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危险废物处置场污水处理工艺设计探索

 论文栏目:工艺设计论文     更新时间:2017/5/17 15:50:53   

【摘要】针对污水来源及水质特点,将不同水质污水分开收集,分开处理,处理后出水水质达到GB/T19923—2005城市污水再生利用工业用水水质中规定的标准后回用,实现污水零排放。

【关键词】危险废物;污水处理;NF/RO;零排放

由于危险废物具有有毒性、易燃易爆性、腐蚀性、反应性、传染性等危险特性[1],其流失和不合理处置对环境和人民群众的身心健康将造成严重的危害和潜在威胁。根据国内外危险废物综合处置场的运行实践,危险废物主要采用的处理工艺有:①物理/化学处理;②稳定化/固化处理;③焚烧处理;④安全填埋处理。每种工艺产生的污水水质差异很大,加上处理的危险废物种类繁多,造成危险废物综合处置场污水具有水质水量变化大、污染物成分复杂、处理难度大的特点,而目前国内环评对于危险废物处置项目的二次污染处理要求越来越严,且危废处理项目选址一般远离市区,靠近人烟稀少的山区,附近没有接纳污水的市政管网,造成危险废物综合处置场污水处理零排放的呼声越来越高。笔者以国内某危险废物处置场污水处理工程为例,从污水水质、处理工艺及污水处理零排放等方面进行分析和探讨,以期为同类项目的建设提供借鉴和参考。

1污水来源及污水水质

1.1污水来源及污水特点分析

危险废物综合处置场产生的污水主要由工艺排水(焚烧工艺排水、物化工艺排水及安全填埋场的渗沥液)、冲洗排水(冲洗地面、车辆、收集容器)、化验排水、初期雨水以及生活污水等组成。1)焚烧工艺排水:焚烧工艺主要处理废矿物油、有机溶剂等热值较高的危险废物以及含可燃成分较多的废渣等,其排水主要来自于湿法脱酸洗涤塔排水,还有部分来自于刮板出渣机排水、锅炉排污以及软化水站排污等,该工艺排水主要含较高浓度盐分,以及部分COD、BOD。2)物化工艺排水:物化工艺主要处理含重金属废液、废酸、废碱、废乳化液以及含氰废液等含水率高,热值低,不能直接填埋的危险废物,其排水主要来自于氧化、还原、中和等物化反应后的废水,该工艺排水含高浓度的COD、BOD和盐分,以及部分废油类污染物。3)安全填埋场渗沥液:安全填埋场主要接纳热值比较低的,不适宜采用其他方式处理的废物。以及焚烧工艺产生的废渣,固化工艺产生的固化块等。填埋场渗沥液污染物浓度较高,主要为COD、重金属等。4)收集容器冲洗水:危险废物运输车辆卸料后容器必须冲洗才能再次使用。冲洗容器废水中主要含有石油类、悬浮物、重金属、有机物等。5)洗车废水:由于危废运输均是采用桶装容器运输,车辆比较干净,洗车废水含少量悬浮物。6)地面冲洗水:生产中的污染物抛洒、泄露和烟气污染物在车间内的沉降,车间地面冲洗排水含有部分悬浮物和少量重金属。7)化验排水:由于化验室的特点,造成此部分水量复杂多变,污染物浓度较高,废水中的污染物主要为COD、重金属、石油类、病毒性物质等。8)初期雨水:根据相关规范,处置场初期雨水须经过处理才能外排。在厂内设置初期雨水收集池,雨水收集后送污水处理站处理达标后才能外排。该部分污水含有部分悬浮物和少量重金属。9)生活污水:场内与生产无关的排水,包括食堂、办公、淋浴、宿舍、厕所排水。主要污染物为有机污染物,这部分废水适宜于生物降解。

1.2污水水质预测

由于危废处理工艺不同,所产生的污水水质差异较大,不同来源的污水水质预测如表1所示。2污水处理工艺的确定危废处置场污水水质复杂,除含有有机物外,还含有重金属离子,采用单一的生化处理工艺很难处理达标。目前国内典型的危废处置场污水处理工艺有:①气浮+氧化还原+曝气生物滤池+砂滤/活性炭过滤器[2];②气浮+氧化还原+膜生物反应器[3]。上述2种典型工艺在国内均有运行案例,处理出水均能达到相应的排放标准。但是随着危废种类的日益增多,产生的污水含盐量增加,如焚烧工艺产生的排水TDS高达18000mg/L,如要达到回用水标准,后端须增加深度处理工艺———NF/RO。采用NF/RO深度处理工艺,能够确保处理出水达到回用水标准,但是又产生了难以处理的浓缩液。浓缩液处理目前在国内尚无成功运行案例,并且处理运行费用及总投资较高。根据危废处置场的用水特点,固化工艺用水对水质要求不高,可采用浓缩液,但是用水量不大,因此工艺设计时必须尽量减少浓缩液的产生量。通过危废处置场污水来源及水质分析可以看出,有机物浓度及含盐量均较高的污水只有焚烧排水、物化排水、填埋场渗沥液以及收集容器冲洗排水,其他废水如地面冲洗水、初期雨水等有机物和含盐量均较低。如果将所有污水统一收集,统一处理,势必增加污水处理总投资和浓缩液产生量。为了尽量减少项目总投资和浓缩液产生量,针对不同水质污水分开收集,分开处理,尽量减少NF/RO进水量,进而减少浓缩液产生量。根据污水来源及水质将整个污水系统分3套工艺线处理。第1套工艺系统处理填埋场渗沥液、物化、焚烧、收集容器冲洗、化验排水,第2套工艺系统处理洗车排水、地面冲洗排水以及初期雨水,第3套工艺系统处理生活污水。3套处理工艺流程如图1所示。填埋场渗沥液、物化、焚烧、收集容器冲洗、化验排水首先进入调节池,经均和水质水量后进入气浮池去除油类和悬浮物,然后由泵送入还原反应池、中和反应池和絮凝沉淀池,依次投加HCl、FeSO4、NaOH、PAC、PAM,去除六价铬和其他二价金属离子,以及SS和色度。沉淀后出水由泵送入内置式MBR系统,MBR系统由缺氧池、好氧池和超滤膜池3格组成,去除可生化降解有机物,用膜分离技术(超滤)替代了常规生化工艺的二沉池,实现固液分离。MBR系统出水经过NF/RO系统进一步去除有机物及溶解性总固体,处理出水进入回用水池,经过消毒后回用,NF/RO浓缩液回用到固化车间用水点。该条工艺系统物化处理单元工作时间每天8h,生化处理单元工作时间每天24h。洗车废水、地面冲洗排水首先也进入调节池,经均和水质水量后由泵送入还原反应池、中和反应池和絮凝沉淀池,依次投加HCl、FeSO4、NaOH、PAC、PAM,去除六价铬和其他二价金属离子,以及SS和色度。沉淀后出水送入砂滤器,进一步去除SS和色度后进入回用水池,加氯消毒回用。该条工艺系统正常情况下工作时间每天2~4h,在有初期雨水情况下,工作时间每天24h。生活污水经过化粪池后进入集水井,通过泵提升至生活污水一体化处理设施去除大部分有机物,处理出水经过混凝沉淀过滤后进入回用水池,加氯消毒回用。

3污水处理工艺设计

3.1污水量

国内某危险废物处置场危废处理工艺主要有焚烧、物化、填埋以及固化。其污水产生量如表2所示。按照第3节污水分系统处理的原则,第1套工艺系统处理水量60m3/d,第2套工艺系统处理水量20m3/d(有初期雨水时182m3/d),第3套工艺系统处理水量8.0m3/d。

3.2主要建(构)筑物及设计参数

1)调节池:调节池设2座,停留时间为24h,有效容积分别为70m3和25m3,材质为钢筋混凝土,内衬玻璃钢。池内各设1台潜水搅拌机,N=1.5kW;1台宽为0.6m的回转式格栅除污机,N=1.5kW;2台潜水泵(1用1备),Q=10m3/h,H=18m,N=1.5kW。2)气浮池:采用1台钢制CAF涡凹气浮没备,处理能力为10m3/h,长为3.05m,宽为1.23m,有效水深为1.23m,材质为钢衬PE。3)还原反应池:还原反应池设2座,材质为钢筋混凝土,内衬玻璃钢,反应时间按30~60min计,有效容积为4.5m3,池内各设搅拌机1台,N=4.0kW。4)中和反应池:中和反应池设2座,材质为钢筋混凝土,内衬玻璃钢,反应时间按30~60min计,有效容积为4.5m3,池内各设搅拌机1台,N=4.0kW。5)混合反应池:混合反应池设2座,材质为钢筋混凝土,内衬玻璃钢,反应时间按小于30min计,有效容积为2.85m3,池内各设搅拌机1台,N=4.0kW。6)絮凝沉淀池:絮凝沉淀池设2座,采用斜板沉淀池,材质为钢筋混凝土,内衬玻璃钢,沉淀池表面水力负荷1.0m3/(m2•h),每座沉淀池分2格,每格尺寸2.0m×2.0m×3.3m,其中泥斗深度1.4m,斜板净距80mm,斜板长度1.0m,水平倾角为60°。7)中间水池:中间水池设3座,分别用于储存第1套和第2套工艺系统絮凝沉淀池出水,以及生化池出水,有效容积均为48m3,材质为钢筋混凝土,内衬玻璃钢,每座中间水池配套干式泵2台(1用1备),Q=10m3/h,H=18m,N=2.2kW。干式泵放置于污水处理车间。8)内置式MBR系统:内置式MBR系统由缺氧池、好氧池及MBR膜池组成,污泥浓度6~8g/L,污泥产率系数0.25kg,混合液回流比200%~500%[4],水力停留时间缺氧池为1d,好氧池3d,缺氧池,好氧池及MBR膜池有效容积分别为49、210、56m3,缺氧池内设1台潜水搅拌机,N=1.5kW,好氧池内设曝气器90套,MBR膜池内设22支浸入式膜组件,单支膜面积22m2,超滤膜通量采用11L/(m2•h),配套鼓风机2台(1用1备),Q=8.37m3/min,H=5m,N=11kW,回流泵1台,Q=20m3/h,H=10m,N=1.0kW。9)NF/RO系统:NF膜和RO膜设计膜通量均为15L/(m2•h),经计算过滤所需膜面积185m2,采用5支NF膜和RO膜,单膜面积均为37m2/支。10)砂滤器:选用2台钢制过滤器,采用石英砂滤料,尺寸覫1200mm×2400mm(有效高度),过滤面积1.13m2。11)生活污水一体化处理设施:选用1台半地下式生活污水一体化处理设施,Q=10m3/h,功率(4.0+1.1)kW,材质Q235A和玻璃钢复合结构。12)污泥池:污泥池有效容积48m3,材质为钢筋混凝土,内衬玻璃钢,池内设1台潜水搅拌机,N=1.5kW。配套气动隔膜泵2台(1用1备),Q=10m3/h,H=50m,板框脱水机1台,过滤面积50m2,N=4.0kW。13)回用水池:回用水池有效容积105m3,材质为钢筋混凝土,内衬玻璃钢,配套回用水泵2台(1用1备),Q=18m3/h,H=30m,N=3.0kW(变频控制),二氧化氯发生器1套,Q=100g/h,N=0.5kW。14)浓缩液池:浓缩液池有效容积48m3,材质为钢筋混凝土,内衬玻璃钢,配套浓缩液泵2台(1用1备),Q=6m3/h,H=30m,N=1.5kW。15)污水处理车间:污水处理车间平面尺寸为35.20m×10.80m,层高5.40m,框架结构。主要包括NF/RO膜车间、污泥脱水机房、鼓风机房及泵房、消毒间、加药间、配电间、控制室、值班室等。工程设计中将还原反应池、中和反应池、混合反应池以及絮凝沉淀池合建,将中间水池、MBR池、污泥池、回用水池以及浓缩液池合建,以节省占地,使污水处理站布局更加紧凑合理。

4回用水及浓缩液去向

采用上述工艺处理后的废水,出水水质可达到GB/T19923—2005城市污水再生利用工业用水水质中规定的标准,回用水可用于场区内冲洗地面,汽车及收集容器,浇洒道路,绿化,焚烧工艺湿法脱酸洗涤塔用水等,浓缩液回用于固化车间用水,实现污水处理零排放。

5结论

1)根据危废处置场污水来源及水质特点,将不同水质污水分开收集,分开处理,尽量减少NF/RO进水量,进而减少浓缩液产生量。2)采用3套处理工艺系统确保污水处理出水水质达到GB/T19923—2005要求。3)处理达标后出水回用于场区冲洗地面,汽车及收集容器,浇洒道路,绿化,焚烧工艺湿法脱酸洗涤塔用水等,浓缩液回用于固化车间用水,真正意义上实现污水处理零排放。

参考文献:

[1]谢亨华,邓志文,魏娜.工业危险废物处理与处置工程的设计实践[J].有色冶金设计与研究,2003,24(3):78-81.

[2]王琦,刘淑玲,黄之全.危险废物处置场的废水处理工程设计[J].中国给水排水,2007,23(22):35-37.

[3]马东兵,岳峥,曲卫国,等.气浮/还原/絮凝沉淀/MBR/炭滤处理危废处置废水[J].中国给水排水,2013,29(12):86-88.

[4]叶雅丽,尹爱琼,陈举烽,等.氧化还原+生化处理工艺处理危险废物处置场废水[J].环境工程,2014,32(S):141-143.

作者:红丽 丁西明 单位:中国城市建设研究院有限公司天津分院

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