铁原子的电子转移效率相较于分散在水溶液中的亚铁离子以及体相单质铁而言大大提高。纳米铁表面的铁原子可以在纳米粒子-水溶液界面上高效率地转移电子,纳米铁可以还原高价态的Sb(V)为低价态的Sb(Ⅲ),降低锑元素的水合能,使之以Sb(OH)3的形式沉淀出来,达到去除废水中的金属锑的目的。

酸析后的上清液经过投加纳米零价铁,COD进一步降低,需要指出,纳米零价铁属于还原工艺,在这一步主要是为了去除锑和提高废水的可生化性,COD的降低不是重点,可生化性(B/C)会大大提高,由于试验时间限制,我们没有测定经过纳米铁处理后水的BOD和总锑的指标,但是成熟的运行项目经验证实这两项指标是不会有困难的。



03.jpg 

2.4、小试COD结果

原水经过酸析和经过纳米铁预处理后水的COD 结果如下:

水样处理方法

COD(mg/L)

原水

5212

原水经过酸析

1522

酸析后经过纳米铁处理

1439

 

三、 运行工艺调整建议和运行预期

3.1、一级气浮用于酸析

酸析过程产生大量的PTA颗粒细密度小,不利于沉淀分离,而利用原有的一级气浮就能很好的达到把PTA从废水中分离的目的,现在大部分印染废水污水处理都采用气浮的方式而且运行经验非常成熟,需要注意的是酸析时废水最低的pH将在3.0左右,因此有必要对气浮设备进行防腐,特别是酸析反应阶段。

经酸析后出水的运行预期是COD1500mg/L左右。

3.2、沉淀池投加纳米零价铁

纳米零价铁预处理主要是去除总锑和提高可生化性,利用原有沉淀池完全可以完成该段工艺,纳米零价铁加药量小,产生污泥量比原有加聚合硫酸铁的工艺将减少80%以上,同时将大大减轻脱泥系统的运行压力。另外,投加纳米零价铁不需要再调整水的pH值,减少液碱的用量,避免无机盐在水中的产生和累积,有利于水的回用。

纳米零价铁预处理的运行预期是COD1400mg/L左右,总锑100µg/L以下。

预处理后废水进厌氧系统,运行预期COD600~800mg/L,总锑80µg/L以下。

厌氧出水进好氧生化,运行预期COD90~120mg/L,总锑50µg/L以下。

三级强化处理和芬顿氧化系统作为应急系统保留。

3.3、分质进水进一步降低成本

印染废水除碱减量废水和退浆废水外,还有相当比例的染色废水、漂洗废水等,这些水中并没有大量的PTA,如果所有的废水混在一起酸析,会造成酸析用的酸量和回调用的液碱大大提高,造成不必要的浪费,并增加水中无机盐,不利于水的回用。有效的办法是将碱减量废水和退浆废水尽可能的与其他废水分开,碱减量废水和退浆废水进行酸析,经酸析气浮出水后再与其他废水一起进入沉淀池用纳米零价铁预处理。

3.4、生化促进剂用于好氧系统

针对好氧系统,我公司提供一种纳米零价铁生化促进剂。这一产品是基于纳米铁的无机混合物,因其较其他药剂有着更高的阳电荷密度和对好氧微生物的营养作用,促进生物絮体有更好的絮凝效果。其高效的絮凝效果有效解决污泥膨胀和SVI过高问题;污泥絮体更强的结合,可以为微生物聚集提供更好的载体,持续降低出水COD 、BOD、悬浮物、TP等指标;由于大而稳定絮凝物的形成,系统实现了更快的硝化/反硝化过程,零价态的单质铁直接提供电子供体,提高TN的脱除效果,因此不再需要大量的空气,这延长了压缩机的使用寿命;由于大而稳定絮凝物的形成,也提高了污泥浓缩效果,后续污泥处理用化学品减少,并且可以得到更低的含水率,减少污泥处理成本。

好氧池投加纳米零价铁生化促进剂,运行预期可提高脱除率15%到20%。