宋永蓮,劉國(guó)棟,李杰
(安徽萬(wàn)聯(lián)環(huán)??萍脊煞萦邢薰荆不蘸戏?30051)
安徽某太陽(yáng)能光伏公司主要從事多、單晶硅電池片的生產(chǎn),為太陽(yáng)能組件提供產(chǎn)品,生產(chǎn)工序包括清洗制絨、擴(kuò)散、刻蝕、清洗去磷硅玻璃、PECVD和絲網(wǎng)印刷等。該企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水有清洗廢水、堿性廢水、酸性廢水及含氟廢水4種,其排放量分別為4030 m3/d,50 m3/d,40 m3/d 和 60 m3/d。廢水中的主要污染物為堿、酸、氟離子及其他一些有機(jī)物。根據(jù)此廢水化學(xué)成分復(fù)雜,pH值變化大,氟離子濃度高,可生化性較差的特點(diǎn)[1],該公司建立一座污水處理站,對(duì)廢水進(jìn)行分類收集處理后,采用混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化—過(guò)濾工藝處理綜合廢水,工程運(yùn)行一年來(lái),對(duì)有機(jī)物和氟離子的去除效果顯著,出水的COD和氟離子均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)該公司生產(chǎn)規(guī)模并考慮沖擊負(fù)荷,本工程設(shè)計(jì)處理水量為4200 m3·d-1。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)見(jiàn)表1。
表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)
廢水經(jīng)過(guò)系統(tǒng)處理后達(dá)到GB8978—1996一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。出水水質(zhì)要求見(jiàn)表2。
表2 出水水質(zhì)要求
光伏企業(yè)生產(chǎn)廢水處理的難點(diǎn)和重點(diǎn)是去除氟化物和調(diào)節(jié)酸堿廢水的pH值,從而提高廢水的可生化性去除有機(jī)污染物。目前處理的工藝主要有微電解[2]、混凝沉淀、催化氧化[3]、Fenton氧化[4]等處理工藝。本工程結(jié)合企業(yè)自身特點(diǎn),采用運(yùn)行管理難度低、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、運(yùn)行成本低的工藝方案,即根據(jù)廢水特性分類收集,先預(yù)處理后再對(duì)綜合廢水采用混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化—過(guò)濾工藝進(jìn)行處理。具體工藝流程見(jiàn)圖1。
2.1.1 酸堿廢水
高濃度的酸堿廢水每天排放水量不大,但是處理的難點(diǎn)。堿性廢水通過(guò)1#收集池,酸性廢水通過(guò)2#收集池分別收集后,提升至pH調(diào)節(jié)池進(jìn)行中和,通過(guò)中和調(diào)整了廢水的pH值,提高了廢水的可生化性,這樣既提高了處理效果,也節(jié)約了投資。
2.1.2 含氟廢水
圖1 工藝流程圖
高濃度的含氟廢水每天排放水量不大是處理的最大難點(diǎn)。高濃度含氟廢水經(jīng)3#收集池收集后進(jìn)入一級(jí)混凝池,在一級(jí)混凝池內(nèi)通過(guò)投加石灰、PAC和AM等藥劑進(jìn)行混凝沉淀處理,并同時(shí)進(jìn)行pH值調(diào)節(jié),出水進(jìn)入一級(jí)反應(yīng)池進(jìn)行沉淀,上清液進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池。
清洗廢水水量最大,是處理的重點(diǎn)。上述酸堿廢水、含氟廢水經(jīng)分類收集預(yù)處理后進(jìn)入綜合調(diào)節(jié)池,在綜合調(diào)節(jié)池內(nèi)與清洗廢水進(jìn)行均量、均質(zhì)的調(diào)節(jié)后,再進(jìn)入二級(jí)混凝沉淀池。在二級(jí)混凝池內(nèi)通過(guò)投加石灰、PAC和PAM等藥劑和酸堿調(diào)節(jié),出水進(jìn)入二級(jí)沉淀池。二級(jí)沉淀池上清液進(jìn)入生化前調(diào)節(jié)池后,再進(jìn)行酸堿調(diào)節(jié)和投加氮磷,提高廢水的可生化性進(jìn)入水解酸化池。在水解酸化池使污水中的大分子及難降解有機(jī)物發(fā)生水解作用,出水進(jìn)入接觸氧化池。在接觸氧化池內(nèi)大部分有機(jī)物被生物降解,出水自流入二沉池。出水在二沉池進(jìn)行沉淀后,進(jìn)入出水調(diào)節(jié)池進(jìn)行均質(zhì)調(diào)節(jié)并檢測(cè),若已經(jīng)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),則直接進(jìn)入外排;若未達(dá)標(biāo),則通過(guò)生物炭過(guò)濾和pH值調(diào)節(jié)等處理后,達(dá)標(biāo)外排。
含氟廢水一級(jí)沉淀池、綜合廢水二級(jí)沉淀池以及二沉池的污泥均進(jìn)入污泥濃縮池濃縮后,經(jīng)壓濾機(jī)干化后交有資質(zhì)的單位進(jìn)行處理。
收集池。3座,每座收集池有效容積均為50 m3,均內(nèi)設(shè)提升泵2臺(tái)。主要作用是分別收集堿性廢水、酸性廢水和含氟廢水,對(duì)廢水進(jìn)行均量、均質(zhì)。
pH調(diào)節(jié)池。1座3格,每格尺寸為1.5 m×1.5 m×3.0 m,HRT為3.5 h,內(nèi)設(shè)攪拌機(jī)3臺(tái),提升泵2臺(tái)。堿性和酸性廢水在pH調(diào)節(jié)池中進(jìn)行中和反應(yīng),從而調(diào)節(jié)pH值,提高可生化性。
一級(jí)混凝池。1座3格,每格尺寸為1.5 m×1.5m×3.0 m,HRT為4.0 h,內(nèi)設(shè)攪拌機(jī)3臺(tái)。含氟廢水在池內(nèi),通過(guò)投加石灰、PAC和PAM,進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)和混凝反應(yīng),從而降低廢水中的氟離子濃度。
一級(jí)沉淀池。1座,尺寸為2.8 m×2.8 m×4.0 m,表面負(fù)荷為0.32 m3·m-2·h-1,內(nèi)設(shè)中心傳動(dòng)刮泥機(jī)1臺(tái),污泥泵2臺(tái)。主要作用是去除一級(jí)混凝反應(yīng)后形成的礬花,進(jìn)行泥水分離。
綜合調(diào)節(jié)池。1座,有效容積1600 m3,HRT為9.0 h,內(nèi)設(shè)提升泵2臺(tái),空氣攪拌裝置1套。廢水在池內(nèi)經(jīng)充分的混和,起到調(diào)節(jié)水量、均勻水質(zhì)的目的。
二級(jí)混凝池。1座3格,尺寸為4.5 m×4.5 m×4.0 m,HRT為1.0 h,內(nèi)設(shè)攪拌機(jī)3臺(tái)。廢水在池內(nèi)通過(guò)投加石灰、PAC和PAM,進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)和混凝反應(yīng),進(jìn)一步降低氟離子濃度。
二級(jí)沉淀池。1座,?16.0 m×5.0 m,表面負(fù)荷為0.87 m3·m-2·h-1,內(nèi)設(shè)中心傳動(dòng)刮泥機(jī)1臺(tái),污泥泵2臺(tái)。主要作用是去除二級(jí)混凝反應(yīng)后形成的礬花,進(jìn)行泥水分離。
生化前調(diào)節(jié)池。1座,尺寸為15.0 m×10.0 m×4.0 m,HRT為2.5 h,內(nèi)設(shè)提升泵2臺(tái)。廢水在池內(nèi)經(jīng)充分的混和和pH值調(diào)節(jié),去除不利于微生物生長(zhǎng)的污染物,提高可生化性。
水解酸化池。1座2格,每格尺寸為18.0 m×10.0 m×5.0 m,HRT 為 4.6 h,內(nèi)設(shè)填料 540 m3,空氣攪拌裝置1套。主要作用是將難降解的大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物,提高污水的可生化性,有效去除COD和脫氮除磷。
接觸氧化池。1座2格,每格尺寸為20.0 m×10.0 m×5.0 m,HRT 為 5.0 h,內(nèi)設(shè)填料 600 m3,微孔曝氣系統(tǒng)1套,配套羅茨風(fēng)機(jī)3臺(tái)。廢水在池內(nèi)經(jīng)微孔曝氣系統(tǒng)充氧,與長(zhǎng)滿生物膜的填料上,在微生物吸附、降解作用下,去除水中的有機(jī)物。
二沉池。1座,尺寸為?16.0 m×5.0 m,表面負(fù)荷為0.87 m3·m-2·h-1,內(nèi)設(shè)中心傳動(dòng)刮泥機(jī)1臺(tái),污泥泵2臺(tái)。廢水在池內(nèi)進(jìn)行泥水分離,活性污泥部分回流,剩余污泥排入污泥濃縮池。
出水調(diào)節(jié)池。1座,尺寸為12.0 m×10.0 m×5.0 m,HRT為3.0 h,內(nèi)設(shè)提升泵2臺(tái)。主要作用是對(duì)廢水進(jìn)行調(diào)節(jié)。如水質(zhì)已達(dá)標(biāo),可直接外排;如水質(zhì)未達(dá)標(biāo)可回流至綜合調(diào)節(jié)池或提升至生物炭過(guò)濾器進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
生物炭過(guò)濾器。2套,尺寸為?2.5 m×3.8 m,HRT為12 min,配置反沖洗泵2臺(tái)。廢水經(jīng)過(guò)過(guò)濾器后進(jìn)行深度處理,去除的有機(jī)物和色度,起最終出水把關(guān)的作用。
中和池。1座2格,每格尺寸為3.0 m×3.0 m×3.0 m,HRT為15 min。用于調(diào)節(jié)不達(dá)標(biāo)廢水的pH值。
排放池。1座,尺寸為10.0 m×8.0 m×4.0 m,HRT為1.6 h。用于儲(chǔ)存達(dá)標(biāo)外排的廢水。
污泥濃縮池。2座,尺寸為?6.0 m×4.5 m,內(nèi)設(shè)中心傳動(dòng)刮泥機(jī)2臺(tái),污泥泵4臺(tái),壓濾機(jī)2臺(tái)。主要作用是進(jìn)行污泥濃縮,減小污泥含水率。
本工程2012年5月份建成并開(kāi)始運(yùn)行調(diào)試,系統(tǒng)采用24 h連續(xù)運(yùn)行,調(diào)試期約2個(gè)月。
4.1.1 一級(jí)混凝調(diào)試
在一級(jí)混凝調(diào)試運(yùn)行中,由于含氟廢水中氟離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)計(jì)濃度,混凝池池容過(guò)小,反應(yīng)中結(jié)晶體沉淀嚴(yán)重,通過(guò)調(diào)節(jié)投加不同量的酸堿、石灰、PAC和PAM仍無(wú)法正常運(yùn)行,為此重新進(jìn)行施工改造,增大了混凝池池容。采取這一措施后,出水滿足下道工序要求,系統(tǒng)正常運(yùn)行。
4.1.2 二級(jí)混凝調(diào)試
在二級(jí)混凝調(diào)試過(guò)程中,通過(guò)調(diào)節(jié)二級(jí)混凝池?cái)嚢铏C(jī)的轉(zhuǎn)速和藥劑投加量,得出最佳的工藝參數(shù)。經(jīng)過(guò)30 d現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試發(fā)現(xiàn),在加藥量分別為石灰2500 mg·L-1,PAC120 mg·L-1和 PAM15 mg·L-1的加藥量情況下,廢水的氟離子去除率最高,因此確定這個(gè)工況為運(yùn)行工況,并根據(jù)廢水濃度變化做適當(dāng)調(diào)整。
4.1.3 水解酸化和接觸氧化調(diào)試
污泥的培養(yǎng)有連續(xù)培養(yǎng)法和間歇培養(yǎng)法。針對(duì)本工程的特點(diǎn),污泥培養(yǎng)采用連續(xù)培養(yǎng)的方法。水解酸化池和接觸氧化池內(nèi)均注入生活污水或清水,將外接干泥投加于水解酸化池和接觸氧化池。然后往池內(nèi)充滿水,為提高初期營(yíng)養(yǎng)物濃度,可投加一些淀粉和氮磷等,悶曝?cái)?shù)小時(shí),其中水解酸化池將閥門開(kāi)啟到最小狀態(tài)。悶曝?cái)?shù)小時(shí)之后停止曝氣并沉淀?yè)Q水,每天重復(fù)操作。在填料表面有灰色粘稠狀物質(zhì)后,每日少量進(jìn)水并逐漸增大到設(shè)計(jì)水量,當(dāng)接觸氧化池填料上的生物膜達(dá)到1~2 mm厚時(shí),且沉淀池的出水較清澈,可認(rèn)為生物膜的培養(yǎng)基本結(jié)束。調(diào)試期間控制水解酸化池溶解氧DO≤0.5 mg·L-1,接觸氧化池溶解氧DO≥2.0 mg·L-1。
現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)已成功運(yùn)行約1年,廢水處理效果良好,處理后廢水均達(dá)到了GB8978—1996一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求。水質(zhì)監(jiān)測(cè)平均結(jié)果如表3所示。
表3 各單元處理效果
(1)光伏企業(yè)生產(chǎn)廢水生產(chǎn)工序較多,廢水水質(zhì)種類多,成分復(fù)雜且含有濃度氟離子,對(duì)其進(jìn)行分類收集預(yù)處理再綜合處理,可以節(jié)約投資,降低運(yùn)行和維護(hù)成本。
(2)經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)行表明,采用“混凝沉淀—水解酸化—接觸氧化—過(guò)濾”工藝處理光伏企業(yè)綜合廢水,該工藝技術(shù)可靠、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、出水水質(zhì)符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
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