冷棟棟，杜敦勇，鄧無瑕

(濰坊市高密生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心，山東 高密 261500)

0 引言

當(dāng)前我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，工業(yè)生產(chǎn)日益增長的用水需求與水資源短缺已成為各用水企業(yè)關(guān)注的主要問題。為了解決企業(yè)用水緊張，在實現(xiàn)不同生產(chǎn)用水水質(zhì)要求前提下，中水回用不失為一個可能的選擇[1]。本文以高密市某浸膠手套企業(yè)生產(chǎn)廢水的中水回用工程為實例，介紹了以UASB+A/O為主體工藝，末端增加超濾、反滲透等深度處理工藝，實現(xiàn)廢水中水回用，分析研究了中水回用技術(shù)的可行性和實踐性，具有一定的現(xiàn)實意義。

1 企業(yè)概況

1.1 廢水來源

某企業(yè)以浸膠(天然膠乳、丁腈膠乳)手套和一次性丁腈橡膠手套生產(chǎn)為主，其中浸膠手套產(chǎn)品為滿足高品質(zhì)要求，浸膠烘干后需進行泡水處理，為該生產(chǎn)線的主要排水環(huán)節(jié)，個別產(chǎn)品種類需進行噴鹽后泡洗，從而產(chǎn)生部分噴鹽廢水；一次性丁腈橡膠手套廢水產(chǎn)出環(huán)節(jié)主要是前段手模清洗、膠膜泡洗后瀝濾水洗、及氯化后水洗。該種產(chǎn)品對用水水質(zhì)要求較高。浸膠手套廢水產(chǎn)生量約為3 000 m3/d，一次性丁腈橡膠手套廢水產(chǎn)生量約為1 500 m3/d，設(shè)備地面清洗廢水、生活污水等產(chǎn)生量約為500 m3/d。

1.2 廢水水質(zhì)情況

該企業(yè)浸膠手套廢水水溫較低，平均在10 ℃左右，廢水中含油、CODcr濃度較高，可生化性較好；噴鹽線廢水中主要為硫酸鹽，硫酸根濃度約為9 000 mg/L，水溫較低，可生化性較差；一次性丁腈橡膠手套廢水水溫高，平均在45 ℃左右，廢水水質(zhì)較為清澈，CODcr濃度較低，可生化性較好。綜合廢水水質(zhì)水溫約20～30 ℃，CODcr適中，B/C約為0.3，可生化性較好，無毒無害屬中等濃度有機廢水，廢水中硫酸根和硬度較高。廢水水量大，排污點多，水質(zhì)波動較大。

綜合廢水水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 綜合廢水水質(zhì)檢測表

2 主體污水處理工藝選取

2.1 主體工藝流程

企業(yè)建設(shè)1座5 500 m3/d的綜合廢水處理站，采用UASB+A/O為主體工藝，對廢水進行生化處理，達到中水系統(tǒng)進水水質(zhì)要求。主要處理過程為：浸膠手套廢水、一次性丁腈橡膠手套廢水、設(shè)備和地面清洗廢水、生活污水分別經(jīng)廠區(qū)污水管網(wǎng)自流進入機械格柵，此段可去除較大懸浮物，然后經(jīng)過隔油池去除浮油和浮渣。除油后廢水自流進入調(diào)節(jié)池進行均質(zhì)混合，經(jīng)泵提升至溶氣氣浮機，投加PAC、PAM進行混凝沉淀去除水中的懸浮物。隨后，廢水進入配水井，經(jīng)提升泵將進入UASB厭氧反應(yīng)器，該段可降解去除廢的大部分有機物，然后經(jīng)沉淀進入AO池，該段可將UASB未降解有機物進一步降解，同時進行硝化和反硝化去除氨氮和總氮。在此環(huán)節(jié)，配水井出水設(shè)置了超越管直接提升至AO池，用來補充碳源，并根據(jù)實際進水情況適時調(diào)整水量。出水經(jīng)二沉池泥水分離后進入絮凝沉淀池，通過投加PAC、PAM對二沉池未沉淀的活性污泥碎塊和懸浮物進行去除，絮凝沉淀池為污水處理系統(tǒng)的保安工藝可進一步保障出水達標(biāo)。

污水處理站主體工藝流程圖如圖1所示。

圖1 污水處理站主體工藝流程圖

2.2 核心工藝介紹

該企業(yè)污水處理站生化工藝部分主要為UASB厭氧工藝和A/O工藝，對處理高濃度有機廢水優(yōu)勢明顯。

(1) UASB厭氧反應(yīng)器

UASB厭氧反應(yīng)器的主要機理是通過水解和非水解作用對生化降解較難的大分子有機物進行降解，通過開環(huán)、斷鍵、裂解、基團取代、還原等作用將其分子結(jié)構(gòu)改變，從而使復(fù)雜的難生化降解的有機物分子轉(zhuǎn)化成可生化降解和易生化降解的有機物，最后進一步降解為二氧化碳、甲烷等小分子物質(zhì)。UASB厭氧反應(yīng)器由進水系統(tǒng)和配水系統(tǒng)、反應(yīng)器的反應(yīng)區(qū)、固液氣三相分離器和沼氣收集利用系統(tǒng)組成[2]。廢水由UASB反應(yīng)器的底部向上通過厭氧污泥床，廢水中的有機物與污泥中的微生物充分接觸，在厭氧條件下進行分解，轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣氣泡在上升過程中不斷聚合增大，與污泥床接觸形成稀薄的懸浮污泥，與水上升進入固液氣三相分離器。三相分離器把氣體、液體、固體三者進行有效的分離，是整個UASB裝置最核心及最至關(guān)重要的部件[3]。在分離器中，泥水混合物上升時撞擊到反射板形成污泥絮體脫氣，然后穿過水層上升到氣室，通過沼氣收集利用系統(tǒng)的導(dǎo)管導(dǎo)出；固液混合物經(jīng)反射進入分離器的沉淀區(qū)，污泥經(jīng)絮凝顆粒變大，沉降至反應(yīng)器斜壁滑回厭氧區(qū)；固液分離后的出水經(jīng)溢流堰上部溢出，排出反應(yīng)器。

(2) A/O工藝

A/O工藝即缺氧-好氧活性污泥法，是連續(xù)進水、連續(xù)排水的缺氧反應(yīng)池與好氧反應(yīng)池分別獨立的活性污泥系統(tǒng)，它除了使有機污染物得到降解，還具有脫氮除磷功能。一般缺氧池位于好氧池前，實現(xiàn)前置反硝化工藝，通過將好氧池出水回流至缺氧池前端，在缺氧條件下，利用異氧菌的反硝化作用將水中的硝態(tài)氮還原為分子氮。回流比的大小直接影響到反硝化脫氮的效果，適當(dāng)增大回流比可以使系統(tǒng)的脫氮率得以提高[4]，但過大可能造成缺氧池的富氧化，破壞反硝化環(huán)境，降低反硝化率。

2.3 生化系統(tǒng)處理效果

經(jīng)生化系統(tǒng)處理后，該企業(yè)出水CODcr濃度低于50 mg/L、NH3-N濃度低于5 mg/L、總氮濃度低于15 mg/L，可穩(wěn)定滿足下一階段中水回用系統(tǒng)進水水質(zhì)要求。工程運行監(jiān)測數(shù)據(jù)如表2所示。

3 中水回用處理工藝選取

3.1 中水回用工藝流程

該企業(yè)選取的中水回用工藝主要為預(yù)處理裝置和反滲透裝置。預(yù)處理主要目的是進一步去除水中的色度、濁度、非溶性膠體、微細有機質(zhì)等對后續(xù)反滲透運行有影響的雜質(zhì)，該工段主要包括：絮凝加藥裝置、殺菌加藥裝置、多介質(zhì)過濾、超濾等。該企業(yè)絮凝劑采用聚合氯化鋁，其優(yōu)點是絮凝體形成快、絮塊大、沉降速度快，還有脫色、滅菌、除臭等作用；殺菌劑選用次氯酸鈉，它不僅能殺死廢水中大部分細菌，還可以通過將Fe2+氧化成Fe3+而沉淀后去除。經(jīng)過加藥處理后的水中含有死亡細菌、微生物、沉降物、懸浮顆粒等雜質(zhì)，通過多介質(zhì)機械過濾器來濾除，該工段過濾器選用石英砂和無煙煤兩種不同比重和粒徑的濾料，粒徑自上而下逐級分配，經(jīng)過深層過濾，可增大過濾層的截污能力，保證出水濁度小于1NTU, SDI小于3，滿足下階段超濾的進水要求。超濾裝置主要分離廢水中非溶解性的有機物、膠體、毫米級的絮體、細菌、病毒及微生物等，為后續(xù)反滲透建立絕對屏障。本工藝設(shè)置2套超濾裝置，每套處理水量為115 m3/h，采用全流過濾、頻繁反洗的全自動連續(xù)運行方式，當(dāng)進水水質(zhì)變差時可方便地轉(zhuǎn)化成錯流過濾模式。

反滲透裝置是中水回用系統(tǒng)的核心，其原理是通過一定的壓力將廢水中的溶劑通過反滲透膜進行分離，由于它和自然滲透的方向相反，故稱反滲透[5]。反滲透裝置可以去除廢水中的離子級物質(zhì)及分子量很小的有機物，例如病毒、細菌等，可廣泛應(yīng)用于鋼鐵、化工、電廠、醫(yī)藥用純水、飲用水等領(lǐng)域。該反滲透裝置前端裝有還原劑加藥裝置和阻垢劑加藥裝置，還原劑采用的是亞硫酸氫鈉，可去除水中的余氯以防止損傷反滲透膜，而阻垢劑采用的是高效專用阻垢劑，可提高水中難溶物質(zhì)的飽和度，使其離子濃度積小于其平衡常數(shù)，從而防止反滲透膜濃水側(cè)產(chǎn)生結(jié)垢。反滲透裝置在運行過程中，反滲透膜會受到一些微量的無機鹽垢、微生物、金屬氧化物、膠體等的污染或阻塞，為恢復(fù)反滲透膜性能，需定期進行化學(xué)清洗，該系統(tǒng)配套反滲透清洗裝置。

中水回用工藝流程圖如圖2所示。

圖2 中水回用工藝流程圖

3.2 中水回用系統(tǒng)處理效果

經(jīng)中水回用系統(tǒng)處理后，該企業(yè)中水出水CODcr濃度低于15 mg/L、NH3-N濃度低于1 mg/L、總氮濃度低于3 mg/L，可穩(wěn)定滿足該企業(yè)生產(chǎn)用水水質(zhì)要求。工程運行監(jiān)測數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 中水回用系統(tǒng)出水水質(zhì)監(jiān)測表

表3 中水回用系統(tǒng)出水水質(zhì)監(jiān)測表

4 結(jié)語

高密市某浸膠手套企業(yè)通過采用以UASB+A/O為主體的污水處理工藝，末端增加預(yù)處理+反滲透為主體的污水深度處理裝置，實現(xiàn)了廢水50%以上的中水回用，穩(wěn)定滿足于企業(yè)自身生產(chǎn)用水水質(zhì)要求，降低了企業(yè)的取水總量。中水回用技術(shù)的實用性和可行性在該企業(yè)得到驗證，取得較好的經(jīng)濟和社會效益。