增塑劑生產廢水處理工程設計

徐 良

（中檢集團理化檢測有限公司，上海 200436）

增塑劑生產廢水處理工程設計

徐 良

（中檢集團理化檢測有限公司，上海 200436）

某增塑劑企業生產廢水的產生量為300m3/d，該廢水具有CODCr濃度高、可生化性較差、污染物質相對分子量大、結構復雜等特點。工程設計采用以氣浮、水解酸化、UASB、CASS為主體的處理工藝，文章介紹了各處理單元主體構筑物的設計參數。在進水CODCr、NH3-N平均質量濃度為8775.5mg/L和115.5mg/L的情況下，經過該工藝處理后，出水CODCr、NH3-N平均質量濃度為438.3mg/L和17.7mg/L，穩定達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）三級標準要求。

增塑劑生產廢水；氣??；水解酸化；上流式厭氧污泥床反應器；循環活性污泥工藝（CASS）

1 前言

增塑劑，也稱為塑化劑，是工業上被廣泛使用的高分子材料助劑。目前我國增塑劑總產能超過400萬噸/年，生產能力位居世界第一。根據化學結構不同，增塑劑主要分為鄰苯二甲酸酯類、脂肪族二元酸酯類、磷酸酯類、聚合型增塑劑、苯多酸酯類、環氧化合物、多元醇酯類和含氯化合物等[1]。增塑劑生產過程中產生大量高濃度廢水，其廢水成分復雜，化學需氧量（COD）高，處理難度大，含有大量無機鹽、芳香族有機物、高分子化合物，色度和有機物濃度高[2]。且此類廢水具有較高的毒性，若直接排放將會對環境造成嚴重影響；同時，由于這些污染物質相對分子量大，結構復雜，且含苯環結構，難以生化處理，因此增塑劑廢水的處理是增塑劑行業發展中一個非常棘手的問題[3]。

某增塑劑生產企業的廢水處理工程于2016年初建成并投入運行，該工程建設處理規模為300m3/d，設計出水水質要達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）三級標準的要求。該工程設計采用以氣浮、水解酸化、UASB、CASS為主體的處理工藝，經過近8個月的工藝設計、設備安裝及工藝調試，現全套廢水處理工程運行正常，出水穩定達到設計排放標準要求。

2 設計進出水水質

該工程的廢水來源主要是增塑劑水洗工段廢水、壓濾脫水、真空排水、閃蒸排水、精餾排水、廢催化劑再生廢水及廢吸附劑再生廢水等。廢水中的主要污染物包括醇、鄰甲酸、鄰苯二甲酸酯（DOP）、動植物油等，有機物成分復雜，間歇性排放，水力負荷波動較大，具有增塑劑廢水的典型特點。設計進出水水質見下表。

設計進出水水質表

3 處理工藝

3.1 工藝確定

該工程增塑劑廢水設計進水水質CODCr為8000～10,000mg/L，B/C約為0.25，CODCr濃度高，可生化性差，屬于難生物降解廢水。目前，國內對這類廢水一般采用一級物化處理，二級生化處理[4]。

該廢水主要去除的污染因子除了有機物（CODCr）外還有NH3-N及動植物油等，在設計選擇工藝時考慮了以下問題：1）該廢水間歇性排放，水力負荷波動較大，所選工藝必須具有一定的抗沖擊負荷能力；2）設計水質CODCr為8000～10,000mg/L，廢水的CODCr濃度較高，所選工藝必須考慮加強有機物去除；3）廢水中有一定的動植物油，必須考慮對動植物油的去除；4）廠區可使用的面積有限，水處理構筑物占地面積不能太大。所以，處理工藝的選擇在結合該行業廢水的典型特點和成熟處理技術時，還要考慮廢水的特殊性以及適用性。

綜合以上分析，該工程設計借鑒同類增塑劑項目廢水處理設計實例，采用“氣浮+水解酸化+UASB+CASS”為主體的處理工藝，工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程圖

廢水經過格柵攔截去除廢水中的大顆粒物質及漂浮物后進入調節池。設置旁路管道連接事故池，對生產事故情況下排放的高濃度廢水進行暫存并少量泵入調節池與廢水混合，避免對后續生化處理系統進行沖擊，造成生化處理系統癱瘓。

生產廢水在調節池內調節水質和水量，調節池的廢水經加壓水泵打入壓力溶氣罐，隨回流澄清液加壓打入氣浮池，并加入PAC和PAM混凝劑，達到有效去除動植物油脂類物質的目的。氣浮池出水自流入水解酸化池，利用廢水中的原位微生物，通過兼氧微生物的水解、酸化作用，使分子結構發生改變（斷鍵、開環、還原、裂解基團取代等），將廢水中的大分子、難生物降解的有機物水解轉化成小分子、易生物降解的溶解性有機物，提高廢水的可生化性，并去除部分COD、BOD，在一定程度上起到均化水質的作用。水解酸化池出水經泵提升至UASB厭氧反應器，通過厭氧顆粒污泥的降解和轉化，將廢水中的大部分有機質降解為CH4、CO2、H2O或轉化為細胞體，有效降低廢水的COD指標。UASB出水自流至CASS池，在預反應區內，活性污泥中的微生物通過酶的快速轉移機理，迅速吸附廢水中大部分可溶性有機物，經歷一個高負荷的基質快速積累過程，這對進水水質、水量、pH值及有毒有害物質起到較好的緩沖作用，同時抑制絲狀菌的生長，可有效防止污泥膨脹，隨后在主反應區經歷一個較低負荷的基質降解過程。CASS工藝集反應、沉淀、排水功能于一體，污染物的降解在時間上是一個推流過程，而活性污泥微生物則處于好氧、缺氧、厭氧的周期性變化，氧濃度梯度大、轉移效率高，生化反應推動力大，有機物去除率高，有效降低CODCr；在好氧條件下通過硝化細菌的作用將廢水中的氨氮轉化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，從而達到對NH3-N的去除，CASS上清液經過潷水器后達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）三級標準要求后納管排放。

氣浮池浮渣和UASB及CASS的剩余污泥在污泥濃縮池內經重力濃縮后，由污泥泵送入污泥脫水機進行脫水，產生的泥餅外運處置。污泥濃縮池的上清液和污泥脫水機脫出的污水回流至前端水解酸化池與進水混合再處理，避免產生二次污染。

該工程利用水解酸化池較好的抗沖擊負荷能力以及UASB的高有機負荷，有效應對了增塑劑廢水的處理。CASS池工藝流程簡單，有機物去除率高，抗沖擊能力強，污泥產量低，污泥性質穩定，與傳統活性污泥法相比，無二沉池及污泥回流設備，建設費用可節省10%～25%，占地面積可減少20%～35%，運行費用可節省10%～25%。

3.2 主要構筑物及設計參數

（1）集水池和格柵。設計流量為300m3/d，按12.5m3/h計，集水池尺寸為3.0×1.5×4.0（m），超高1.0m，有效容積13.5m3；內置回轉式格柵分離機1臺；集水池內設污水泵2臺（1用1備），型號為WQ40-15-15-1.5，單臺流量為15m3/h，揚程15m，功率為1.5kW。配備液位控制器及流量計。

（2）事故池。事故池尺寸為10.0×5.0×4.5（m），超高0.5m，有效容積200m3，內設污水提升泵2臺（1用1備），單臺流量為100m3/h，型號為WQ100-100-15-7.5，揚程15m，功率為7.5kW。

（3）調節池。設計水力停留時間為6h，尺寸為5.0×4.0×5.0（m），超高1.0m，有效容積80m3，在池底設集水坑，水池底以i=0.01的坡度坡向集水坑，集水坑內設2臺自動攪勻潛污泵，1用1備，型號為WQ65-25-15-2.2，水泵基本參數為：流量25m3/h，揚程15m，功率2.2kW。

（4）氣浮池。采用加壓溶氣氣浮，氣浮池有效容積2m3，所需空氣量135L/h，并配置加壓溶氣罐1個，空壓機2臺（1用1備），PAC、PAM加藥泵各1臺。

（5）水解酸化池。設計水力停留時間為8h，有效容積100m3，分為2格，單格尺寸6.0×3.0×3.3（m），有效水深2.8m，超高0.5 m。底部設生物填料和攪拌器。

（6）UASB厭氧反應器。碳鋼罐體，尺寸為Φ8.0m×9.0m，有效容積377m3，水力停留時間30h，有效水深7.5m，COD容積負荷為6kgCOD/m3·d，外置循環泵。

（7）CASS池。尺寸為18.0×4.5×4.0（m），有效容積283.5m3，有效水深3.5m；1日運行周期數為4，設置潷水器1臺 ，鼓風機2臺（1用1備），曝氣采用微孔曝氣盤曝氣。

（8）污泥濃縮池。尺寸為5.0×2.5×4.5（m），超高0.5m，配套G40-1污泥輸送泵1臺，流量5m3/h，揚程為30m，功率1.5kW。

4 運行情況

4.1 系統運行

該工程設計、建設、安裝、調試完成后，按照設計流量和運行參數運行了3個月，處理系統基本穩定運行，經對整個處理系統的各處理段進、出水水質進行取樣檢測，分析對CODCr及NH3-N的處理情況，CODCr進、出水濃度及去除率如圖2、圖3所示，NH3-N進、出水濃度及去除率如圖4、圖5所示。

從圖2～圖5中可以看出，在進水CODCr、NH3-N平均質量濃度為8775.5mg/L和115.5mg/L的情況下，經過該工藝處理后，出水CODCr、NH3-N平均質量濃度為438.3mg/L和17.7mg/L，CODCr、NH3-N平均去除率達到95%和85%，穩定達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）三級標準要求。另外，UASB池和CASS池對CODCr均有較高的去除率，達到75%左右；CASS池對NH3-N起到主要的去除作用，平均去除率為74%，氣浮池對NH3-N的去除率為22%，主要來自吹脫作用對NH3-N的去除，水解酸化池和UASB池對氨氮去除率較低，平均去除率在10%左右。整個處理系統具有一定的抗沖擊負荷能力，且對CODCr和NH3-N具有穩定的去除效果。

圖5 各處理段出水NH3-N去除率

4.2 運行費用

該處理系統的運行費用主要是電費、藥劑費、污泥處理費、檢查維修費和人工費用等。

（1）電費：工藝系統使用功率總數為24.7kW，每日使用的電量為466.8kW·h，平均電價0.70元/kW·h，處理每m3廢水電費為466.8 × 0.70 ÷ 300 = 1.09元/m3。

（2）藥劑費：藥劑費主要是PAC、PAM的費用，根據實際使用情況，藥劑每天投加約30kg，費用約為0.15元/m3。

（3）污泥處理費：根據實際情況，費用為0.20元/m3。

（4）檢查維修費：每年對水泵、風機等設備的維護費用按照2萬元考慮，維護費用為0.20元/m3。

（5）人工費：主要是操作分析人員的工資部分，定員2人，工資以2500元/月計，折合人工費為0.56元/m3。

（6）該工程處理每噸廢水的日常運行總費用為：1.09+0.15+0.20+0.20+0.56=2.20元/m3。

5 結論

（1）采用“氣浮+水解酸化+UASB+CASS”工藝對增塑劑生產廢水具有較好的處理效果，可很好地解決增塑劑廢水CODCr濃度高、可生化性差的問題，出水水質穩定達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）三級標準的要求。

（2）在實際生產中，生產廢水的水質水量變化大，前段采用水解酸化+UASB，解決了該問題，對沖擊負荷有一定的緩沖能力。

（3）針對該廢水含有一定的動植物油，采用氣浮作為預處理，配合絮凝劑的投加，可將動植物油去除率穩定達到90%以上。

（4）UASB池和CASS池對CODCr均有較好的處理效果，CODCr去除率達75%左右；另外，CASS池對NH3-N具有顯著去除效果，去除率達到74%。UASB池和CASS池是該工藝的關鍵環節，直接決定了廢水的處理效果。

（5）該工藝對于增塑劑生產廢水的處理是可行的，且運行費用低，具有較好的環境效益和社會效益。

[1] 陳立軍，陳麗瓊，張欣宇，等.耐寒增塑劑的應用及發展[J].塑料科技，2007，35（4）：76-79．

[2] 劉世強，寧培森，丁著明.增塑劑生產廢水處理研究進展[J].塑料助劑，2016，118（4）：13 -19．

[3] 趙輝，蔣平平，董玉明，等.增塑劑生產廢水的處理及其資源化利用[J].增塑劑，2011，22（2）：48- 51．

[4] 沈洪來.增塑劑廢水處理方法探討[J].增塑劑，2003（2）：39- 41．

Engineering Design for Wastewater Treatment of Plasticizer Production

XU Liang
(CCIC Physical and Cheem ical Testing Co., Ltd, Shanghai 200436, China)

The capacity of wastewater produced by a certain enterprise of p lasticizer is 300m3/d. The wastewater has the characteristics of high concentration of CODCr, poor biodegradability, large relative molecular weight of pollutants and com plex structure. The engineering design of this project adopts the treatment process of air flotation, hydrolysis acidification, UASB, CASS as a main princip le part. The paper introduces the design parameters of the main structure of each treatment unit. When the average mass concentration of CODCrand NH3-N in effluent was 8775.5mg/L and 115.5mg/L,through the treatment, the said two indexes of the effluent water decreased to 438.3 mg/L and 17.7mg/L,which indicated that the effluent water quality met the specification of grade 3in “integrated wastewater discharge standard” (GB8978-1996) stably.

p lasticizer wastewater; air flotation; hydrolytic acidification; UASB; CASS

X703

A

1006-5377（2017）05-0053-04