聚丙烯酸酯废水处理工程实践

王星帅，刘　昱

(烟台万华化工设计院有限公司，山东 烟台　264006)

1　概述

山东某化工公司生产过程中产生的废水含有小分子有机物、表面活性剂、高分子化合物等，间歇排放，具有浓度高、水量不稳定的特点。其中小分子有机物、无机盐等可以被企业内的污水处理厂处理，而废水中的高分子化合物聚丙烯酸酯，分子量在几十万甚至上百万，很难被污水处理厂的微生物种群所降解，必须通过一定的预处理手段将废水中的高分子化合物去除。常用的预处理手段有水解酸化法、微电解法、混凝沉淀法等，为了达到预期处理效果并节省投资和运行费用，本工艺采用传统的混凝沉淀法进行处理。

2　工艺流程

2.1　设计进、出水质

废水的主要组成为小分子化合物、表面活性剂、高分子化合物以及部分无机盐等，进水水质和水量见表1。

表1　进水水质、水量

表2　出水水质指标

混凝沉淀处理后的废水需要送往企业的污水处理厂进行二级处理，因此预处理只需去除废水中的高分子化合物聚丙烯酸酯，同时出水水质满足下游污水处理系统的进水水质要求即可。废水经预处理后的出水水质指标见表2。

2.2　混凝剂选择

混凝剂是一种化学药剂，能够促使水中胶体颗粒脱稳以及悬浮颗粒相互凝结。混凝剂的种类很多，有二三百种，按化学成分可分为无机和有机两大类。常用的无机絮凝剂主要有硫酸铝、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、三氯化铁、硫酸亚铁和聚合铁等[1]。其中聚合氯化铝溶于水后，能形成聚合阳离子，对水中胶粒发挥电性中和及吸附架桥作用，其效能较高，应用较广。

常用的有机高分子絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)，是由单体丙烯酰胺聚合而成的一种线型高分子聚合物。PAM结构可分为阴离子型、阳离子型、两性型和非离子型[1]。其中阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)因带有正电基团，对水中胶体颗粒除了吸附架桥作用外，还能够压缩水中带有负电荷胶粒的双电层，具有电性中和的双重作用，絮凝效果好。

在工业水和污水处理中，常使用PAM和无机凝聚剂配合物，由此大大降低无机絮凝剂用量，避免无机絮凝物用量大而堵塞和腐蚀设备，并防止结垢[2]。通过絮凝实验证明，对聚丙烯酸酯废水采用聚合氯化铝(PAC)絮凝剂和阳离子型聚丙烯酰胺(CPAM)高分子絮凝剂，能够大大降低药耗，节约成本，故本工程采用PAC絮凝剂和CPAM助凝剂。

2.3　工艺流程说明

废水经收集后进入调节池，在调节池内通过空气进行搅拌，以使废水充分混合，避免悬浮物沉淀。废水经调节之后，送入混凝区，依次加入稀硫酸和PAC，快速剧烈搅拌。在絮凝区加入CPAM并缓慢搅拌。废水在进入沉淀池之前用氢氧化钠溶液进行PH调节，沉淀池的上清液经过滤之后进入中间水池。过滤器反洗水采用过滤器出水，反洗污水根据水质情况溢流至调节池或污泥池。沉淀池底部污泥排入污泥池，再通过污泥泵输送至压滤机进行压缩过滤，滤液进入调节池，滤饼作为固废外运处置。中间水池的废水通过泵输送至企业的污水处理厂的生化水处理系统，水处理工艺流程见图1。

图1废水处理工艺流程图

3　工艺设计

3.1　调节池

钢筋混凝土结构，有效容积：96 m3，设计尺寸：8×4×3.5 m，有效高度：3.0 m 。该池主要作用贮存废水，并调节水质和水量，提供对有机负荷的缓冲能力。为了使水质和水量均衡，防止沉淀，池内设有穿孔曝气管，用压缩空气进行搅拌。

3.2　混凝沉淀池

采用碳钢结构，设计尺寸：5×3×4.0 m，主要进行絮凝和沉淀反应，废水的胶体和悬浮物在絮凝剂的作用下脱稳、聚结成大颗粒沉淀到池底，从而被去除。该池配有药剂的计量和加药系统，采用撬块式设备，实现药剂的自动投加，降低工人劳动强度。

3.3　过滤器

采用碳钢结构，设计尺寸：∮1.0×3.5 m。包含承托层，滤

料层，滤料采用石英砂。主要是过滤沉淀处理后废水中所含的细小悬浮物，进一步降低水中的悬浮杂质。

3.4　中间池

半地下式钢砼结构，有效容积：13.5 m3，设计尺寸：3×1.5×3.5 m，有效高度：3 m。主要用于储存过滤后的废水，并提供过滤器反冲洗水。

3.5　污泥浓缩池

钢筋混凝土结构，有效容积：27 m3，设计尺寸：3×3×3.5 m，有效高度：3 m。

4　电气设计

4.1　用电负荷及负荷等级

本工程总装机容量为33.95kW，其中备用容量为13.3kW ，均为380V 和220V 低压用电负荷。装置以100%的设计能力运行时，需要容量为20.65 kW，装机容量如表4。