蒸发_芬顿_生化_工艺处理塑胶化工废水_蒋立先.pdf

第 卷第 期 年 月广 州 化 工 .环境保护蒸发 芬顿 生化 工艺处理塑胶化工废水蒋立先，王 震，范文博，胡月婷，王济来，操时荣，肖雪林（杭州职业技术学院生态健康学院，浙江 杭州；杭州上方环保科技有限公司，浙江 杭州；中建八局华中建设有限公司，湖北 武汉）摘 要：浙江某企业主要从事 塑胶板带生产及液体钙钡锌稳定剂复配项目，采用了“隔油蒸发二级芬顿生化臭氧”核心工艺处理该塑胶化工生产废水并达到相应排放标准。该生产废水主要有包括钙锌热稳定剂、钡锌热稳定剂、钾锌热稳定剂生产过程中产生的废水，废水含有高难度难降解的、石油类、等特征污染因子，处理水量为 。运行结果表明，该工艺对废水具有良好的治理效果，经过处理，其中主要污染物 ，最后出水水质满足纳管要求。关键词：塑胶化工废水；高难度难降解；蒸发；二级芬顿；臭氧中图分类号：文献标志码：文章编号：（）基金项目：年度高校国内访问工程师“校企合作项目”（）；“隔油 蒸发 二级芬顿 生化 臭氧工艺处理高浓度难降解的塑胶材料生产废水”、年度浙江省高等学校国内访问工程师项目研究成果；浙江省教育厅一般科研项目（：）；学年教师学生工作经历工程项目；浙江省“领雁”研发攻关计划资助（：）。第一作者：蒋立先（），男，硕士，讲师，主要研究方向为水污染防治理论与技术。通讯作者：王震（），男，博士，高级工程师，主要从事工业污染防治。，（，；.，.，；.，）：，.“”.，.，.，.：；浙江某塑胶材料有限公司成立于 年，目前是一家专业从事 塑胶板带生产及液体钙钡锌稳定剂复配的企业。钙锌 钡锌 钾锌稳定剂是一种主要的 塑胶材料添加剂（热稳定剂），适用于 透明薄膜、人造革及电线电缆胶粒等，具有良好的热稳定性、防止硫化污染等优点，具有良好的市场前景。塑胶板带主要是用于休闲家具和沙滩家具、庭院家具、室内家具装饰灯，目前休闲家具产品的国际、国内市场用量均呈逐年上升态势，且出口量大。公司现有老厂区成立于 年，老厂区不是专门的化工集中区，考虑今后的长远发展，现企业自身要求实施整体搬迁，搬迁至当地化工集中区，需要对该新建厂区的废水进行处理达标排放。废水处理后按照 污水综合排放标准（）三级排放标准进行排放。该厂区的废水主要包钙锌热稳定剂、钡锌热稳定剂、钾锌热稳定剂生产过程中产生的分离废水，主要污染物为、石油类等。生产工艺废水主要污染物是有机酸（包括油酸，异辛酸，苯甲酸，新癸酸，月桂酸，白油等）和碱（包括氢氧化钙，氢氧化钾，氢氧化锌，氢氧化钡等）中和反应过程产生的少量废水，废水中含有挥发性有机酸，少量有机酸盐，检测化学需氧量 值高达 万 以上，属于高难度难降解的有机污染物。根据环评要求结合技术分析，本第 卷第 期蒋立先，等：蒸发 芬顿 生化 工艺处理塑胶化工废水 项目将生产工艺废水单独预处理，即工艺废水经蒸发系统处理后，冷凝水再进入后续废水处理系统，同时蒸发系统母液可作为生产原料回用。设计指标.设计进水水量与水质根据环评要求并和业主确认，公司该新建厂区分成生产区和生活区，生产工艺废水预处理水量约 ，预处理后与生活污水混合处理。在根据实地调查该厂正常生产运营时情况同时，需考虑部分设计余量，本工程生产废水设计水量为 。生产和生活废水水质详情如表 所示。表 设计进水水质情况 名称（）石油类（）（）生产废水（蒸发前）蒸发预处理后废水生活污水.出水达标要求公司废水经过处理后纳管，根据环评要求，本项目生产工艺废水、公用工程废水收集后经污水站预处理达到 污水综合排放标准（）三级标准后纳管至污水厂处理。具体见表。表 出水排放标准 项目（）石油类（）（）综合出水 工艺流程设计本项目生产废水中含有较多的脂肪酸、芳香酸及其金属盐，该类有机物难生物降解，并且浓度较高，并且该类物质对生化微生物有较强的抑制作用，需要采用一定的预处理手段来破坏长链基团，提高废水的可生化性。然而，直接化学氧化效率较低，并且成本较高。结合本工程特点，并结合企业的自身特点，本项目生产废水先进行蒸发脱盐，冷凝水去后续废水处理，冷凝水利用两级 工艺进行预处理，降解高浓度，出水和生活污水混合再经厌氧好氧处理，在利用臭氧氧化进行深度处理。本项目的污水处理工艺流程图详见图。（）废水处理：生产工艺废水收集后，进入隔油收集池，进行初步隔油，去除部分油脂以及其他较大块颗粒物，然后用蒸发器脱盐，冷凝水排入一级芬顿反应池，池中投加芬顿药剂反应，出水进入二级芬顿池。二级芬顿反应出水流入综合调节池。同时，蒸发前的蒸发母液主要成分为高沸点脂肪酸和芳香酸的金属盐（产品），可回收利用。生活污水、滤液等排入综合调节池，与预处理后的生产工艺废水混合，均质均量后提升至生厌氧池，厌氧池中对污染物进行降解，生成小分子有机物，污水进入初沉池确保厌氧生物菌种的活性剂数量。出水进入好氧池，利用好氧菌种的作用将小分子有机物进一步降解，混合液在二沉池中进行泥水分离，出水进入排水池，后进入精滤臭氧组合氧化深度处理，最终达标纳管。（）污泥处理与处置：本项目污泥主要分 种，其一是生化剩余污泥，其二是 反应后的混凝污泥。污泥在污泥池中浓缩，然后在污泥泵的作用下进入到污泥脱水机进行脱水。形成的泥饼妥善处置。污泥浓缩池上清液、污泥脱水机压滤液进入到综合调节池中。（）项目运维：在实际工程运行与维护过程中，城市污水处理厂的城市污水中的氮、磷等营养元素一般都能满足微生物的需要，且有过剩。由于本项目废水中缺少微生物新陈代谢必要的氮磷元素，所以需要定期投加额外的营养元素。为了满足微生物生长所需要的营养，碳氮磷比（）以及微量元素（、等），在好氧池添加定量的尿素，当好氧池 约为 ，正常氨氮控制在 以下，本项目主要是降解，可以让氨氮控制在低浓度（低于 ），得以培养出专性降解 的菌群。另外需要定期向生化池投加微量元素，满足微生物的正常生长。图 废水处理工艺流程图.主要构筑物及设计参数主要构筑物包括：隔油集水池、芬顿反应池、综合废水调节池、生化组合池、排水池、精滤臭氧组合塔、污泥池、综合用房、标准排放口等。生产废水蒸发器及配套部分由业主统一购买。.隔油调节池功能说明：去除表面浮油以及大块颗粒物；设计参数：.；数量：座（用 备）；结构：半地下钢砼结 广 州 化 工 年 月构；设备配置：搅拌装置 套，提升泵 台。.芬顿反应池功能说明：汇集蒸发器（单蒸釜）出水，在池内投加芬顿药剂，产生 反应，利用 反应产生的强氧化物破除废水中的难降解基团；设计参数：.；数量：座（用 备）；结构：半地下钢砼结构；设备配置：提升泵 台、排泥泵 台、液位计 套，计 套、搅拌装置 套等。.综合废水调节池功能说明：汇集生产废水和生活污水等，搅拌使其均质均量；设计参数：有效容积 ；数量：座；结构：全地下钢砼结构；设备配置：提升泵 台、液位计 台、搅拌装置 套等。.生化组合池功能说明：按功能分为厌氧反应区和好氧生化区，先厌氧提高可生化性，然后利用 系统分解去除废水中的有机污染物；设计参数：.；厌氧区有效容积 ，好氧区 ；数量：座，含厌氧池、初沉池、好氧池以及二沉池；结构：半地下钢砼结构；设备配置：回转鼓风机 台，.，.；含 厌氧反应区、生化区和沉淀区，内置布水系统、微孔曝气系统、回流系统和出水系统等。.排水池功能说明：收集二沉池出水并提升至精滤臭氧组合塔；设计参数：.；数量：座；结构：全地下钢砼结构；设备配置：含提升泵 台，液位计 台。.精滤臭氧组合塔功能说明：废水精滤后利用臭氧的强氧化性去除废水中的难降解有机物；设计参数：；数量：座；结构：不锈钢；设备配置：臭氧发生装置，规格 ，空气源，含显示仪表，水冷接口等；臭氧投加装置，布水装置，接触装置等；精滤装置 座。.污泥池功能说明：收集初沉池以及二沉池污泥并提升至污泥脱水机；设计参数：.；数量：座；结构：全地下钢砼结构；设备配置：含污泥 台。.综合用房功能说明：含值班室、化验室、风机房和卫生间等；设计参数：.；数量：座；结构：砖混结构。.标准排放口功能说明：将处理完成的废水纳管排放；设计参数：.；数量：座，结构：砖混结构。运行效果该项目经过调试、试运行生产后，期间系统运行稳定且处理效果基本平稳。年 月各主要处理单元平均进出口情况如表，其中，综合废水总排放口中 、石油类 均达到排放标准，设施出口出水水质指标详见表。表 主要处理单元出水平均水质 检测项目主要采样点位检测结果平均值隔油池蒸发一级芬顿反应池二级芬顿反应池厌氧池好氧池精滤臭氧氧化组合塔标准限制 值（无量纲）.悬浮物（）化学需氧量（）石油类（）.废水集中处理运行费用程运行费用主要分为动力费（电费）、人工费、药剂费等。其中，生产废水的蒸发器为主要的耗能设备，综合能耗约 元。其他废水处理部分正常运行负荷为.，换算单位体积废水需要的电耗为.。若电费为.元，则电费为.元.元。废水处理设施维护人员 名，工资约 元 人年，人工费用约为.元 废水。本工程所用药剂常规试剂，费用.元。综上所述，本项目单位体积废水处理总费用为.元。结 语该项目废水成分复杂，采用“隔油蒸发二级芬顿生化臭氧”组合工艺处理该高难度难降解工业废水，经过处理，系统运行稳定，废水处理设施总排口达到排放要求；其中废水处理实施出口对高难度难降解的 去除率达到了 以上，即 ，出水水质达到了纳管排放标准。参考文献 王亚伟，孙维孟，李焕军，等.多级水解絮凝电解预处理高浓度难降解有机硅烷废水研究给水排水，（）：，.殷洪晶，崔康平.微电解 芬顿 蒸发 工艺处理丙硫菌唑农药废水中国给水排水，（）：.任南琪.高浓度难降解有机工业废水生物处理技术关键给水排水，（）：，.许晓明.进水以高浓度工业废水为主的污水处理厂扩建工程设计中国给水排水，（）：.沈浙萍，余志龙，茅宏，等.多级 生物脱氮技术处理高浓度制药废水中国给水排水，（）：.张海燕，刘文聪，姜辉，等.混凝沉淀水解酸化 工艺处理医药废水中国给水排水，（）：.姜鲁，刘宝峰，王乔.臭氧工艺去除化工废水中难降解有机物中国给水排水，（）：.（下转第 页）广 州 化 工 年 月 敷塔管线弹簧支吊架计算在计算敷塔管线弹簧支架热胀位移时，需划分系统的温度梯度，不同的划分方法会产生不同的计算结果。以本塔塔顶管线为例详细分析。计算时，将设备和管道的承重支架处看作固定点，设备和管道均看作向下热胀。若设备温度大于管道温度，则设备热胀量大于管道热胀量，管道上的弹簧支吊架方向向下；若设备温度小于管道温度，则设备热胀量小于管道热胀量，弹簧方向向上。图 二甲苯塔温度梯度计算示意图.一般情况下，设置温度梯度时根据进出设备管口位置将设备划分为若干段，相邻两管口之间的设备段近似看作温度不变，将与此段设备连接的所有管线操作温度的平均值看作设备温度。但此方法并不适用于冷进料（即进料温度低于塔顶油气温度）设备。图 为本文二甲苯塔温度梯度计算示意图。图中可见，两股进料物流温度均低于塔顶油气温度，为冷进料。图中可见第二段设备温度 和第三段温度 均低于塔顶管线温度，若弹簧支吊架需支撑在此二段处，计算所得的弹簧方向向下。但在实际情况中，塔器自下而上温度逐渐降低，塔顶油气温度近似等于第一块塔板温度，不会出现管线温度低于设备温度，计算所得弹簧方向向下的情况。有冷进料的情况时划分设备温度段有两种方法。其一是将冷进料物流和其它温度较高的物流划分在同一段，以此提高该段内管线的平均温度，确保设备温度梯度按下高上低的趋势分布；其二是直接忽略冷进料对设备温度分布的影响，即在取温度平均值时，不将冷进料物流温度计算在内。相比较而言，第一种方法更为精确，但第二种方法计算所得的弹簧热胀量更大，根据计算结果进行弹簧选型能留有更多设计余量。如此虽制造成本略有增加，但从安全性角度而言，对于流量较小的冷进料，第二种方法更好。结 论本文结合具体实例详细阐述了二甲苯塔及其管道的设计方法和考虑因素，在遵循敷塔管线设计原则的基础上，因具备设备温度高口径大的特点也有一定设计特殊性。希望给后来者提供一定借鉴和参考。参考文献 易艳红，孙易辉，易云.二甲苯塔运行故障原因分析及优化广东化工，（）：.幸厚年.大型二甲苯塔的设计与制造中国化工装备，（）：.张德姜，王怀义，刘绍叶.石油化工装置工艺管道安装设计手册第五版北京：中国石化出版社，：.国家市场监督管理总局特种设备安全监察局.全国压力管道设计和审批人员培训教材第四版北京：中国石化出版社，：.中华人民共和国工业和信息化部.石油化工金属管道布置设计规范北京：中国石化出版社，.（上接第 页）周宇，吴松，季久翠，等.电化学臭氧技术处理水中难降解有机污染物的研究进展中国给水排水，（）：.厉鹏远，邱立平，孙绍芳，等.强化传统芬顿 类芬顿氧化效能的研究进展中国给水排水，（）：.周俊强，耿翠玉，赵爱雪.催化臭氧氧化深度处理印染废水中试研究给水排水，（）：.申世峰，李劢，郭兴芳，等.工业集聚区集中污水处理厂难降解有机物高标准深度处理研究给水排水，（）：.尹琪，李孟，郭云川，等.高比例难降解工业废水处理厂生化系统升级改造研究给水排水，（）：.沈哲，吴奇，陈思，等.纳米气浮低温蒸发微电解臭氧化膜过滤处理飞机维修清洗废液研究给水排水，（）：.曾明，孟繁欣，韩爱龙，等.微电解芬顿臭氧催化氧化 活性炭吸附工艺处理化工园区综合废水的中试研究给水排水，（）：.