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广西年产15万吨PET再生塑料加工废水处理工程设计方案

工程概况

  本处理工程的废水为塑料再生清洗废水。再生塑料是指通过预处理、熔融造粒、改性等物理或化学的方法对废旧塑料进行加工处理后重新得到的塑料原料,是对塑料的再次利用。废塑料的回收再利用是资源型环保产业和循环经济的一部分,但不可忽视的是,废塑料回收、再生过程中,会对环境产生不良影响。塑料的再生主要有选料、粉碎、洗料、冷却等工序。再生塑料业的水污染主要在粉碎清洗工序。清洗废水中含有碱、磷、有机物、油脂物质和悬浮物等污染物,其污染物一部分来源于清洗剂,一部分来源于瓶上原带的杂质和污渍。

  塑料清洗剂,其主要作用是去除塑料片上的油、胶等难以去除的污渍。主要成分为表面活性剂。目前我国生产的表面活性剂多属于阴离子表面活性剂。阴离子表面活性剂在水中解离后,生成亲水性阴离子。如脂肪醇硫酸钠在水分子的包围下,即解离为ROSO2-O-和Na+两部分,带负电荷的ROSO2-O-,具有表面活性。阴离子表面活性剂分为羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐和磷酸酯盐四大类,具有较好的去污、发泡、分散、乳化、润湿等特性。广泛用作洗涤剂、起泡剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。

  阴离子表面活性剂以直链烷基苯磺酸钠(LAS)为主。LAS不是单一的化合物,可能包括具有不同链长和异构体的几个或全部有关的26个化合物。由于LAS含有苯核,在环境中不易被完全降解。LAS在河水中15天的消失百分率为100%,在海水中14天为97%。经研究,LAs生物降解的机理是烷基链的甲基的氧化、β-氧化、芳香环的氧化降解和脱磺化。LAS属于生物难降解物质,在我国环境标准中把它列为第二类污染物质。

  表面活性剂被使用后最终大部分形成乳化胶体状物质随着废水排入自然界,其首要污染物LAS进入水体后,与其他污染物结合在一起形成具有一定分散性的胶体颗粒,对工业废水和生活污水的物化、生化特性都有很大影响。阴离子表面活性剂具有抑制和杀死微生物的作用,而且还抑制其他有毒物质的降解,同时表面活性剂在水中起泡而降低水中复氧速率和充氧程度,使水质变坏,若不经处理直接排入水体,将造成湖泊、河流等水体的富营养化问题;LAS还能乳化水体中其他的污染物质,增大污染物质的浓度,提高其他污染物质的毒性,而造成间接污染。此外,相当一部分表面活性剂使用后直接被遗弃到水环境系统中,严重影响了周围生态系统的平衡发展。由此可见,该类废水若不加以处理,必定会对环境造成了污染。

  该污水处理项目土建工程本来已经由某设计单位进行设计并已经完成了部分工作量,因污水设计水质发生变化,业主单位委托我司根据新的水质条件和现场条件重新进行设计。

  受业主委托,根据企业的现状和对污水处理的要求以及地方政府有关法律法规,我司对现有工艺进行改造,编制了如下技术方案。

  结合废水水质特征及现场条件,并经多方面考虑,我司拟采用“格栅井→集水井→中和池→沉砂池→调节池→反应池1→初沉池→预酸化池→中转池→UASB池→多级接触氧化池→反应池2→终沉池”处理工艺。


设计进水水量水质

1、废水水量

  设计水量为800t/d,设计污水站为连续24小时运行,且考虑到进水水量的变化系数,本工程设计水量取40t/h。

2、设计水质

进水水质如下:  表1  进水水质标准           单位:mg/L(PH除外)

项目PHCODcrBOD5SS温度氨氮阴离子表面活性剂(LAS)
出水水质
10-12100003500300040-60100100


污水处理排放标准

  根据业主的要求,处理后出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准,其具体排放浓度限值如下:

                    表2  出水水质排放标准           单位:mg/L(PH除外)

项目PHCODcrBOD5SS温度氨氮阴离子表面活性剂(LAS)
出水水质
6-9100307050155.0


工艺设计分析

  塑料再生废水主要为表面活性剂废水,废水中COD、BOD、SS等指标浓度较高,属于高浓度有机废水,具有以下特点:

  (1)废水中含有较高浓度的悬浮物,其中既有无机物,也有有机物,还含有部分容易沉积的泥沙,必须对悬浮物进行分类处理,不能混合处理。

  (2)污水呈弱碱性,pH为10-12,对金属材质有一定的腐蚀性,选用设备和管道时必须考虑耐腐蚀问题。我司建议污水自集水池提升泵之后马上进行中和处理,后续设备可不用考虑碱性条件下的腐蚀问题,降低工程投资。

  (3)温度高达40-60度,选用设备和管道时须考虑温度影响.

  (4)废水成分复杂,废水中除了含有表面活性剂和其乳化携带的胶体污染物外,还含有助剂、漂白剂和油类物质等;废水中的LAS以分散和胶粒表面吸附两种形式存在。

  (5)废水中的表面活性剂会造成水体起泡、产生毒性,且表面活性剂在水中起泡会降低水中的复氧速率和充氧程度,使水质变坏,影响水生生物的生存,使水体自净受阻。此外它还能乳化水体中其他的污染物质,增大污染物质的浓度,造成间接污染。

  LAS为该类废水首要污染物,消除或降低其活性,是处理此类废水中首先需要考虑的,同时考虑降低废水的COD,BOD。废水中LAS的去除可以有两种途径:一是将LAS从废水中转移或富集出来;二是将LAS彻底氧化分解,转化为无害物质,消除LAS的毒害作用。

  生物法可直接处理偏碱性的表面活性剂废水,设备简单,处理能力大,经处理的出水符合排放要求,因而在我国得到了广泛应用。实际应用时一般需要辅助以其他处理技术以得到更好的处理效果。

  由于此废水中含有较高的LAS和COD,且LAS在曝气处理时易产生大量的泡沫,影响氧传递效率,因此在好氧处理前,需运用其他方法进行预处理。结合我司类似项目工程经验,决定采用“沉砂+混凝沉淀+厌氧”方法对该废水进行预处理,有效地降低LAS含量与COD,再进行生物降解。


污水处理工艺流程

  结合废水水质特征及现场可利用的条件,我司选用“沉砂池→调节池→反应池1→初沉池→预酸化池→中转池→UASB池→多级接触氧化池→反应池2→终沉池”处理工艺。


工艺说明

  废水进入格栅井,通过井内的格栅,去除废水中的粗大粒杂物后自流至收集井。再通过泵将收集井中的废水提升至中和池,因废水呈碱性,需在此进行中和处理,中和后的污水自流到沉砂池,除去容易沉淀的无机颗粒后自流进入调节池。调节池的作用是均化水质、均匀水量,并储存污水,以防止突发事件的发生,保证后续处理工艺稳定连续运行。调节池出水泵入至反应池1,向其中投加药剂,和污水中的大量悬浮物反应生成容易沉淀的污泥。后进入初沉池进行泥水分离,然后自流入预酸化池。污泥则输送至污泥池。在水解酸化菌作用下去除部分污染物并将大分子难降解有机物分解成小分子有机物,便于后续UASB池中的产甲烷菌利用,还避免了污水中的有毒有害物质对产甲烷菌的毒害。预酸化池出水自流入中转池,然后用泵将污水提升至UASB池,在产甲烷菌作用下,将污水中的大部分有机物分解成二氧化碳和甲烷。然后自流入多级接触氧化池,污水经过多级接触氧化池,通过鼓风曝气,进一步去除废水中大部分污染物质。接触氧化池出水进入反应池2,最后经终沉池沉淀分离,出水自流入标准排放口达标排放。终沉池污泥回流至水解酸化池和一级接触氧化池,剩余污泥排至污泥池。


预计处理效

采用以上工艺以及设计参数,预计出水水质如下:

表5-1:预计出水水质

项目出水CODcr(mg/l)
混合废水进水10000
初沉池7500
预酸化池出水6700
UASB反应池出水750
多级接触氧化池/生化沉淀池120
终沉池
85
砂滤罐55
氧化池45
出水标准≤100
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