南京市危险废物处置中心废水预处理.docx
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南京市危险废物处置中心废水预处理
南京市危险废物处置中心废水预处理
南京市危险废物处置中心是该市环保“十五”规划的重要工作之一，主要接纳南京市工业危险废物，包括重金属类废物、废酸、废碱、精馏残渣、有机树脂类废物（焚烧处理）、有机溶剂废物（焚烧处理）等。
这是南京市第一个集中控制危险废物污染的区域性设施，共占地22.48×104m3。
填埋处置规模为10X×104t／a，项目采用地下刚性填埋库的建设方案，设计填埋容量7.3×104m3。
本文对处置中心废水预处理系统工程设计做简要介绍。
1水量、水质预测及排放标准
本处置中心产生的生产废水主要包括：
填埋库产生的渗滤液、各车间（预处理车间、存储仓库等）产生的冲洗废水及实验室废水等。
1.1废水水量
①渗滤液量。
渗滤液一般由两部分组成：
一部分为雨水进入填埋库形成渗滤液，另一部分为填埋废物自身含有的水分经压实流失产生渗滤液。
由于工程采用刚性方案（采用钢筋混凝土结构），填埋库上方设有钢结构雨棚，雨水不能进入填埋库形成渗滤液。
因此，填埋库产生的渗滤液主要是由填埋废物自身含有的水分经压实流出产生。
根据《危险废物填埋污染控制标准》（GB18595-2001）中规定：
入场填埋的废物含水率需低于85％。
符合入场要求的危险废物自身含水率较低，经碾压后水分流失不多。
因此，运行过程中产生的渗滤液量较少，保守估计，每天产生的渗滤液量约为1.0t。
②其它废水水量。
其它生产废水水量如下：
各车间的冲洗废水12.0t／d；实验室废水2.0t／d；共计14.0t/d。
危险废弃物处置中心产生的生产废水总水量为15t／d。
考虑20％的未预见水量，废水处理站的设计规模为18t/d，每天处理6h，每小时废水处理量为3t。
1.2废水水质预测及排放标准
填埋废物的组分非常复杂，很难精确估计渗漠液的水质。
但进入填埋场的危险废物都应符合《危险废物填埋污染控制标准》（GB18598-2001）中“危险废物允许进入填埋区的控制限值”，因此，以此限值作为渗滤液水质。
各车间冲洗废水及实验室废水主要以冲洗地面、设备及实验器皿的冲洗水为主，废水中含有部分重金属。
保守估计，除SS外，废水中污染物浓度为渗滤液污染物浓度的20％。
根据各生产废水的水量及水质，确定待处理生产废水水质见表1。
由表1可见，废水中有机污染物的浓度较低，但其中的重金属会对环境造成严重污染。
据业主要求，生产废水去除重金属后再外运处理。
处理后废水中重金属要求达到《污水综合排放标准》“第一类污染物最高允许排放浓度”及“第二类污染物最高允许排放浓度”三级标准。
因此，确定本废水处理工程去除的首要目标为重金属污染物。
表1 待处理废水设计水质
污染物
质量浓度/（mg·L-1）
污染物
质量浓度/（mg·L-1）
总汞
0.06
总镍
3.80
总铅
1.27
总砷
0.63
总镉
0.13
无机氟化物
25.33
总铬
3.04
氰化物
1.27
六价格
0.63
pH值
7-12
总铜
19.00
CODcr
76.00
总锌
19.00
BOD5
25.33
总铍
0.05
NH3-N
38.00
SS
106.67
2工艺流程
该废水中含有多种重金属，会对环境造成严重污染，是首要去除对象。
根据该水质特点，并考虑到水量较小，确定采用铁盐-石灰法处理废水。
该工艺具有工艺紧凑，易于管理等特点，流程见图1。
3主要构筑物及设备
主要构筑物见表2。
表2 主要构筑物
序号
名称
规模
结构
备注
1
调节池
HRT4d,有效容积80m3
钢筋混凝土结构
内壁采用防腐、防渗复合涂料
2
酸度调节池
HRT0.5h,有效容积为1.872m3
钢筋混凝土结构
3
还原反应池
HRT0.5h,有效容积1.8m3
钢筋混凝土结构
4
中和絮凝池
分3格，单格HRT0.5h，有效容积为1.728m3
钢筋混凝土结构
内壁采用防腐、防渗复合涂料
5
斜管沉淀池
表面负荷为1.0m3/（m2·h），沉淀时间为45min
钢筋混凝土结构
6
储存池
HRT5d
钢筋混凝土结构
7
重力浓缩池
浓缩时间
钢筋混凝土结构
8
污泥泵井
钢筋混凝土结构
与斜管沉淀池合建
9
压滤机房
9.3m×6.0m×3.5m
砖混结构
10
加药房
10.2m×6.0m×3.5m×
11
控制值班室
砖混结构
①调节池。
进水口处设置一格栅井，安装1台阶梯式格栅除污机，用于去除较大的悬浮颗粒。
为防止调节池中的悬浮物沉淀，在池底设置了2台潜水搅拌机。
调节池出水由潜水污水泵均匀打入酸度调节池。
潜水污水泵的启动和关闭通过浮球液位控制器控制。
②酸度调节池。
根据废水水质，在酸度调节池中投加H2SO4，将废水的pH值调节至3.0左右。
池中安装有ZJ—700型折桨搅拌机1套。
③还原反应池。
酸性废水自流进入还原反应池，在池中加入FeSO4,将六价铬还原三价铬，便于后续工艺的去除。
池中安装有ZJ—700型折桨搅拌机1套。
④中和絮凝池。
还原反应池出水自流进入中和絮凝池，中和絮凝池分3格：
第1格中加入NaOH，将废水的pH值调节至9.0左右，大部分重金属（包括Cr3+，Pb2+，Ni2+，Cu2+，Zn2+，Ba2+，Co2+，Fe2+,Fe3+等）生成氢氧化物沉淀；第2格中加入Ca（OH）2，将pH值调节至11.0-12.0左右，该pH值条件能够使在第1格未能形成沉淀的重金属形成氢氧化物沉淀，进一步提高沉淀絮凝性，并生成CaF2沉淀去除F-；第3格中加入PAM助凝剂，将细小的沉淀物絮凝成较大的絮状颗粒。
每格均安装了1套单层半高桨板搅拌机以加快反应速度。
⑤斜管沉淀池。
设计污泥斗贮存2d的污泥量，污泥的含水率为99.5％-98％。
斜管沉淀池的出水自流进入污水储存池，沉淀污泥采用排污泵排至污泥浓缩池。
⑥储存池。
储存在池中废水定期外运处置。
⑦重力浓缩池。
斜管沉淀池中的污泥通过排亏泵提升至污泥浓缩池，进行重力浓缩，浓缩后污尼含水率为98.0％—96.0％。
污泥浓缩池的上清液丑过不同高度的阀门控制，自流进入调节池。
污泥匝过螺杆泵提升至压滤设备进行脱水。
⑧污泥泵井。
安装有排污泵1台，将斜管沉定池中的沉淀污泥提升至污泥浓缩池。
⑨压滤机房。
设置1套DY500型压滤机。
⑩加药房设置了1套pH检测控制仪、1个硫唆加药罐、1套加酸计量泵、1套OPR氧化还原空制仪、1个FeSO4溶药加药罐、1台FeSO4投加十量泵、1套Ca（OH）2加药装置、1个NaOH溶窍加药罐、1台加碱计量泵、1套PAM配制投加系统。
药剂贮藏室的药剂贮量为15d。
⑾控制值班室。
设置1套组合式控制柜，对废水处理设备进行集中控制。
组合式控制柜设有各可控设备的开、停按钮及指示，同时实时显示调节池、污水储存池及污泥浓缩池的液位。
4 处理结果
本工程经初步运行，废水经预处理后，重金属达到《污水综合排放标准》“第一类污染物最高允许排放浓度”及“第二类污染物最高允许排放浓度”三级标准，出水水质祥见表3。
表3 处理后生产废水水质
污染物
质量浓度/（mg·L-1）
污染物
质量浓度/（mg·L-1）
总汞
0.049
总砷
0.49
总铅
0.09
无机氟化物
22.12
总镉
0.1
氰化物
1.15
总铬
1.04
pH值
7.3
六价格
0.48
CODcr
46.00
总铜
1.94
BOD5
19.93
总锌
1.89
NH3-N
13.27
总铍
0.005
SS
66.45
总镍
0.87
内电解－二相厌氧－好氧处理苎麻脱胶废水
苎麻是我国重要的纺织原料之一，苎麻加工业为纺纱、织造提供纤维。
苎麻脱胶是苎麻加工的重要工序，虽然生物脱胶法近年来逐步完善，但是尚未得到推广，目前国内广泛采用化学脱胶法。
我们把苎麻脱胶过程中所产生的废水称为脱胶废水，它具有浓度高、碱度高、色度高的特点，成分复杂，并含有难降解的有机物。
由于我国苎麻加工业的规模大，产生废水多，如不妥善处理，会对环境造成严重危害，因而，多年来，国内相关单位进行了积极的研究。
但由于苎麻废水的处理难道较大相关技术瓶颈难以突破，目前国内尚无公认最佳组合处理工艺。
苎麻废水处理关键技术是木质素、纤维素等大量难生物降解物质的去除。
本文就苎麻废水处理，结合目前的研究状况和技术趋势，对云南宾川某亚麻有限公司的苎麻废水处理进行工程设计。
1工程基本情况简介
本次处理工程是云南宾川某亚麻有限公司的生产废水处理工程，设计处理能力为300m3/d，其污染物的含量和控制标准见表1。
表1 废水的污染状况及执行的排放标准
序 号
污染物
平均含量
排放标准
1
CODCr（mg/L）
8000
100
2
BOD5（mg/L）
2500
20
3
SS（mg/L）
500
70
4
pH
9~11
6~9
5
色度
600
50
2工程主体工艺流程确定
在工艺流程确定的过程中，主要考虑以下几条原则：
（1）苎麻生产废水含有机质多，浓度、色度高，同时本工程中废水排放要求较高。
（2）苎麻废水中含有大量不宜生物降解的木质素，需要进行预处理，预处理采用铁屑内电解。
（3）工艺采用先厌氧后好氧处理方案，厌氧段采用两相厌氧处理方法，使纤维素、半纤维素等大分子物质得以分解为淀粉和糖类的小分子物质，以便进一步好氧处理。
（4）本工程要求工艺先进，低运行成本。
根据上述原则，确定采用图1所示的处理工艺流程。
生产工艺废水通过格栅筛网进入污水处理段调节池，调节水质水量，在絮凝剂的作用下，去除废水中的悬浮物和胶体物质等污染物，降低后续处理单元的工作负荷。
经泵定量提升进入铁屑内电解池，去除水中大部分木质素等难降解大分子物质。
出水进入二相厌氧反应器，在厌氧微生物的作用下，将废水中的各种复杂有机物分解转化成小分子有机物，甲烷和二氧化碳等物质，剩余污泥进入污泥沉淀池。
消化后的废水再进入接触氧化池，与附着在生物填料上的好氧微生物的进一步作用，去除剩余的有机物，部分随水流带出的悬浮物在斜管沉淀池中得以沉淀出来。
这样出来的废水即可达到标准，进行排放。
调节池、厌氧接触池、接触氧化池及斜管沉淀池的剩余污泥通过污泥泵进入污泥储存池，加入絮凝剂后，经过板框压滤机脱水处理后运走。
滤液回流到调节池进行循环处理。
具体分为如下三个阶段：
1）废水物理处理阶段。
废水流经细格栅池，有效去除细小纤维素等不容性悬浮物，减轻后续生化处理的负荷；同时，考虑到苎麻生产废水排放的不连续和水质变化大的特点，在细隔栅池的后面设置了一个调节池，以均衡水质水量，同时兼具沉淀作用，便于后续的处理。
2）废水化学处理阶段。
苎麻废水中木质素含量较高,对生物处理有较大的阻碍作用,因此最大限度降低进水的木质素含量,是提高生物处理效果的关键之一，为达到此目的,本工艺采用铁屑内电解法铁屑内电解法，该法是基于化学原理，将两种具有不同电极电位的金属或金属和非金属直接接触在一起，浸没在传导性的电解质溶液中，形成原电池，利用其周围形成的电场效应，使溶液中的胶体粒子向相反电荷的电极移动，进行凝聚并沉积到电极（由纯铁和Fe3C及一些杂质组成）上，同时电极反应生成的产物能与溶液中的许多物质起化学反应，达到去除污染物的目的。
3）废水生化处理阶段。
经物理处理后的废水，先流入二相厌氧反应器中，进行厌氧反应处理。
水解酸化阶段作为不完全厌氧过程，并没有直接降低废水中CODCr及BOD5，而是使废水中结构复杂的大分子有机物降解转变成结构简单的小分子有机物，使它们易于生物降解。
同进水相比，水解酸化阶段其CODCr并没有降低，而是pH值降低，挥发有机酸升高，BOD5/CODCr值提高。
因此，二相厌氧工艺的引入，使废水中难降解的污染物变为易降解的污染物，改变了废水的可生化性，为后续好氧生物降解提供了保证。
在这一过程中，采用了自行设计的二相厌氧器。
在设计中利用了水力自流作用，使废水进出反应器时，无需外加动力。
采用铁屑—二相厌氧—好氧组合工艺处理高浓度苎麻废水，要保证最后出水水质，仍是好氧阶段起决定性的作用。
在该项工程中，好氧处理采用了接触氧化法，选用了供氧能力大、氧利用效率高的导流式机械曝气机进行阶段曝气，曝气机的开启与停止，均是根据废水中的DO浓度自动实行在线控制，取得良好效果。
通过现场测定，曝气池内残余溶解氧在1.5～2.5mg/l之间。
4）二沉阶段。
向好氧反应器处理排出的废水中投入微量絮凝剂，使废水中的悬浮物在絮凝剂的作用下，经斜管填料进行最后沉淀。
3主要构筑物简介
（1）沉淀调节池
采用钢筋砼平流式沉淀池一座，地下式，置于厂区绿化带下，既不影响厂区美观，又具保温功效，同时由于生产排水不均匀，可兼有调节池的功能。
水力停留时11h，尺寸为：
15m×3.0m×3.5m。
（2）铁屑内电解池
铁屑内电解池为柱形体，用钢筋混凝土建造。
有效容积为12.5m3，停留时间为1h。
池子直径2.4m，高度为3.5m。
距池底部0.60m处内设置一层厚度为5cm的承托层，承托层上部为厚度为2.0m填料层，填料层为活性炭、铁屑以及添加金属氧化物（三氧化二铝和氧化铜）的均匀混合物，承托层底部设曝气装置。
（3）二相厌氧反应器
采用钢筋砼结构，中温消化。
产酸反应器有效容积为：
190m3，COD容积负荷率6.4kgCOD/（m3·d），BOD5容积负荷率2.89kgBOD5/（m3·d）；产甲烷反应尺寸为：
350m3，COD容积负荷率2.4kgCOD/（m3·d），BOD5容积负荷率3.2kgBOD5/（m3·d）。
（4）接触氧化池
采用矩形钢筋砼结构，内设PE半软性填料，有效容积160m3。
COD填料体积负荷1.3kgCOD/（m3·d），BOD5填料体积负荷1.1kgBOD5/（m3·d）。
采用清华同方生产的导流式机械曝气机4台，2用2备。
单台溶氧量8kgO2/h，配套电机4Kw。
工程运行时采用阶段曝气，曝气机的开启与停止，均是根据废水中的DO浓度自动实行在线控制。
（5）斜管沉淀池
采用斜管填料沉淀池，有效容积为25m3。
水力停留时间2.0h，表面负荷为1.0m3/（m2·h）。
4.主要技术经济指标
（1）人员编制
由于本工程基本无需人员操作，现实行三班二人制，即一共三班，每班二人，主要工作为检查各机械设备的运行情况。
（2）总投资概算
废水处理站工程总投资：
96万元。
其中，土建构筑物：
40万元；设备：
45万元；间接费用：
11万元。
根据以上总投资，折合单位废水投资为3200元/（m3·d）。
（3）运行费用
a.动力费 废水处理站总装机容量为27kW，实际工作容量为10kW。
每m3废水处理费用为：
10×0.5×24/300=0.4元/m3。
b.人工费 操作人员以六人计，每人月工资600元，人工费为：
（6×600）/（30×300）=0.40元/m3。
c.药剂费 为0.30元/m3。
以上三相费用合计为：
1.10元/m3废水。
（4）工程运行结果
工程经四个月调试后，国家法定环境监测单位对工程出水进行监测，结果为：
CODCr60.7mg/l；BOD518.8mg/l；SS17.7mg/l；pH7.43；色度7倍。
5.结语
（1）苎麻废水成分复杂，属高浓度难生化降解废水。
经过一年来运行证实，采用铁屑内电解—两相厌氧—好氧工艺处理苎麻废水效果较好，铁屑内电解段CODcr的去除效率在30%以上，两相厌氧段CODCr的去除效率在85%以上，整个系统CODCr、BOD5去除率稳定在98%以上。
（2）本系统对废水流量、有机负荷的抗冲击能力强，不易发生污泥膨胀，系统稳定性好。
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