高浓度化妆品废水处理工艺设计及运行管理苏昭忠

2010年第11期广东化工第37卷总第211期·237·高浓度化妆品废水处理工艺设计及运行管理苏昭忠(广东省建筑设计研究院，广东广州510010)[摘要]介绍采用气浮+UASB+接触氧化法工艺处理高浓度化妆品废水的工艺设计、调试过程以及处理效果，UASB反应器的优缺点，运行管理经验以及存在的问题。运行实践表明，该处理工艺运行稳定，耐冲击负荷能力强，产生剩余污泥量少，无污泥膨胀问题的特点，且各项指标均可达到广东省地方标准《水污染物排放限值》DB44/26-2001第二时段一级排放标准。[关键词]气浮；UASB；接触氧化法；化妆品废水；工艺设计；运行管理[中图分类号]X5[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(2010)11-0237-02TreatmentDesignandOperationManagementoftheCosmeticsSewagewithHighConcentrationsSuZhaozhong(TheArchitecturalDesignAndResearchInstituteofGuangdongProvince,Guangzhou510010,China)Abstract:Thepaperintroducedtheengineeringdesign,debuggingprocessandprocessingeffectofthetreatmentofcosmeticssewagewithhighconcentrationsbyflotation+UASB+contactoxidation,advantagesanddisadvantagesofUASBreactor,operationmanagementexperienceandproblems.Theoperatingpracticeshowedthattheprocessingcraftranstably,bearedimpactelevatingcapacity,producinglessexcesssludge,andhadNon-sludgebulkingquestions,andthetreatmenteffecthadreachedsecondtimeintervalfirst-levelemissionstandardoftheWaterPollutionEmissionStandardLimits(DB44/26-2001)inGuangdong.Keywords:flotation；UASB；contactoxidation；cosmeticssewage；engineeringdesign；operationmanagement1项目概述中国化妆品市场已经进入一个高速发展的阶段，未来10~20年将是快速发展的黄金阶段。第一次全国污染源普查数据显示：每生产1t化妆品产生工业废水10.56t，其中化学需氧量49550g，氨氮309.4g，石油类121.6g[1]。化妆品生产过程中产生的废水含有较高浓度的难降解有机物、悬浮物和表面活性剂(主要为阴离子表面活性剂，简称LAS)等，如直接排放，会造成很大的环境污染。因此，废水必须经过处理，达到相应的处理标准后方可排放。广州某国际知名化妆品企业的产品主要以护肤系列为主。由于市场需求及企业发展需要，该企业对厂房进行扩建，在提升产品产量的同时，加大了生产废水的产生量，原有的污水处理站不能满足处理要求，因此必须增加一套处理设施。化妆品废水一般采用厌氧/好氧组合生物或化学+好氧生物处理等处理技术[1]。经过对多种处理工艺的比较，最终选用气浮+UASB+接触氧化法处理工艺。2水质、水量及排放标准2.1水量及特点化妆品生产废水水量为700m3/d(平均流量29.2m3/h)，分成2部分。第一部分是厂区的生活污水和厨房废水，水量约为100m3/d；第二部分是生产废水，水量约为600m3/d。第二部分废水主要来源于：(1)清洗冲洗废水。如霜膏类产品生产线中乳化锅的清洗废水以及香水类产品、粉类产品、口红类产品和指甲油产品生产线中搅拌锅的清洗废水。(2)产品加工过程工艺排水。化妆品生产废水主要特点：(1)水量不大，污染物浓度高。一般情况下，主要生产设备每使用一次就需清洗，方可重新生产。因此，废水产生是间歇性，水量不会很大，但水量及水质的波动较大。(2)成分复杂。每一种产品需要的原料或半成品原材料都不一样，工艺流程较长，副产物较多，使得废水中的污染物组分繁多复杂。(3)难降解物质及有毒有害物质多。例如，化妆品原料中的滑石粉、钛白粉、高岭土等粉料或多或少掺杂有害元素铅、汞、砷等，可引起人体急性或慢性中毒[2]；指甲油中所含树脂、成膜剂、助溶剂、稀释剂等成分对人体也有不同程度的危害性[2]。2.2水质及排放标准根据现场多次取样分析，设计进水水质如表1。处理后出水要求达到广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准要求，具体如表2。表1进水水质Tab.1Influentwaterquality名称pHCODCrBOD5悬浮物LASNH3-N生活污水6~9200~350120~180120~15010025生产废水5~99000300050025012表2排放标准Tab.2Emissionstandards名称pHCODCrBOD5悬浮物LASNH3-N排放标准值6~99020605103工艺流程本项目主要采用气浮+UASB+接触氧化法工艺。工艺流程如图1。生产废水废水调节池气浮系统(DAF)pH调节池UASB厌氧系统一级接触氧化池中间沉淀池出水沉淀池达标排放剩余污泥污泥暂存池生活污水废水回流浮渣上清液混合池二级接触氧化池污泥回流污泥回流原有污泥池厌氧污泥提升井污泥压滤系统污泥图1工艺流程Fig.1Technologyworkflow[收稿日期]2010-10-10[作者简介]苏昭忠(1981-)，男，广东阳春人，工程师，主要从事环境工程设计工作。广东化工2010年第11期·238·期车间内的生产废水通过收集系统输送至废水调节池内均和水质(确保后续系统运行的可靠性)，然后提升至气浮系统(DAF)进行预处理，气浮系统产生的浮渣送至原有污泥池。预处理后的废水再进入pH调节池，pH调节范围为6.8-7.2之间，以维持后续UASB厌氧系统微生物较佳的水质环境。废水由提升泵经UASB池体底部的布水系统均匀地进入水池内，在厌氧菌的作用下，生成的甲烷和二氧化碳通过气体导排系统排入大气中(该部分资源可回收利用)，而出水自流进入混合池，并与生活污水混合，均衡水质，然后通过提升泵将废水提升至好氧处理系统。好氧处理系统主要包括一级接触氧化池、中间沉淀池、二级接触氧化池以及出水沉淀池。中间沉淀池内的污泥回流至一级接触氧化池，而出水沉淀池的污泥回流至二级接触氧化池，多余的剩余污泥输送至污泥暂存池。污泥暂存池的污泥，达到一定数量后输送至污泥压滤系统进行处理。经过好氧处理系统的出水，可达到排放标准，直接排入原有的排污管道内。4主要设施设计参数(1)废水调节池：利用原有的调节池进行水量及水质的调节。(2)气浮系统(DAF)：气浮系统采用压力溶气气浮法，主要部件有：浮选室、浮渣室、循环泵、压力释放系统、污泥斗、表面刮渣器、加压滞留槽、压力和空气调节器等。气浮系统采用钢结构模式，处理量为：30m3/h，水力表面负荷为4m3/m2·h。(3)pH调节池：主要调节pH，配备酸碱加药调节系统。外型尺寸为3.4×4.0×8.0m，地上式钢筋混凝土结构，有效容积为95m3，停留时间约3.3h。(4)UASB厌氧系统：这是处理系统中的最主要的单元。主要分为：分离区、反应区（悬浮层、污泥床）。其中，分离区加设斜板，强化泥水分离功能；系统配有沼气导排系统。外型尺寸为18.0×9.0×8.0m，地上式钢筋混凝土结构，停留时间约33小时。(5)混合池：UASB厌氧系统出水与生活污水混合，均衡水质。外型尺寸为3.4×4.0×8.0m，地上式钢筋混凝土结构，有效容积为95m3，停留时间约3.3h。(6)厌氧污泥提升井：主要是临时储存UASB厌氧系统外排的剩余污泥。另外，该井可作为调试过程的污泥稀释、提升井。外型尺寸为3.0×2.0×1.5m，地下式钢筋混凝土结构，有效容积为7.2m3。(7)一级接触氧化池：外型尺寸为15.5×11.0×5.5m，地上式钢筋混凝土结构，有效容积为852m3，停留时间约29h。(8)中间沉淀池：一级接触氧化池出水自流流入中间沉淀池，进行泥水分离。外型尺寸(包括泥斗)为3.0×3.0×5.5m，地上式钢筋混凝土结构，表面负荷：q=3.2m3/m2·h，停留时间：HRT=0.9h，内设斜管填料8m3，斜管直径Ф50mm。(9)二级接触氧化池：外型尺寸为17.4×7.5×5.5m，地上式钢筋混凝土结构，有效容积为626m3，停留时间约21.5h。(10)出水沉淀池：与中间沉淀池的结构和材料配置一样。(11)污泥暂存池：具有临时储存污泥功能。外型尺寸为3.4×4.0×8.0m，地上式钢筋混凝土结构，有效容积为95m3。5UASB厌氧系统优缺点5.1主要优点(1)去除率高，出水水质相对稳定。本项目运行正常后，去除率稳定控制在85%以上。(2)无需设置混合搅拌设备。系统产生的沼气以及进水的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定的搅动作用。(3)污泥床无需配置填料载体。可降低工程造价及避免因填料发生堵塞的现象。(4)内设三相分离器，无需设置沉淀池和污泥回流设备。5.2主要缺点(1)进水SS浓度不宜过高。由于系统上升流速较低，悬浮物会在系统内大量累积，降低污泥活性。(2)污泥床内局部位置可能有短流现象，在一定程度上影响系统的处理效率。(3)对水质和负荷突然变化较为敏感，抗冲击负荷方面稍差。6工艺调试及处理效果6.1UASB厌氧系统调试UASB厌氧系统接种某啤酒厂剩余污泥约150吨。受现场及其他条件影响，接种污泥投加完毕时，一共用了20d时间。在此期间每日定时添加定量的废水，并随时监测pH及温度等参数；稳定进水后加测其他控制参数(如进出水CODcr、挥发性脂肪酸VFA等)。调试期间，整个系统进水量基本控制在60-100m3/d。系统的pH应始终保持在6.2以上[3]，无论是污泥床、悬浮层还是出水，调试过程中pH基本控制在7.0左右。当系统pH下降时，采用添加碳酸钠或氢氧化钠的生产废水对系统进行pH调节。另外，在外界气温为6℃时，系统内温度基本可控制在21℃以上，系统运行比较稳定。系统调试连续运行4个月时，处理效率基本可达到78%以上。6.2处理效果本项目于2008年年初动工建设，10月开始工艺调试，经过5个月左右时间，出水稳定达标。2009年12月通过广州市环保局环保验收。监测结果见表3。表3监测结果Tab.3Treatmenteffect名称pHCODCrBOD5悬浮物LASNH3-N进水浓度5.9574026602812260.513出水浓度7.223.58.23100.0950.317表3结果显示，从监测数据可知：各项污染物排放浓度均符合排放标准。7运行中出现的问题及解决办法7.1pH调节池内废水调节不均衡pH调节池采用循环水泵对废水进行水质调节，循环水的水力搅拌功能设计不合理，局部位置搅拌不均匀。应设置机械搅拌设备，保证池内废水搅拌效果。7.22个沉淀池处理效果较差中间沉淀池的表面负荷参数取值较大，斜板面积偏小，导致沉淀效果不理想，出水较差。应同时加大中间沉淀池及出水沉淀池的过水面积，降低表面负荷，保证沉淀效果。8结论(1)化妆品生产废水因浓度高，可生化性差，属于较难处理的工业废水。从运行情况看，化妆品高浓度废水采用气浮+UASB+接触氧化法工艺是成功的，本项目运行效果稳定，出水水质良好。(2)调试过程中应注意UASB池体内的温度、酸碱度以及VFA等参数的控制。同时，长时间没有废水进入系统处理时，应定