某电子材料有限公司主要以丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯、过硫酸铵、尿素、乳化剂和氨水等为原料生产水溶性胶黏剂，在生产过程中会产生水溶性胶黏剂废水，该废水有机物含量较高、成分复杂、可生化性较差且间歇排放，属较难处理的工业废水。基于该生产企业的要求及相关的研究成果，并根据该废水的水质特点，确定采用Fenton氧化+混凝沉淀+UASB+生物滤池的组合工艺对其进行处理。
1 工程进出水水质和水量
废水主要来自胶黏剂生产用软水制备树脂再生废水、聚合反应釜及乳化缸清洗废水、地面和设备清洗废水，废水总量大约为120 t/d。处理出水水质需达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的三级标准（氨氮执行二级标准）。工程进出水水质如表1所示。
表1 工程进出水水质
| 项目 | pH | BOD5/（mg·L-1） | COD/（mg·L-1） | 氨氮/（mg·L-1） | SS/（mg·L-1） |
| 进水 | 5~7 | 800~1 200 | 5 000~6 500 | 45~60 | 2 800~3 500 |
| 出水 | 6~9 | ≤300 | ≤500 | ≤25 | ≤400 |
2 处理工艺流程
废水处理工艺流程如图1所示。
图1
废水首先进入调节池均和水质水量，然后经提升泵1进入Fenton池，通过加药装置1加入硫酸亚铁和双氧水进行Fenton氧化预处理，以提高废水的可生化性。Fenton池出水自流进入混凝沉淀池，通过加药装置2加入NaOH、PAC和PAM进行絮凝沉淀反应，去除部分COD和大部分SS。混凝沉淀池出水自流进入中间池，在中间池内进行混合、均化，然后经提升泵2进入UASB，进行厌氧分解，去除大部分COD及部分氨氮。UASB出水进入生物滤池，通过好氧微生物的作用进一步去除污染物。生物滤池出水进入贮水池，部分出水作为生物滤池反冲洗用水，反冲洗出水回流至调节池；其余出水经标准排口排放至园区污水处理厂。来自混凝沉淀池、UASB的污泥排入污泥池，沉淀浓缩后上清液回流至调节池，浓缩污泥用脱水机压滤脱水，干污泥委外处置。调节池、生物滤池由工艺鼓风机提供所需的空气，反洗空气由反洗风机提供。
3 主要构建物
主要构建物及设计参数见表2。
表2 主要构建物及设计参数
| 序号 | 名称 | 尺寸 | 数量 | 结构 | 设计参数、设备 |
| 1 | 调节池 | 6 m×6 m×4.5 m | 1座 | 钢砼防腐 | H=4.0 m，V=120 m3，HRT=24 h；提升泵1（2台），型号50WQ15-8-0.75，流量10 m3/h，扬程10 m，功率0.75 kW |
| 2 | Fenton池 | 6 m×2 m×2.3 m | 1座 | 钢砼防腐 | V=240 m3，搅拌装置3套，HRT=2.5 h；加酸、硫酸亚铁、双氧水装置各1套 |
| 3 | 混凝段 | 2.0 m×1.0 m×2.3 m | 1座 | 钢砼防腐 | HRT=1.5 h；加碱、PAC、PAM装置各1套 |
| 4 | 沉淀段 | D 2.0 m×4.0 m | 1座 | 钢砼防腐 | |
| 5 | 中间池 | 2 m×2 m×4.5 m | 1座 | 钢砼 | H=4.0 m，V=16 m3；提升泵2（2台），型号50WQ15-12-1.1，流量10 m3/h，扬程12 m，功率1.1 kW |
| 6 | UASB | 10 m×8 m×6.5 m | 1座 | 钢砼防腐 | HRT=36 h；三相分离器5套，布水系统4套，出水堰1套 |
| 7 | 生物滤池 | 1.7 m×1.5 m×4.5 m | 4格 | 钢砼防腐 | 气水比10:1，滤料层厚度3.0 m，填料30 m3；2台工艺分机，型号HSR65，转速1 240 r/min，流量1.35 m3/min，电机功率2.2 kW；1台反洗风机，型号HSR100，转速1 140 r/min，流量3.92 m3/min，电机功率7.5 kW；1台反洗泵，型号SLS100-100-5.5，流量70 m3/h，扬程13.6 m，功率5.5 kW；配水、配气系统4套 |
| 8 | 贮水池 | 6.8 m×1.0 m×4 m | 1座 | 钢砼防腐 | |
| 9 | 排放口 | 3.2 m×0.4 m×0.4 m | 1座 | 砖混 | 内壁贴白色瓷砖 |
| 10 | 污泥池 | 2 m×2 m×4.5 m | 1座 | 钢砼 | 污泥泵2台，型号50WQ15-12-1.1，流量10 m3/h，扬程14 m，功率1.1 kW |
| 11 | 污泥堆场 | 5.0 m×4.0 m | 1个 | ||
| 12 | 脱水机房 | 6.0 m×4.0 m×5.5 m | 1座 | 砖混 | 叠螺脱水机，绝干污泥处理量27~45 kg/h，功率0.79 kW；清洗、加药设施各1套 |
| 13 | 加药装置 | 20 m2 | 1座 | 砖混 | 综合工房，单层尺寸10.0 m×6.0 m |
| 14 | 鼓风机房 | 20 m2 | 1座 | 砖混 | |
| 15 | 配电房 | 6 m2 | 1座 | 砖混 | |
| 16 | 仓库 | 14 m2 |
4 工程调试及运行结果
4.1 工程调试
4.1.1 预处理调试
在废水处理工程设计阶段对废水进行了Fenton氧化小试实验，综合考虑排放要求及运行成本，最终确定了Fenton氧化的最佳条件，即在Fenton池内通过加酸调节废水pH至3~4，然后加入质量分数为0.25%的硫酸亚铁和质量分数为0.5%的双氧水，搅拌反应2.5 h后，加碱调节pH至8左右。在混凝沉淀池内加入质量分数为0.1%的PAC和质量分数为0.002 5%的PAM。通过预处理，提高了废水的可生化性。预处理后出水COD平均为3 520 mg/L，氨氮平均为30.1 mg/L，COD、氨氮去除率分别为36%、42.1%。
4.1.2 UASB调试
UASB污泥选用城市污水处理厂脱水后的消化污泥，含水率约为80%。UASB有效容积为480 m3，投加消化污泥量按20 kg/m3，干污泥总量为9.6 t，湿污泥量约为48 t。UASB投加污泥后进行35 d的驯化。调试过程初期，COD容积负荷控制在0.3~ 0.5 kg/（m3·d），由于废水缺磷，按照m（COD）:m（N）:m（P）=100:5:1适当投加磷营养源。定期监测COD和VFA，当COD去除率达到80%时，逐步提升负荷，直至设计负荷0.88~1.3 kgCOD/（m3·d），后续进水COD逐渐提高至5 500 mg/L。经过2个半月的时间，完成UASB调试，HRT为36 h。之后进入稳定运行阶段，出水COD平均为635 mg/L，COD去除率为82%左右。
4.1.3 生物滤池调试
生物滤池共4格，并联运行，所加填料为球形陶粒，滤料层厚度为3.0 m，填料体积为30 m3。生物滤池采用自然挂膜法，按照设计风量的50%对生物滤池进行曝气，同时按照设计流量的20%进行进水。滤池在连续闷曝24 h后开始进水，并控制进水COD保持在300~350 mg/L，DO在2.5 mg/L左右，进水COD负荷在3.5~4 kg/（m3·d）。然后按废水量的10%逐步增加进水量，同时增大曝气量，监测COD浓度的变化情况，并观察生物膜的生长情况。在生物滤池运行一段时间后，需要采用气水联合对滤池进行反冲洗，气洗强度为10~15 L/（m2·s），水洗强度为4~5 L/（m2·s），反冲洗时间控制在15 min左右。每隔3~5天需要进行1次反冲洗，反洗出水回流至调节池。稳定运行后，出水COD平均为350 mg/L，氨氮平均为22.4 mg/L，COD、氨氮去除率分别为44.9%、22.7%。
4.2 运行效果
废水处理工程建成后，经过3个月调试达到了设计负荷，运行情况良好，处理出水可以达到污水处理厂进水接管标准。稳定运行4个月后，进行竣工验收，某监测公司对工程出水连续监测5 d，表3为5 d检测的平均值。
表3 各单元出水水质
| 处理单元 | pH | COD/（mg·L-1） | COD去除率/% | BOD5/（mg·L-1） | BOD5去除率/% | 氨氮/（mg·L-1） | 氨氮去除率/% | SS/（mg·L-1） | SS去除率/% |
| 调节池 | 5~7 | 5 500 | — | 1 000 | — | 52 | — | 3 000 | — |
| Fenton池 | 3~4 | 3 905 | 29 | 1 380 | — | 35.7 | 31.3 | 2 700 | 10 |
| 混凝沉淀池 | 7~9 | 3 520 | 9.8 | 570 | 58.6 | 30.1 | 15.6 | 655 | 75.7 |
| UASB | 7~8 | 635 | 82 | 365 | 35.9 | 29 | 3.6 | 450 | 31.3 |
| 生物滤池 | 7~8 | 350 | 44.9 | 253 | 30.7 | 22.4 | 22.7 | 315 | 30 |
运行结果表明，经Fenton氧化和混凝沉淀预处理后，出水COD为3 520 mg/L，预处理COD总去除率为36%，达到了比较好的效果。Fenton氧化可将大分子有机物转化为小分子有机物，B/C由原来的0.18提高至0.35，提高了废水可生化性，保证了后续生化处理工艺的有效运行。整个系统的COD总去除率达到93.6%，出水COD平均为350 mg/L，对于COD的去除，UASB和生物滤池的生化处理起了主导作用。
废水经预处理后，氨氮有一定的降解，预处理氨氮总去除率为42.1%。由于反应中生成的·OH具有强氧化性，在氧化降解有机物的同时氧化了氨氮。UASB对氨氮没有明显的去除效果，氨氮浓度基本保持不变。生物滤池对氨氮有一定的降解效果。整个系统的氨氮总去除率达到56.9%，出水氨氮平均为22.4 mg/L，对于氨氮的去除，物化预处理起了主导作用。
废水经预处理后，SS明显降低，SS去除率为75.7%。整个系统的SS总去除率达到89.5%，出水SS平均为315 mg/L，处理效果较好。
5 技术经济指标
本项目为某电子材料有限公司的新建废水处理项目，总投资共计199万元。不计折旧费，运行费用主要包括电费、药剂费及污泥处置费、人工费。平均日电耗约442 kW·h，电价以0.8元/（kW·h）计，则需电费2.94元/m3；在运行中需要加酸、氢氧化钠、PAC、PAM、硫酸亚铁和双氧水等药剂，药剂费用约为3.0元/m3；产生干污泥（含水率80%）约60 kg/d，需污泥处置费0.2元/m3；人工费为0.66元/m3，运行费用合计约为6.8元/m3。
6 结论
水溶性胶黏剂生产废水水质波动大，可生化性差，经Fenton氧化+混凝沉淀+UASB+生物滤池的组合工艺处理后，最终出水COD平均为350 mg/L，氨氮平均为22.4 mg/L，SS平均为315 mg/L，各项指标均满足《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）的三级标准（氨氮满足二级标准）。该工艺运行稳定，污染物去除效果显著，运行成本约为6.8元/m3。
津公网安备 12010602120337号
