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无锡瑞格企业污水处理厂中试报告及工艺调整方案

一、 污水厂目前运行工艺及存在的问题

1.1运行工艺

  无锡瑞格企业污水厂目前日处理水量4500吨左右,经中试期间现场实测,进水COD 5000~8000 mg/L,锑3000~4500ug/L,工艺采用加聚合铁沉淀—气浮—厌氧(70h)—生化(40h)—二沉—气浮—加次氯流程。最终出水COD 300 mg/L左右,锑1000 ug/L以上(现场取水测定),计划后面增加芬顿工艺以达标排放。(排放标准COD<200mg/L,锑<100 ug/L)

1.2存在的问题

  1.2.1废水中掺杂一部分碱减量水,这部分水中含有大量的对苯二甲酸那,在水中具有很高的溶解度,其本身的苯环结构使其很难被降解,致使出水COD超标;生化系统氮磷比例失调、活性污泥生长状况不好,微生物生存环境差,COD去除率低;该工艺出水色度较高,出水中的大分子染料不能被有效去除,进一步增加出水COD浓度。

  1.2.2当前以聚合铁或硫酸亚铁为预处理剂,采用“混凝—气浮—生化—气浮”的工艺除锑,只能去除附着在浆料上的和少部分溶解在水中的锑,大量溶解在水中的锑不能去除,出水锑浓度严重超标。

 

 

二、 纳米零价铁预处理结合生化处理的技术先进性

2.1纳米零价铁脱色

  纳米零价铁的还原性使其具备较强的脱色能力,当前印染行业使用的染料基本以偶氮染料为主,投加纳米零价铁还原剂后可以破坏染料中偶氮键形成的共轭体系,将染料大分子分解为氢化偶氮苯,最终还原为芳香胺从而达到脱色的目的,同时提高生化系统对COD的去除能力。

2.2纳米零价铁提高可生化性

  纳米零价铁在水中迅速被氧化并具备强阳电荷性,增强菌胶团的絮体强度和对好氧微生物的营养作用,使生物絮体具有更好的絮凝效果,为微生物聚集提供更好的载体;同时铁的氧化物形成磁性核,可有效改善污泥的沉降性能,解决污泥膨胀和SVI过高问题,降低出水COD、SS、悬浮物。

2.3纳米零价铁除锑

纳米零价铁的强还原性可以有效去除废水中的锑,主要反应机理概括如下:

 QQ截图20210409085327.jpg

 

  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的转移电子,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,达到去除废水中金属锑的目的。

 

三、 中试工艺概况和结果

  在经过成功的工艺小试的基础上,我们利用我公司的中试设备,采用酸析、纳米零价铁预处理和好氧生化工艺,对瑞格企业污水处理进行了中试。中试从3月20日开始至4月1号结束。

3.1酸析

  印染工艺会通过碱减量使涤纶织物更具柔软的手感和柔和的光泽,碱减量会使布匹减重20~25%,因此碱减量废水中存在大量对苯二甲酸钠和乙二醇。其中,对苯二甲酸钠在水中的溶解度很高,由于苯环的存在使其很难被降解,但是在一定pH条件下对苯二甲酸钠会转化为不溶于水的对苯二甲酸,通过调节废水pH以达到去除对苯二甲酸钠的目的,初步降低废水COD。

  酸析工艺步骤:废水中添加浓硫酸调节pH到2.3,将废水中溶解的对苯二甲酸钠转化成不溶于水的对苯二甲酸;加入2‰质量浓度的聚合铁搅拌均匀,2ppm聚丙烯酰胺沉淀;去除沉淀后加碱回调pH7~8。

  中试结果表明加硫酸调节废水pH到2.3可以确保析出全部对苯二甲酸钠;加聚合铁和聚丙烯酰胺是确保析出的对苯二甲酸能沉淀完全,同时去除部分锑;加碱调节pH7~8适宜,以免影响后续生化。

  实际运行过程中可以使用废酸、废碱以节约成本。甚至可以利用一些含铁的废酸,减少聚铁的用量进一步降低成本。



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3.2纳米零价铁预处理

  加碱回调pH后投加纳米零价铁300ppm混合搅拌,再加入6ppm聚丙烯酰胺混凝沉淀。经纳米零价铁预处理后废水中大分子偶氮染料被破坏,色度明显降低,利于后续生化对COD的去除;废水中的锑被纳米零价铁还原后以沉淀的形式析出,游离态锑浓度由1000ug/L降低至100 ug/L以下。

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3.3好氧生化

  中试生化工艺采用AAO法,污泥浓度4000mg/L,进水停留时间40h,经过10天连续运行最终出水COD稳定在250mg/L左右。可以预见,在该工艺的基础上再经厌氧可以轻松达到出水COD 200mg/L以下的目标;经过生化处理后大部分锑可以固着在污泥中经排泥去除,中试出水锑浓度40 ug/L左右。

 

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曝气池30分钟沉降比上清液


 

四、 中试运行成本分析及与原运行方式的比较

4.1中试运行成本分析

中试工艺费用统计及处理结果

项目

用量

价格

费用

硫酸

4.2Kg/t(50%副产)

180元/t

0.756/t

1.3 Kg /t(30%液碱)

680元/t

0.884元/t

聚合铁

2 Kg /t

260元/t

0.52元/t

聚丙烯酰胺

8ppm/t

13000元/t

0.104元/t

纳米零价铁

300ppm/t

12000/t

3.6元/t

污泥

2kg/t

450/t

1.125

综合成本

6.989元/t

出水COD

250mg/L(加上厌氧,出水可稳定到200mg/L以下)

出水锑

100ug/L以下

中试运行不包含人工水电处理一吨水价格为6.989元,使用废酸、废碱后成本肯定会进一步减少。

4.2原工艺运行的成本分析

  原运行工艺处理成本8.5元/t,出水COD在300 mg/L左右、锑1000ug/L左右,出水指标超出排放标准。后续如果使用芬顿氧化会使成本进一步升高,药剂使用花费、设备用电花费、污泥增加处理花费,按照行业内其他项目的运行经验,减少100mg/L的COD芬顿氧化花费在4.5元/t左右。而我们在中试期间测得目前生产处理设施最后一级气浮出水COD为670mg/L,业主现场提供数据为300mg/L左右。

五、 中试结论

5.1技术的先进性和可行性

(1)先进性

  中试采用的“酸析—纳米铁预处理—生化处理”处理工艺流程简单、技术先进,对废水中不同种类的COD采用不同处理办法逐级去除,酸析去除废水中的对苯二甲酸钠降低COD、纳米零价铁对废水脱色降低COD、生化去除COD,使出水COD最终稳定达标排放;关键还在于零价纳米铁所特有的还原除锑能力,使用零价纳米铁后出水锑浓度确保80ug/L以下。

(2)可行性

  中试工艺所需要的工段瑞格污水厂均已具备,只需进行小范围改造即可。

5.2经济效益

同样为达到达标排放的目标,相对于后续增加芬顿工艺,综合减少吨水处理成本3元以上。

5.3工艺调整后能达到的目标

(1)工艺调整后可以保证出水COD在200mg/L以下

(2)出水总锑在80 ug/L以下


 

六、 工艺调整改造建议

6.1原工艺进水、加聚合铁沉淀改造

  (1)调节池改为酸析池,加酸调节pH;

  (2)酸析池出水加聚合铁和聚丙烯酰胺进一级气浮处理

  (3)一级气浮出水加碱回调pH,进入原初级沉淀池并加纳米零价铁和酰胺沉淀

  (4)生化系统包括厌氧、好氧运行方式不变。

  (5)取消二级气浮

  (6)一级气浮进沉淀池需要增加一级提升。

6.2工艺对运行设备的基本要求

  新工艺的酸析过程废水pH低酸性强,要求调节池、一级气浮、输水管路具有防腐蚀的能力

 

七、 进一步的建议

 

7.1酸析一般是面对碱减量的废水,如果来水能将碱减量废水和漂染废水分开,将会进一步降低成本,一般来说可以降低酸碱成本的三分之二;

7.2酸析用含铁的废酸可以减少聚合铁的用量,而且酸的采购成本应当更低,同样一些工业废碱液可以用来调整水的PH值,可以降低成本;

7.3鉴于业主污水处理后排入污水管道,而且费用不低,建议业主将处理后的废水部分回用,减少排水量,将会有明显的经济效益。