货洗废水处理工艺改进方法研究及效果分析

周文芳，陈金华

(1.浙江医学高等专科学校，浙江 杭州 310053;2.上海铁路局杭州环境监测站，浙江 杭州 310009)

杭州北站主要承担危险货物的装卸作业和回笼车底的清洗，建有一套日处理120 m3的污水处理站，其总体工艺为:集水井→隔栅→沉淀(调节)→气浮→砂滤→排放。对于当时的水质情况，经该工艺处理后排放的污水均能达到相应的国家标准。随着生产结构的调整和运输产品的变化，水质情况也发生了变化，从2001年开始，该污水处理站处理后水质时常出现超标现象。2001至2004年，该污水处理设施先后进行了两次大修，增加了活性炭(罐)吸附单元，一时解决了问题。但随着使用时间的延长，活性炭渐渐饱和，处理效果明显下降。而频繁地更换活性炭，使得运行成本大大增加，企业不堪承受。为此我们进行了调研分析，发现废水中硫化物含量较高。结合水质发臭和呈现出黄绿色这一特征，我们推断硫化物是造成现有工艺无法处理该废水的重要原因。经过实验室小试，我们提出了在气浮单元前加入适量硫酸亚铁，以形成硫化亚铁沉淀物的办法，达到去除硫化物、降低COD这样的工艺改进方案。

1 处理工艺改进前水质处理状况

杭州北站每天清洗回笼车底10～20辆，产生货洗废水每天约50～100 m3。

现有处理工艺的气浮单元为平流式气浮池，采用在气浮设备进水口投加聚合氯化铝溶液，药量以水龙头(球阀)手动控制。处理工艺改进前水质处理状况如表1。

根据现场调查情况和实验室分析结果，货洗废水中硫化物高达33.2 mg/L。硫化物是一种还原性物质，是COD的重要构成因素。而硫化物是一种无机化合物，在废水中以离子形式存在，无法呈现悬浮或疏水性质，不能满足气浮分离的必要条件，从而使得由硫化物引起的COD无法去除。根据这一情况，我们考虑利用硫酸亚铁与硫化物反应形成硫化亚铁沉淀物的原理［1］，使废水呈现悬浮状，实现气浮分离，从而去除COD。

2 实验室小试方法及结果

2.1 小试方法

根据废水性质和考虑实验材料及实际应用的成本，本次试验只选用硫酸亚铁作为唯一的试验材料。同时，鉴于以往对多种废水处理的实验室小试体会，我们在此次实验中选定了聚合氯化铝(絮凝剂)及聚丙烯酰胺(助凝剂)的用量。废水pH值适宜，不做调节。试验任务就是要确定硫酸亚铁最适合的投放量及其对COD、硫化物的去除效果。

小试采用烧杯试验的方法，即在1 000 mL烧杯中倒入800 mL原水，分别加入不同量(0、0.5 mL、1.0 mL、2 mL、3 mL、4 mL、5 mL)的 10% FeSO4溶液，用磁力搅拌器快速搅拌1 min，再加入一定量(1 mL)的10%PAC(聚合氯化铝)溶液，快速搅拌1 min，投加一定量(1 mL)的0.5%PAM (聚丙烯酰胺)水解液，再慢速搅拌3 min，静止30 min，取上清液测试COD。

2.2 试验发现的现象及结果

试验用水取自2009年4月10日的原水，COD为416 mg/L，硫化物为33.2 mg/L。当在快速搅拌的废水中加入FeSO4溶液时，废水立刻由黄绿色变成黑色，并呈细小颗粒。加入10%PAC溶液后形成絮体并把黑色小颗粒包裹其中，再加入PAM水解液后随着慢速搅拌，絮体逐渐增大联结。静止30 min后分析结果见表2。

表2 实验室小试结果

从小试结果看，当10%FeSO4投加量为2.0 mL时，COD去除效果最佳。

3 工艺改进方法及效果

3.1 工艺改进方法

根据小试结果，结合现有设施状况，本着简便和节约的原则，仅对气浮单元中的加药环节进行改进。首先是把加药部位前移至进水污水泵前。现有加药方式是在气浮进水部位，手动控制的龙头很容易堵塞，加药量无法保证，且加药后依靠自然扩散，混凝效果差。加药口前移后，由于泵前为负压，药剂被吸入后在水流的作用下能够迅速扩散，混凝效果好。其次是对加入的药剂进行改进，在原有的PAC基础上增加了FeSO4。如图1。

图1 废水处理工艺(气浮单元)改进前后示意图

3.2 改进(气浮单元)后效果

2009年7月实施了工艺(气浮单元)的改进工程，经过调试，已得到了稳定有效的运行。调试运行监测结果如表3。

表3 工艺(浮单元)改进后废水处理监测结果 ρ/(mg·L－1)

4 结果与讨论

从处理结果看，杭州北站货洗废水经过气浮单元工艺改进后，硫化物及COD的去除率明显提高。处理后水质明显改善，臭味、颜色基本消失。经2009年9月、10月连续两次抽查监测，主要污染物浓度均符合GB8978—1996《污水综合排，放标准》中二级标准的限值要求。

从实验室小试及工程调试过程中发现的一些现象表明，硫酸亚铁虽然也是一种混凝剂，但其二价铁的还原性决定了其使用的局限性。过量的投加会使COD升高，处理完后的水质会呈现浅兰色且随着时间的推移而返混，产生的污泥量大、含水率高。因此，我们此次只将其用作硫化物的去除剂，而仍然采用PAC作为混凝剂。而在实际工程中又把两种药剂按比例混合在一起投加，对操作上带来一些不便。另外，由于清洗的车底情况复杂，因而废水水质也会相应的变化，有时硫化物含量可能很低。为此，我们将考虑采用PFS(聚合硫酸铁)来代替现在的两种药剂，作进一步的探索。

［1］ 唐受印，戴友芝，等.水处理工程师手册［M］.北京:化学工业出版社，2000:227－228.