气浮—水解酸化—好氧工艺处理化妆品废水工程应用

董建威，司马卫平

（四川理工学院建筑工程学院，四川自贡643000）

气浮—水解酸化—好氧工艺处理化妆品废水工程应用

董建威，司马卫平

（四川理工学院建筑工程学院，四川自贡643000）

化妆品企业排放的生产废水成分复杂、表面活性剂浓度较高且有一定毒性，针对该类高浓度有机废水，采用气浮—水解酸化—好氧组合工艺进行处理，工程实践表明：当进水COD为9 000 mg/L左右、系统维持相对稳定的情况下，出水水质达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的一级标准要求。

气浮；水解酸化；好氧；化妆品生产废水

1　工程概况

某化妆品生产企业的主要产品涉及沐浴露、洗发水、洗面奶等，其生产车间排出的综合废水包括清洗废水、产品加工过程工艺排水等。该生产废水排水量为60 t/d，废水主要成分为脂肪醇醚硫酸钠、椰油丙基甜菜碱、对氯间二甲酚、椰子油二乙醇酰胺、香精、甘油、阴离子表面活性剂等。此类废水具有有机物含量高、成分复杂、可生化性差等特点〔1〕。项目设计出水水质要求达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）一级标准，设计进、出水水质见表1。

表1　设计进、出水水质

该项目于2013年7月开始设计、施工和调试，至2014年12月完成环保验收，笔者作为项目主要参与人员负责工艺设计和系统调试。

2　废水处理工艺流程

目前国内外对化妆品废水的主要处理方法有物化法、生物法、化学氧化等〔1-3〕。在前期小试实验及参考同类废水工程案例基础上，采用以下工艺处理该企业排放的化妆品废水：车间排放的生产废水通过管路系统自流进入废水调节池，经调节pH后混凝气浮，出水进入生物处理系统。生物处理系统由水解酸化池和好氧池组成，经过水解酸化作用，大分子有机物水解生成小分子物质，可生化性提高，后续生物处理阶段采用好氧工艺，将污水中大量有机物转化为CO2、N2和H2O，以达到降低有机物的目的。然后废水进入沉淀池，在重力作用下固液分离，上清液达标排放。该项目工艺流程如图1所示。

图1　工艺流程

3　主要构筑物与设备

（1）调节池。该池用于收集和储存废水，主要起到均化作用，防止进水水质和水量对后续处理工艺产生冲击。该池设置液位控制器3套，设提升泵2台，1用1备；通过液位控制提升泵，高位启动，低位停止，超低位报警。设水力搅拌系统进一步进行废水的均质均量。该池为钢砼结构，内衬FRP，工艺尺寸为 6 000 mm×3 500 mm×5 000 mm，有效容积94.5 m3，有效停留时间37.8 h。

（2）pH调节池。该池设搅拌设施1套，药剂投加装置1套，pH控制器1套。加碱量受pH控制，由pH控制器自动实现。采用碳钢结构，内作FRP防腐，工艺尺寸为1 100 mm×1 100 mm×2 500 mm，有效容积2.5 m3，有效停留时间1.0 h。

（3）混凝反应池。投加聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）并机械搅拌，使悬浮物凝结为大的颗粒物。该池采用碳钢结构，设搅拌机设施1套，药剂投加装置1套，工艺尺寸为1 100 mm×1 100 mm× 2 500 mm，有效容积2.5 m3，有效停留时间1.0 h。

（4）气浮池。气浮池由接触池和分离池组成。废水在接触池内与来自溶气罐的溶气水混合，析出的微小气泡与废水中的污染物接触并附聚在一起，通过分离池的作用使附聚体浮于水面，得以刮除，处理后的废水从挡板下侧流出进入中和反应槽。气浮池采用碳钢结构，内部FRP防腐，包含1套溶气系统、1台刮渣机、1台空压机及1套电控设备。气浮溶气泵出口压力控制在0.35～0.4 MPa，回流比控制为20%～30%。刮渣机每30min启动1次，每次启动2～3 min。工艺尺寸为2200mm×1100mm×2500mm，有效容积5 m3，有效停留时间2.0 h。

（5）水解酸化池。该池设2台1.5 kW潜水搅拌机，使活性污泥与废水有效接触。为增加污泥与废水的接触面积，提高酸化效果，在水解池放置软性填料，水解酸化池溶解氧维持在0.5 mg/L。该池采用钢砼结构，工艺尺寸为4 000 mm×6 000 mm×5 000 mm，有效容积108 m3，有效停留时间43.2 h。

（6）好氧曝气池。经水解酸化处理后的废水进入好氧池。好氧工艺采用接触氧化法，对水质适应性较强、污泥产量较少，比较适合小水量的废水工程。池内设置生物填料，供水中微生物生长和繁殖，从而形成生物膜。生物膜可吸附废水中的悬浮固体和胶状物质，废水中的有机物被生物膜上的微生物用作自身繁殖的营养，代谢转化为生物细胞，并氧化成为最终产物CO2和H2O等，以达到降低BOD5和COD的目的。该池为钢砼结构，工艺尺寸为4 000 mm× 6 000 mm×5 000 mm，有效容积108 m3，有效停留时间43.2 h。

（7）沉淀池。经过好氧曝气池生物处理后的废水进入沉淀池进行固液分离，上清液达标排放，部分污泥回流到水解酸化池和好氧曝气池，剩余污泥进入污泥池处理。设污泥回流泵2台，1用1备。该池采用竖流式沉淀池，为钢砼结构，工艺尺寸为2 000 mm× 2 000 mm×4 000 mm，表面负荷为0.63 m3/（m2·h），有效容积11.2 m3，水力停留时间4.5 h。

4　工艺控制要点和系统运行情况

该化妆品生产废水含较高有机物和阴离子表面活性剂，进水COD为8 145～9 232 mg/L。首先通过加药混凝气浮将COD降低到5 620～6 832 mg/L左右，然后通过生物系统将COD降至63～96 mg/L，出水COD可稳定达标排放。混凝气浮工艺的控制要点为：分别按照6、2 mL/L投加质量分数为10%的聚合氯化铝和质量分数为0.1%的聚丙烯酰胺溶液，混凝和气浮反应时间分别为1、2 h。水解酸化池污泥质量浓度控制在10～14g/L，好氧池污泥质量浓度控制在3～4 g/L。好氧池中泡沫较多时，通过清水喷淋或适当投加消泡剂进行去除。从实际检测结果来看，出水COD基本稳定在63～96 mg/L，可稳定达标排放，其他主要水质指标如表2所示。

表2　废水处理设施运行情况

5　废水处理运行成本分析

该项目运行1年以来处理水量为60 t/d，处理成本主要包括：电费2.2～2.4元/t，人工费4.1～4.5元/t，药剂费11.5～16.2元/t，污泥处置费（按危险废物7 000元/t计）24.2～28.4元/t。合计吨水处理成本为33.0～39.5元。

6　结论

（1）采用气浮—水解酸化—好氧工艺处理化妆品生产废水是可行的，出水水质可稳定达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的一级标准要求。（2）混凝气浮工艺控制要点为：分别按照6、2 mL/L投加10%的聚合氯化铝和0.1%的聚丙烯酰胺溶液，混凝和气浮反应时间分别为1、2 h。（3）生化系统控制要点为：水解酸化池污泥质量浓度控制在10～14 g/L，好氧池污泥质量浓度控制在3～4 g/L。当好氧池中泡沫较多时，通过清水喷淋或适当投加消泡剂来去除。（4）该工程处理废水量为60 t/d，工程总投资为142万元，其中土建投资38万元，设备及其他投资104万元。在未考虑设施大修和设备折旧的情况下，日常运行成本为33.0～39.5元/t。

［1］陈新，杨海真，黄翔峰.化妆品生产废水处理技术研究进展［J］.环境科学与技术，2010，33（5）：103-108.

［2］杨敏珊，胡勇有，陈秋燕.气浮—水解—SBR工艺处理化妆品厂废水［J］.工业用水与废水，2005，36（2）：78-80.

［3］罗波.化妆品生产废水处理的对策［J］.浙江化工，2014，45（11）：51-54.

Engineering application of air flotation-hydrolytic acidification-aerobic process to the treatment of cosmetics industrial wastewater

Dong Jianwei，Sima Weiping
（Institute of Architecture and Engineering，Sichuan University of Science and Engineering，Zigong 643000，China）

The wastewater discharged from cosmetics industry is characterized by complicated components，high surfactant concentration and toxicity.The combined air flotation-hydrolytic acidification-aerobic process has been used for its treatment．The practice proves that when the influent COD is about 9 000 mg/L，and the system remains relatively stable condition，the effluent water quality meets the requirements for the first level standard specified in the Integrated Wastewater Discharge Standard（GB 8978—1996）.

air flotation；hydrolytic acidification；aerobic process；cosmetic industrial wastewater

经验交流

X703

B

1005-829X（2016）08-0103-03

董建威（1975—），硕士，讲师。电话：13990089616，E-mail：1844255@qq.com。通讯作者：司马卫平，副教授。

E-mail：smwp0814@126.com。

2016-07-12（修改稿）