喷漆活性炭废水处理方案设计研究

摘要：喷漆活性炭再生冷凝废水水质复杂，有机物含量高，难生物降解，处理困难。本文根据喷漆活性炭再生冷凝废水的特点，设计了废水处理工艺及构筑物、相关设备、工程投资及运行费用。

关键词：喷漆活性炭再生冷凝废水；有机废水；方案设计

引言

油漆在喷涂过程中，会释放大量苯系物等有机成分，这些物质对人体和环境都会造成严重危害[1-3]。同时，在喷涂废气采用活性炭吸附水蒸气再生冷凝产生废水，其废水主要特点是：（1）含多种有毒、难于生化降解的高分子有机化合物且浓度高；（2）水量不大，但成分非常复杂[3,4]。导致废水处理起来难度较大，一般处理工艺无法达标排放。本文在分析废水水质特征基础上，提出详细的处理方案，并计算投资成本，以期为喷漆活性炭再生冷凝废水的处理提供一个可靠的参考。

1方案设计背景

广东某集装箱生产企业在生产过程中需要对集装箱进行喷漆处理，喷漆废气采用活性炭吸附，饱和后采用水蒸气进行冷凝，冷凝废水中有机物含量高，如果排放至环境中将对环境产生很大的影响[4]。为避免对环境产生影响，同时减少污水的排放，拟就该股废水建设一套污水处理系统。根据前期调查，废水水量为80m3/d。处理后出水水质满足广东省地方标准（DB44/26-2001）中其他排污单位第二时段三级排放标准。为满足标准要求，该废水处理系统设计出水COD低于500mg/L。

2方案设计

2.1工艺选择

该废水主要污染物为酮类、醇类、苯、二甲苯、醋酸丁酯、类杂环溶剂等[5]。溶剂的主要成分为天那水，常温下挥发性强的特点。其污水的COD高达75000mg/L以上，可生化性差，浓度变化范围大。目前，国内外常用的废水处理方法主要是物化和生物法。本项目因污水中有机物含量高，直接生化处理存在对微生物有毒害作用的物质。因此，针对该高浓度废水处理要达到的排放指标，采用单一的物化或生物处理工艺，难以保证达标排放[3]。同时，还存在一次性投资大，运行费用高，占地面积大，操作管理复杂，处理效率低等不足。根据项目废水特点，经综合分析比较，本方案拟采用物化+生化的组合工艺。

2.2工艺流程图

如图1所示，废水先在值调节池内进行水质水量的调节。经调节后的废水用泵提升至芬顿pH调节池，投加H2SO4调节pH值至2.5~3之间，再进入氧化池一投加FeSO4，在芬顿氧化池二内投加H2O2；利用芬顿的氧化作用对废水进行氧化，降解其中的有机物，经过氧化后的废水进入pH调节池二，加入NaOH调节pH值至8左右，再进入絮凝池，加入PAC、PAM进行絮凝反应；经絮凝反应后的废水进入斜管沉淀池内进行泥水分离，上清液进入中间水池，同时加入生活污水稀释2倍，适当加入营养物质经调节后的废水进入厌氧反应池；厌氧反应池出水进入三级AO生化处理。出水经过混凝沉淀后，进入综合污水池。

3工程设计

根据废水特点和处理工艺情况，设计了如下反应器构筑物和设备。

3.1调节池一结构：钢砼地下式；数量：1座；进水规模：125m3/d；停留时间：12h；有效容积：70m3；内设液位控制系统一套，提升泵2台。

3.2调节池二结构：钢砼地下式；数量：1座；进水规模：125m3/d；停留时间：6h；有效容积：37.5m3；内设液位控制系统1套，转子流量计2个，提升泵2台。

3.3芬顿pH调节池一有效容积：4.0m3；停留时间：1.0h；配套搅拌装置一套，加药系统1套，加药泵1台，pH控制器1套。

3.4芬顿氧化池一有效容积：6.4m3；停留时间：1.6h；配套搅拌装置1套，加药系统1套。

3.5芬顿氧化池二有效容积：6.4m3；停留时间：1.6h；配套搅拌装置1套，加药系统1套。

3.6pH调节池二有效容积：5.4m3；停留时间：1.4h；配套搅拌装置1套，加药系统1套，pH控制器1套。

3.7絮凝反应池有效池深：1.8m；有效容积：5.4m3；停留时间：1.4h；数量：2座；配套搅拌装置2套，加药系统2套，加药泵2台。

3.8斜管沉淀池有效池深：4.5m；表面负荷：0.17m3/m2•h。

3.9中间水池有效池深：4.2m；有效容积：50.4m3；停留时间：4.2h；加药系统2套，加药泵2台，液位控制器1套，提升泵2台。

3.10厌氧反应器类型：碳钢防腐；数量：1座；设计流量：12m3/h；有效容积：540m3；停留时间：2.5d。

3.11水解酸化池一形式：上流式厌氧滤池；设计流量：Q=12m3/h；停留时间：8h；有效高度4.8m；有效容积96m3。

3.12接触氧化池一有效池深：4.5m；有效容积：360m3；停留时间：1.5d。

3.13水解酸化池二形式：上流式厌氧滤池，设计流量：Q=12m3/h；停留时间：T=8.8h；有效高度：H=4.4m；有效容积：105.6m3。

3.14接触氧化池二有效池深：4.3m；有效容积：565m3；停留时间：2.4d；罗茨鼓风机2台，微孔曝气系统1套。

3.15絮凝反应池有效池深：1.7m；有效容积：9.7m3；停留时间：0.8h；数量：2座。3.16斜管沉淀池有效池深：4.1m。

4费用计算

4.1工程投资费用

经对各项费用的分析，工程总投资为350万元，其中设备材料费260万元，设计费7万元，运输费8万元，工程管理费15万元，其它费用60万元。

4.2运行费用

本系统运行涉及的费用主要包括设备用电产生的电费、维修费用、药剂费用、污泥处置费及人工费用等，合计为每吨水的运行成本为26元，计算依据如下：（1）电费废水处理系统总装机容量为44.15kW，每天耗电621.2度，按每度电0.85元计算，每天电费为528.02元，每吨水电费6.6元。（2）药剂费用系统所需药剂费用主要为碱、硫酸、PAC、PAM、H2O2、FeSO4等。每吨废水需投加H2SO4量为0.3kg，投加NaOH量为0.25kg，投加H2O2量为1.2kg，投加FeSO4量为2.5kg，投加PAC为0.1kg，PAM为0.01kg。吨水药剂成本为6.2元。（3）污泥处置费根据水质情况及加药量，每吨废水所产生的干污泥量约为4千克，压滤机压滤后的污泥含水率为80%，压滤后的污泥量为20千克。每吨污泥的外运处置费用为5000元，则每吨废水产生的污泥处置费用为10元。（4）维修费设备每年的维修费用为设备总投资的2%，折算吨水维修费用为1.5元。（5）人工费系统运行所需要的运营人员与综合污水处理系统共用，但由于本系统的工作量较大，故会导致污水站运营人员增加1人，每个月综合工资费用为4000元，折合吨水处理成本为1.7元。

结语

本文分析了喷漆活性炭再生冷凝废水的性质，根据废水中组分特点，设计废水处理工艺，并详细设计了构筑物和相关设备。通过计算，处理80m3/d的喷漆活性炭再生冷凝废水，使出水达到回用标准，其工程造价为350万元，吨水运行成本为26元。

参考文献

[1]彭玉凡,陈卫国,等.朱锡海油漆废水处理技术的试验研究———混凝沉淀和氧化絮凝复合床法的应用[J].工业水处理,2000,20(1):13-15.

[2]张寿通,张凤茹,林静,等.废磁悬液及油漆废水处理[J].大连交通大学学报,2013,34(6):90-92.

[3]周健,董悦,等.改性壳聚糖复合凹凸棒土絮凝油漆废水[J].环境工程学报,2014,8(11):4675-4679.

[4]李淑静,周桃玉,闫标,等．车辆喷涂漆雾沉漆水处理剂的研究[J]．工业水处理,2009,29(4):53-56.

[5]曾德芳,马甲益,李娟,等．累托石复合絮凝剂在油漆废水处理中的应用[J]．武汉理工大学学报,2005,27(3):52-55.

作者：丁建华 单位：深圳市景泰荣环保科技有限公司