气浮—A/O—活性炭组合工艺处理涂料废水

胡　进，朱　雷，郭　超，范　奎（.武汉科技大学，湖北武汉430065；.孝感中设水务有限公司，湖北孝感43000）

气浮—A/O—活性炭组合工艺处理涂料废水

胡进1，朱雷1，郭超1，范奎2
（1.武汉科技大学，湖北武汉430065；2.孝感中设水务有限公司，湖北孝感432000）

涂料废水中有机物含量高，悬浮固体多，可生化性差，出水水质达标难度加大。采用气浮—A/O—活性炭组合工艺处理某涂料厂的生产废水，该废水的COD为4 000～20 000 mg/L，BOD5为1 000～4 500 mg/L，SS为800～4 000 mg/L，NH3-N为15～35 mg/L，石油类为30～45 mg/L，经组合工艺处理后出水COD为75 mg/L，BOD5为15 mg/L，SS为20 mg/L，NH3-N为10 mg/L，石油类为2.1 mg/L，各项指标均达到《污水综合排放标准》（GB 8978—2002）二级标准要求。

涂料废水；气浮；厌氧/好氧工艺；活性炭

随着我国涂料行业的迅速发展，2010年我国的涂料产量达到930万t〔1〕，已经超过美国和日本位居世界首位，至2013年已超过1 300万t。由此产生的涂料废水量快速上升，环境危机日益严重。涂料废水具有高有机物、高浊度、成分复杂的特点，如直接排放会造成水体污染及资源的浪费，目前处理涂料废水主要采用物理化学法、生物法。笔者探讨了组合工艺对涂料废水的处理效果，以期为实际工程提供依据。

1　工程概况

湖北省孝感市某涂料厂主要生产水性涂料和粉体涂料，其中粉体涂料不产生废水。废水主要来源于反应釜的冲洗、地面冲刷和研发部门的废水，主要含有增稠剂、消泡剂、分散剂、润湿剂和防腐剂，COD和SS严重超标。厂区污水处理站以组合工艺为核心构筑物，该处理站设计日处理水量为10m3，包括车间生产废水和一部分生活废水，设计出水水质要求达到《污水综合排放标准》（GB 8978—2002）二级标准。具体指标如表1所示。

表1　工程进水和设计出水水质

2　工艺流程的确定

涂料废水属于高浓度难降解有机工业废水，其污染物中悬浮颗粒占废水总COD的60%以上，主要是一些生产工艺中的添加剂，且不容易被生物降解〔2〕，因此工程上采用气浮—A/O—活性炭工艺处理此类废水。厂区生产废水经混凝气浮一级处理后可以去除大部分悬浮颗粒，与生活污水混合进入调节池，可以避免生化段受到高浓度废水的冲击。经过生化处理去除大部分的可生化降解污染物，使处理后的水能够满足要求排放。由于水中可能残存部分溶解性COD，通过活性炭工艺去除部分COD和悬浮物，最后用二氧化氯消毒，可确保达到预期效果。具体工艺流程如图1所示。

图1　工艺流程

2.1主要处理单元工艺设计及参数

（1）集水池。1座，采用1根DN 100 PVC管进水，地下式钢筋混凝土结构，尺寸为2.0 m×1.5 m× 2.2 m，有效容积为6 m3，根据工厂生产流程采用间歇进水，设潜污提升泵1台，Q=5m3/h，H=5m，P=1kW。

（2）溶气气浮池。采用成套设备，池体分为3部分：混凝接触区、反应区、清水区。混凝加药采用加药泵管道输送，与废水混合进入接触区，混合时间3 min，反应时间5 min，絮凝剂和助凝剂分别采用质量分数为2%的PAC和0.2%的PAM。反应区尺寸为1.9 m×0.84 m×1.45 m，采用溶气罐加压，回流比为30%，气浮池反应停留时间为4 min，溶气罐进水流量0.04 m3/min，停留时间3 min，溶气罐压力由气罐液位浮球控制，此浮球连接空压机，正常溶气压在0.3～0.4 MPa，气固比为0.02，表面浮渣通过刮渣装置排入浮渣池，浮渣池浮渣用板框压滤机处理，泥饼外运，由PLC液压自保电控柜控制。清水区采用溢流孔出水。

（3）砂滤罐。容积0.3 m3，采用高压潜污泵进水（Q=6 m3/h，H=10 m，P=3 kW），滤料为砂滤料，占地面积小，操作简单。

（4）调节池。1座，尺寸为2.0 m×2.0 m×3.0 m，有效容积12 m3，采用地下式钢筋混凝土结构，由于生产废水中含有大量难降解的增稠剂，生活污水由化粪池经管道排入混合，以提高工业废水的可生化性。设提升泵1台，Q=2 m3/h，H=10 m，P=1.5 kW，在管道上安装泄流阀和流量计，确保后续生化池的冲击负荷不致太大。

（5）厌氧池。1座，地下式钢结构，尺寸为1.5 m× 0.88 m×1.6 m，有效容积2 m3，HRT约为8 h，DO控制在0.2～0.3 mg/L，采用悬挂式圆形填料。

（6）接触氧化池。2座，地下式钢结构，串联式，单个尺寸为1.5 m×0.8 m×1.6 m，单池有效容积为2 m3，HRT=10 h，DO为2～3 mg/L，COD容积负荷为1.8 kg/（m3·d），气水比15∶1，采用悬挂式立体束状填料，通过附着在填料表面和空隙的生物膜降解废水中的多种污染物，该填料比表面积大，易挂膜，耐冲击，处理能力好。采用蜗壳风机，最大风量为110 m3/h，风压20 kPa，1用1备，采用穿孔管鼓风曝气。

（7）二沉池。1座，地下式钢结构，尺寸为1.5 m× 0.88 m×1.6 m，有效容积 2 m3，表面水力负荷 1.3 m3/（m2·h），设污泥回流泵1台，Q=2 m3/h，H=10 m，电机功率1 kW，二沉池污泥回流至厌氧池。

（8）活性炭滤罐。1个，有效容积为0.3 m3，COD去除率在5%～10%。

（9）二氧化氯发生器。采用二氧化氯发生器1台，对清水池的水进行消毒。

3　系统调试及运行情况

3.1混凝剂的最佳用量

对生产废水进行烧杯实验，改变混凝剂投加量来观察混凝效果，投加量对COD、SS去除效果的影响如图2所示。

图2　PAC投加量对COD、SS去除效果的影响

由图2可知，随着PAC用量的增加，COD、SS的去除率均大幅提高，但当PAC投加量＞125 mg/L时，COD和SS去除率变化不大。从去除效果、药品费用方面考虑，选用125 mg/L为PAC最佳投加量。此时当PAM为10 mg/L时产生的钒花最大，沉降最好，COD去除效果最佳且SS去除效果好。综合考虑，PAC为125 mg/L、PAM为10 mg/L为最佳投加量。

3.2最佳溶气压

溶气压是影响气浮效果的关键因素之一，考察溶气压对COD、SS的去除效果，如图3所示。

图3　溶气压对COD、SS去除效果的影响

由图3可知，当溶气压在0.30～0.40 MPa时，COD、SS的去除率分别在65%、90%以上，且溶气压为0.35 MPa时效果最好。当溶气压＜0.30 MPa或＞0.45 MPa时，气浮效果明显降低，COD、SS的去除率分别只有55%、85%。可知溶气压对气浮效果有明显影响。

3.3生化池的驯化

该工程于2014年11月开始调试运行。生化接种污泥取自孝感市某污水厂二沉池，接种后直接从调节池取少量进水，使活性污泥适应该种废水，气水比控制在（15～18）∶1，再逐步提高进水负荷，直至达到设计水量运行。调试过程中生化池中的磷含量不足，于是按m（C）∶m（N）∶m（P）=100∶5∶1投加磷酸二氢钾，保证微生物的营养需求〔3〕。以后逐步监测N、P含量，既保证出水达标，又可保证生化池的营养供给。调试过程中以进水流量、DO为控制参数，定期取样检测pH、COD、SS、MLSS、SV30等指标，运行15 d后MLSS升至正常运行水平，且SV30较好，COD去除率提高至70%左右，好氧池前段填料有比较明显的挂膜现象，出水也开始澄清，显示前期污泥驯化效果较好。运行40 d后各项指标均能达到排放标准要求，取好氧池填料生物膜，镜检发现已有轮虫、纤毛虫等出现，说明此时生物膜已趋近成熟。

3.4系统平均处理效果

由于生产工艺的特点，厂区生产废水波动较大，水质和水量都有一定变化，所以在工程实施时生化池前段进水泵采用变频泵，可以调节进水流量，使生化池的容积负荷不致过大。运行期间进水COD一般在4 000～15 000 mg/L波动，较少时段达到20 000 mg/L，物化阶段出水COD平均为3 100 mg/L，COD去除率为65%～70%；厌氧出水COD平均为580mg/L，COD去除率为15%～35%；好氧池出水COD平均为75 mg/L，COD去除率为83%～87%。当生化池进水波动较大时，厌氧池出水波动较大，而接触氧化池出水波动较小，说明该生化系统具有良好的抗冲击负荷能力。

表2为各处理单元对污染物的平均处理效果。

表2　主要构筑物单元的平均去除效果

3.5运行成本分析

该厂废水处理站总投资约45万元，其中土建费用投资约15万元，运行成本主要包括电费、药剂费（包括常规的水质监测药剂、絮凝剂、磷酸盐）、设备维修费用。总能耗42 kW·h/d，电费单价0.7元/（kW·h），药剂费用约4元/d（其中PAC、PAM费用3.5元/d），总运行费用为3.3～3.5元/t。

4　结论

（1）生化池进水COD较高时可能导致生化池溶氧量偏低，DO偏小，此时可将该池40%左右的出水回流，弥补生化池的DO不足。（2）采用气浮—A/O—活性炭组合工艺处理涂料废水，当进水COD、BOD5、SS、石油类分别为4 000～20 000、1 000～4 500、800～4 000、30～45 mg/L时，出水的COD、BOD5、SS、石油类分别达到75、15、15、2.1 mg/L，出水可达《污水综合排放标准》（GB 8978—2002）二级标准要求，该方法可以极大地降低废水中的污染物，且出水可以部分回用于冲洗厂区及生产车间地面，具有良好的社会效益和经济效益。

［1］中国涂料行业协会.中国涂料行业“十二五”规划（之三）：环保发展规划［J］.中国涂料，2011，26（5）：1-6.

［2］黄明，朱云，肖锦，等.高浓度难降解有机工业废水处理技术评价［J］.工业水处理，2004，24（4）：1-5.

［3］温天兵.ABR—SBR—接触氧化—气浮工艺处理纤维板生产废水［J］.给水排水，2011，37（5）：46-47.

Air flotation-A/O-activated carbon combined process for the treatment of wastewater containing paint

Hu Jin1，Zhu Lei1，Guo Chao1，Fan Kui2
（1.Wuhan University of Science and Technology，Wuhan 430065，China；2.Xiaogan Zhongshe Water Co.，Ltd.，Xiaogan 432000，China）

Since the wastewater containing paint is characterized by high organic content，more suspended solids and poor biodegradability，it is more difficult for the effluent water quality to reach the set standard.The combined process，air flotation-A/O-activated carbon，has been used for treating the industrial wastewater from a coatings factory.When the wastewater COD is 4 000-2 0000 mg/L，BOD51 000-4 500 mg/L，SS 800-4 000 mg/L，NH3-N 15-35 mg/L，and petroleum 30-45 mg/L，the COD of the effluent treated by this combined process is 75 mg/L，BOD515 mg/L，SS 20 mg/L，NH3-N 10 mg/L，and petroleum 2.1 mg/L.Every indicators meets the second level requirements specified in the Integrated Wastewater Discharge Standard（GB 8978—2002）.

wastewater containing paint；air flotation；anaerobic/aerobic process；activated carbon

X703

B

1005-829X（2016）04-0092-03

胡进（1989—），硕士，联系电话：15271939867，E-mail：460748427@qq.com。

2016-03-07（修改稿）