1、項(xiàng)目概況

江西某油墨生產(chǎn)企業(yè)主要生產(chǎn)醇溶性油墨，生產(chǎn)廢水中含有較高的COD、苯酚、鹽分、色度等。因生產(chǎn)廢水中含有對(duì)微生物有毒有害物質(zhì)，難以直接采用生化工藝處理。環(huán)保部門要求該企業(yè)生產(chǎn)廢水經(jīng)過(guò)處理后達(dá)到《油墨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25463—2010）中新建企業(yè)水污染物排放濃度限值后排入附近河流。

生產(chǎn)廢水來(lái)自多個(gè)車間，其中生產(chǎn)紫色原車間因需要苯酚作為催化劑，故產(chǎn)生的廢水中含有大量苯酚。其余車間生產(chǎn)廢水中不含苯酚，因此將不同車間廢水進(jìn)行分類收集。企業(yè)生產(chǎn)廢水分為含苯酚廢水、其他生產(chǎn)廢水以及生活污水。該工程設(shè)計(jì)處理水量為100m3/d。各類廢水水量、水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。

2、工藝流程

廢水處理工藝流程如圖1所示。

①由于企業(yè)產(chǎn)污環(huán)節(jié)、產(chǎn)污量不同，按照產(chǎn)生的廢水水質(zhì)分為含苯酚廢水、其他生產(chǎn)廢水以及生活污水。

②含苯酚廢水中苯酚、COD、含鹽量以及色度均較高，其他生產(chǎn)廢水不含苯酚，含鹽量較低，但含有一定色度。

③兩股生產(chǎn)廢水均含有較高的色度，由于生化處理對(duì)色度去除能力有限，無(wú)法滿足出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，因此需要聯(lián)合預(yù)處理工藝去除色度。

④對(duì)于含苯酚廢水，常見處理工藝有吸附法、混凝法、生物法、化學(xué)氧化法等。由于該工程中苯酚含量較高，會(huì)使活性污泥微生物產(chǎn)生嚴(yán)重的中毒現(xiàn)象，造成生化系統(tǒng)癱瘓，因此需聯(lián)合預(yù)處理工藝降低苯酚濃度。

⑤生產(chǎn)廢水含鹽量較高，會(huì)對(duì)活性污泥微生物產(chǎn)生抑制甚至導(dǎo)致死亡。目前針對(duì)高含鹽量廢水，主要處理工藝有反滲透（RO）、納濾（NF）、多效蒸發(fā)器、機(jī)械式蒸汽再壓縮（MVR）以及電滲析等。一般要求進(jìn)入生化系統(tǒng)的含鹽量不高于5000mg/L。含苯酚廢水的含鹽量已經(jīng)遠(yuǎn)超該限值，因此需先進(jìn)行除鹽處理。

⑥對(duì)于含苯酚廢水，采用活性炭+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸發(fā)的預(yù)處理工藝來(lái)降低苯酚、色度、含鹽量以及部分COD等，以滿足后續(xù)生化處理需求；對(duì)于其他生產(chǎn)廢水，采用活性炭降低色度。經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的廢水仍含有較高的COD、氨氮以及少量的苯酚，再采用UBF+A/O+接觸氧化工藝進(jìn)一步處理。

3、主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 脫色1池/脫色2池

脫色1池和脫色2池主要通過(guò)吸附去除廢水中的色度。向池體中投加活性炭，并在池底均勻布設(shè)穿孔預(yù)曝氣裝置使活性炭與廢水充分混合，提升吸附效率。含苯酚廢水通過(guò)脫色1池后不僅能去除色度，還去除了一部分苯酚。通過(guò)試驗(yàn)得出活性炭最佳投加量為脫色1池8g/L，脫色2池3g/L。由于含苯酚廢水的pH較高，通過(guò)試驗(yàn)得出最適吸附pH為6~7，對(duì)苯酚去除率約70.95%，因此需在脫色1池中投加酸與含苯酚廢水進(jìn)行中和。企業(yè)油墨分批次生產(chǎn)，其生產(chǎn)廢水為間歇排放，因此脫色1池設(shè)計(jì)最大流量為5m3/h，脫色2池設(shè)計(jì)最大流量為10m3/h。

脫色1池與脫色2池合建，脫色1池有效容積5m3，脫色2池有效容積10m3，半地上鋼筋混凝土加玻璃鋼防腐結(jié)構(gòu)。脫色1池配有2臺(tái)污水泵（1用1備）、1套pH計(jì)、2臺(tái)酸投加泵（1用1備），污水泵流量為5m3/h，揚(yáng)程為100kPa，加酸泵流量0~50L/h；脫色2池配有2臺(tái)污水泵（1用1備），污水泵流量為10m3/h，揚(yáng)程為100kPa。脫色1池與脫色2池共用1套曝氣攪拌設(shè)備，配有2臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)（1用1備），風(fēng)量為1.0m3/min，風(fēng)壓40kPa。

3.2 Fenton氧化池

經(jīng)過(guò)活性炭吸附的含苯酚廢水中仍含有較高濃度的苯酚。由于使用超聲波氧化廢水中的苯酚去除效率并不理想，在實(shí)際工程中采用過(guò)氧化氫單獨(dú)處理較為復(fù)雜且會(huì)產(chǎn)生二次污染，而使用Fenton氧化法能在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較高的去除率，操作簡(jiǎn)單、設(shè)備投資較少且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，因此，預(yù)處理采用Fenton氧化進(jìn)一步降低苯酚含量。通過(guò)試驗(yàn)得出FeSO4最佳投量為8g/L、H2O2為24mL/L、pH為3，去除率約93.28%。脫色1池出水pH為6~7，因此需加酸調(diào)節(jié)pH。

Fenton氧化池為半地上鋼筋混凝土加玻璃鋼防腐結(jié)構(gòu)，分2格，單格有效容積2.5m3，總有效容積5m3，水力停留時(shí)間2h，芬頓試劑分別通過(guò)硫酸亞鐵投加泵和雙氧水投加泵從對(duì)應(yīng)的溶藥罐向第一格反應(yīng)池投加。反應(yīng)池為全混流型，2格，第一格速度梯度為470s-1，第二格速度梯度為50s-1，兩格之間通過(guò)穿孔墻連接。池內(nèi)通過(guò)葉輪式搪瓷玻璃攪拌器進(jìn)行攪拌，使芬頓試劑與廢水充分混合反應(yīng)。配有2臺(tái)污水泵（1用1備），污水泵流量為5m3/h，揚(yáng)程為100kPa；1套pH計(jì)；2臺(tái)酸投加泵（1用1備），2臺(tái)硫酸亞鐵投加泵（1用1備），2臺(tái)雙氧水投加泵（1用1備），投加泵流量0~50L/h；2套葉輪式搪瓷玻璃攪拌器，功率為0.55kW；3個(gè)溶藥罐，體積為1m3，每個(gè)溶藥罐配有攪拌機(jī)。

3.3 混凝沉淀池

含苯酚廢水經(jīng)Fenton氧化后，懸浮物濃度較高，經(jīng)過(guò)混凝沉淀去除膠態(tài)氫氧化鐵，進(jìn)一步降低廢水中的污染物濃度。通過(guò)試驗(yàn)得出最佳投藥量：PAC為300mg/L，PAM為5mg/L。

混凝沉淀池為半地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，總有效容積為27.9m3，混凝區(qū)水力停留時(shí)間為1.5h，沉淀區(qū)水力停留時(shí)間為4h。配有2臺(tái)污水泵（1用1備），流量為5m3/h，揚(yáng)程為100kPa；1套pH計(jì)；2臺(tái)堿投加泵（1用1備），2臺(tái)PAC投加泵（1用1備），2臺(tái)PAM投加泵（1用1備），投加泵流量0~50L/h；1套葉輪式搪瓷玻璃攪拌器，功率為0.55kW；3個(gè)溶藥罐，體積為1m3/個(gè)，每個(gè)溶藥罐配有攪拌機(jī)。

3.4 三效蒸發(fā)器

混凝沉淀池出水中含鹽量仍較高，不利于后續(xù)生化處理。采用三效蒸發(fā)器除鹽，具有節(jié)能、運(yùn)行過(guò)程自動(dòng)化、技術(shù)成熟穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，且所需蒸汽可由企業(yè)的生物質(zhì)鍋爐提供，蒸汽來(lái)源較為便利。三效蒸發(fā)器對(duì)廢水含鹽量的去除率達(dá)到99%，其出水含鹽量約300mg/L，達(dá)到了生化處理要求。

三效蒸發(fā)器的一效材質(zhì)為鈦，二效和三效材質(zhì)為不銹鋼，設(shè)計(jì)處理能力為3t/h。加熱器換熱面積65m2，列管直徑38mm，管壁厚1.5mm；蒸發(fā)室尺寸?1300mm×3000mm，壁厚1.5mm，蒸發(fā)室體積為4.5m3；預(yù)熱器換熱面積為10m2，列管直徑38mm，管壁厚1.5mm；冷凝器換熱面積為95m2，列管直徑25mm，管壁厚1.5mm；結(jié)晶罐尺寸?1500mm×2000mm，壁厚6mm，體積為3.5m3；另配有1臺(tái)襯四氟離心機(jī)、3臺(tái)強(qiáng)制循環(huán)泵、2臺(tái)逆流泵、1臺(tái)進(jìn)出料泵、1臺(tái)冷凝水泵、1臺(tái)真空泵、1個(gè)安全閥、1個(gè)減壓閥、3個(gè)真空表、3個(gè)溫度表。其中強(qiáng)制循環(huán)泵流量為600m3/h，揚(yáng)程為30kPa；逆流泵流量為5m3/h，揚(yáng)程為200kPa；進(jìn)、出料泵流量為5m3/h，揚(yáng)程為200kPa；冷凝水泵流量為5m3/h，揚(yáng)程為200kPa；真空泵流量為280m3/h，功率為7.5kW。

3.5 調(diào)節(jié)池

經(jīng)過(guò)三效蒸發(fā)處理后的含苯酚廢水、經(jīng)過(guò)活性炭吸附后的其他生產(chǎn)廢水與生活污水一同匯入調(diào)節(jié)池均質(zhì)均量，并在池底均勻布設(shè)穿孔預(yù)曝氣裝置進(jìn)行曝氣。在當(dāng)?shù)貥O端最低氣溫（-5℃）下，活性污泥吸附能力以及有機(jī)物降解效率降低，甚至硝化反應(yīng)中斷，使出水氨氮增高。經(jīng)過(guò)三效蒸發(fā)后的出水水溫較高，與另外兩股廢水進(jìn)行充分混合，可使低溫季節(jié)后續(xù)生化系統(tǒng)也能達(dá)到較好的生化處理效果。在極端最低氣溫下，可通過(guò)提高溶解氧濃度、增加混合液回流比以及降低污泥負(fù)荷等方式強(qiáng)化生化處理效果，也可通過(guò)投加化學(xué)藥品強(qiáng)化污泥絮凝效果，增加微生物與污染物的反應(yīng)面積與時(shí)間。另外，該工程設(shè)計(jì)出水水質(zhì)遠(yuǎn)低于排放標(biāo)準(zhǔn)，也可在一定程度上確保極端最低氣溫下出水達(dá)標(biāo)。

調(diào)節(jié)池為半地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積120m3，水力停留時(shí)間24h。配有2臺(tái)提升泵（1用1備），流量為10m3/h，揚(yáng)程為200kPa。配有2臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)（1用1備），風(fēng)量為2.0m3/min，風(fēng)壓40kPa。

3.6 UBF反應(yīng)器

UBF反應(yīng)器結(jié)合了UASB與AF的優(yōu)點(diǎn)，下部是由高濃度污泥顆粒組成的污泥床，上部是填料以及附著在填料表面的生物膜。由于中間有填料層存在，使得反應(yīng)器中厭氧活性污泥能維持較高的濃度，增強(qiáng)反應(yīng)器對(duì)苯酚等有毒物質(zhì)的耐受能力，且填料層的存在還能很好地解決傳統(tǒng)UASB反應(yīng)器的跑泥問(wèn)題，與厭氧生物濾池相比，還能減少填料層高度。UBF的這些特點(diǎn)使其非常適合高濃度廢水處理。

UBF為地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積180m3，水力停留36h；設(shè)計(jì)進(jìn)水流量5m3/h，設(shè)置內(nèi)循環(huán)，水量為進(jìn)水量的2倍；容積負(fù)荷2.334kgCOD/（m3·d）；上升流速0.76m/h；內(nèi)置填料的水力負(fù)荷0.26m3/（m3·d）。配有1套脈沖布水系統(tǒng)、1套高效三相分離器、58m3組合填料、1套填料支架、1套水封罐、1套電磁流量計(jì)、2臺(tái)內(nèi)循環(huán)泵（1用1備），其中內(nèi)循環(huán)泵流量為20m3/h、揚(yáng)程為200kPa。

3.7 A/O池

廢水經(jīng)UBF處理后，流入A/O池進(jìn)行進(jìn)一步的生化處理。A池分2格，內(nèi)設(shè)1套推流器以防污泥沉積。O池分3格，在池底均勻布設(shè)穿孔預(yù)曝氣裝置進(jìn)行曝氣。在出水口設(shè)置回流泵，混合液回流比控制在100%~200%，污泥回流比控制在50%~100%，A池溶解氧控制在0.2~0.4mg/L，O池溶解氧控制在2~4mg/L，污泥濃度為3000mg/L。

A/O池為地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積150m3，其中A池30m3，停留時(shí)間6h；O池120m3，停留時(shí)間24h。配有1套曝氣系統(tǒng)，2臺(tái)回流泵（1用1備），回流泵流量為25m3/h，揚(yáng)程為100kPa；2臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)（1用1備），風(fēng)量為2.28m3/min，風(fēng)壓53.9kPa。

3.8 沉淀池

利用平流沉淀池將A/O池出水中帶出的部分活性污泥進(jìn)行沉淀，一部分沉淀污泥回流到A池，另一部分進(jìn)入污泥濃縮池。沉淀池為地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積30m3，停留時(shí)間6h，表面負(fù)荷0.8m3（/m2·h）。配有1臺(tái)污泥泵，流量5m3/h，揚(yáng)程100kPa。

3.9 接觸氧化池

為了保證出水水質(zhì)滿足標(biāo)準(zhǔn)，采用接觸氧化池進(jìn)一步處理廢水中的污染物。接觸氧化池為半地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積60m3，停留時(shí)間12h。配1套填料支架、40m3組合生物填料，規(guī)格為?150mm×80mm，容積負(fù)荷0.4kgBOD5（/m3·d），填料距底面0.5m，填料層高2m，污水與填料接觸時(shí)間為8h；1套曝氣系統(tǒng)，在池底均勻布設(shè)60個(gè)微孔曝氣裝置，服務(wù)面積為0.33m2/個(gè)，通氣量1.1m3（/h·個(gè)），氣水比13∶1。配有2臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)（1用1備），風(fēng)機(jī)風(fēng)量1.6m3/min，風(fēng)壓31kPa。

3.10 二沉池

接觸氧化池出水含有一定量老化脫落的生物膜，自流進(jìn)入二沉池后生物膜沉淀，可降低出水懸浮物濃度。二沉池的底泥泵入污泥濃縮池處理。二沉池為半地上鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積30m3，停留時(shí)間6h，固體通量72kg/（m2·h）。配有1臺(tái)污泥泵，流量5m3/h，揚(yáng)程100kPa。

4、運(yùn)行效果

該工程于2019年6月開始調(diào)試，經(jīng)過(guò)4個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試后，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。活性炭+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸發(fā)組合工藝對(duì)含苯酚廢水的預(yù)處理效果見表2。由表2可看出，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后苯酚與含鹽量已不會(huì)影響后續(xù)生化處理中活性污泥的活性。生化處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，對(duì)各主要構(gòu)筑物進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果見表3。

由表3可知，該生化處理組合工藝對(duì)COD、NH3-N以及苯酚的去除率分別達(dá)到98.24%、92.55%、98.60%，最終出水水質(zhì)優(yōu)于《油墨工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25463—2010）中新建企業(yè)水污染物排放濃度限值要求。

5、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

該工程總投資為314.75萬(wàn)元，運(yùn)行成本為27.30元/m3，運(yùn)行費(fèi)用主要為蒸汽費(fèi)和藥劑費(fèi)，其中電費(fèi)2.41元/m3、藥劑費(fèi)10.26元/m3、蒸汽費(fèi)14.63元/m3、人工費(fèi)2元/m3。

6、結(jié)論

將不同種類的油墨生產(chǎn)廢水進(jìn)行分類收集、分類處理，可在一定程度上降低廢水處理費(fèi)用。選用活性炭聯(lián)合芬頓氧化的預(yù)處理工藝降低廢水中的苯酚和色度，以三效蒸發(fā)降低含鹽量，可最大程度地降低對(duì)后續(xù)生化處理的影響。三效蒸發(fā)出水可使調(diào)節(jié)池內(nèi)水溫在冬季也能維持在一定的范圍內(nèi)，保證后續(xù)生化處理的正常運(yùn)行。生化處理采用UBF作為厭氧反應(yīng)器，能有效降低廢水中苯酚的含量。UBF相對(duì)于厭氧生物濾池減少了填料層的高度，相比于UASB降低了活性污泥的流失量，可使反應(yīng)器內(nèi)保持較高的微生物量。后續(xù)的A/O工藝和接觸氧化池具有較好的去除COD、氨氮效果。該企業(yè)的生產(chǎn)廢水最終以較低的運(yùn)行成本實(shí)現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放，可為同類企業(yè)的廢水處理提供參考。