木材加工废水处理工程实例分析

茅 宏，金 鑫，陈 利，姚建松，梅荣武

(1.浙江省环境保护科学设计研究院，浙江 杭州 310007；2.浙江环科环境研究院有限公司，浙江 杭州 310007)

0 引言

木材染色与上胶属于木材化学加工范畴,生产过程中产生大量的废水已经成为木材加工工业的污染源头之一，废水中含有大量的有机污染物,致使化学需氧量高，色度大，成分复杂且具有致癌、致畸、致基因突变等危害,严重威胁人类健康和生态环境。因此木材染色废水、洗胶必须经过处理使其达标排放是迫切解决的问题。某木材加工企业主要生产、经营生态木板、装饰贴面板、胶合板、细木工板、地板等10多类装饰材料，在木材加工过程中会产生染色废水和低浓度废水(生活污水、初期雨水)等。原有处理工艺为染色废水经“硫酸亚铁+石灰”预处理后与低浓度废水混合，通过“厌氧+生物接触氧化[1]+混凝沉淀[2]”工艺处理后外排，运行成本约5元/吨水，处理规模为300 t/d。现由于生产扩大和新增洗胶废水，且废水中CODCr浓度高、色度大，甲醛、苯酚、染料含量高，具有毒性大、难生物降解等难点[3-5]，原有系统难以处理达标，同时设备管路跑冒滴漏严重，迫切需要改造提升。

1 水质水量与排放标准

根据废水排放情况，染色废水120 t/d，洗胶废水5 t/d，生活污水和初期雨水等低浓度废水共400 t/d，考虑进水浓度较高、波动大及预留后期余量，故总处理规模按照600 t/d设计。具体设计进水水质如下表1所示。

表1 设计进水水质 mg/L，pH无量纲

2 废水处理工艺及主要处理单元的设计

2.1 设计思路

根据洗胶废水、染色废水水质特点及现有工艺运行情况，结合试验结果，对现有废水处理工艺改造思路如下：

(1)洗胶废水中CODCr、甲醛含量高，如不预处理直接进生化系统，将会对生化系统产生严重冲击，必须预处理后方可进入后续生化系统。这在现有系统运行中得到了验证：将未经预处理的洗胶废水直接进入生化系统，结果生化去除率持续降低，2天后生化系统内的污泥死亡流失严重。经“双氧水+硫酸亚铁”进行预处理试验分析，CODCr、甲醛的去除率分别达50%、70%及以上，去除效果明显。

(2)对于含染料、助剂、粘结剂等的高色度高粘度染色废水，需加药脱色与降低粘度.根据试验结果可知，该股废水经“聚合氯化铝铁[6]+次氯酸钠氧化[7]+混凝沉淀”处理后，CODCr去除率达到50%以上，但当反应温度低于45 ℃时，其产物压滤脱水比较困难。因此，综合考虑，将反应温度控制在45～50 ℃，保障高效压滤脱水的同时为后续生化系统提供合适温度。

2.2 废水处理工艺

针对废水CODCr、氨氮浓度高等特点，结合类似废水处理经验[8-10]，本项目主要采用“Fenton预处理[11-13]+A/O生化[13-14]+沉淀+气浮脱色[15]”处理工艺，即5 t/d高浓度洗胶废水采用芬顿氧化预处理后与120 t/d染色废水混合，再经板块压滤机压滤，滤液和生活污水、初期雨水等低浓度废水混合后再经A/O生化池、气浮池处理后达标外排。

具体工艺流程如下图1所示。

2.3 主要建构物尺寸与配套设备

(1)洗胶废水集水池，1座，地下式钢砼结构，内壁环氧防腐，有效容积为18 m3,水力停留时间3.6 d，配套污水提升泵2套(1用1备)。

(2)芬顿氧化槽，1只，尺寸φ1.5 m×2 m，钢制衬胶结构，反应时间为2 h，反应pH为3.0左右。

(3)染色废水收集池，1座，地下式钢砼结构，尺寸为8.3 m×5.8 m×3.0 m，有效容积为125 m3，水力停留时间24 h，配套设备包括提升水泵2套、循环水泵2套(1用1备)。

(4)染色废水调节反应池，1座，地下式钢砼结构，尺寸为5.8 m×3.8 m×2.8 m，有效容积为50 m3，反应时间为4.8 h。配套设备包括提升水泵2套(1用1备)、穿孔管空气搅拌。

(5)板框压滤，染色废水反应后泥水混合物由泵送至压滤机处理。配套设备包括污泥泵1套、100 m2板框压滤机1台。

(6)低浓度废水调节池，1座，地下式钢砼结构，尺寸为9.8 m×8.2 m×2.4 m，有效容积为110 m3，水力停留时间为4.4 h。

(7)A池，1座，半地下式钢砼结构，池体尺寸为10.7 m×7.7 m×5.5 m，有效容积为400 m3，水力停留时间为16 h，反硝化负荷：0.02 kg TN/(kg MLSS·d)。配套设备包括组合填料250 m3、3 kW搅拌机2套。

(9)辐流式二沉池，1座。半地下钢砼结构，池体尺寸为φ7 m×4.5 m，表面负荷为0.65 m3/(m2·h)。配套设备包括污泥泵1台、半桥式刮泥机1套。

(10)气浮脱色槽，1座，地上式钢制防腐结构，25 m3/h。配套设备包括溶气泵1套。

(11)污泥浓缩池。半地下钢砼结构，池体尺寸为7.1 m×5.2 m×2.6 m。污泥浓缩后上清液流回调节池，污泥由泵送至压滤机处理。配套设备包括污泥泵2套(1用1备)、100 m2板框压滤机1台。

(12)综合房。综合房包括配电房、化验室和值班室，地上钢砼结构，平面尺寸为14.0 m×7.8 m，层高为4.5 m。

3 工程调试及运行

3.1 预处理系统的调试

由于废水中存在难降解有生物毒性的有机物，因此经过预处理系统才能进入生化处理系统。整个预处理系统调试过程在10 d左右。

洗胶废水进入芬顿氧化槽，加硫酸调pH 2～3,投加硫酸亚铁搅拌均匀，再投加双氧水反应2 h后进入反应调节池。

染色废水先打入进入调节反应池经投加聚铁、次氯酸钠、石灰进行氧化混凝反应，反应时间为4 h，采用鼓风方式搅拌混合反应，反应后废水由水泵打到压滤机进行脱水，滤布出水进入低浓度废水调节池，污泥去规范化处置。

根据来水浓度投加药剂，投加双氧水4～6 kg/t、硫酸亚铁4～6 kg/t、聚铁2～4 kg/t、次氯酸钠0.2～1 kg/t、石灰3～5 kg/t。分批次调试。

3.2 A/O生化系统的调试

A池与O池同步进行污泥培养与菌种驯化，A、O池的接种污泥分别取自附近医药化工污水处理厂厌氧池和二沉池的污泥，接种量为池体容积的20%，采用槽罐车泵入。具体生化培养过程见下表2。

表2 A/O系统生物膜培菌驯化运行过程

续表

经过接种驯化培养，整个A/O生化处理系统调试历时约60 d左右。连续进水达到设计冲击负荷，O池出水CODCr稳定小于300 mg/L，氨氮小于15 mg/L，满足排放标准，可进行后续全流程运行。

3.3 污泥处理系统

沉淀池污泥与生化池剩余污泥全部进入污泥浓缩池，经浓缩后由污泥螺杆泵打入板框压滤机压滤进行脱水，为间歇性操作，每天工作一班；泥饼送危废处置单位规范处置。

4 工程实际运行

4.1 工程运行效果

该工程建成后于2019年8月开始调试至11月完成，生产废水已进入污水系统连续处理，整个系统运行稳定，出水水质达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的三级排放标准，符合设计要求，并通过相关部门监测验收。

(1)工程进出水水质

经生产满负荷稳定运行后，对进出水进行连续检测，其检测结果分别如下。

表3 进水水质检测数据 mg/L，pH无量纲

表4 出水水质检测数据

4.2 成本分析

(1)工程投资

本工程总投资包括新建A/O池、二沉池、脱水机房等土建工程费用共计140万元；新增曝气装置、生化填料、2台脱水机、螺杆泵等共计设备材料费160万元；设计费、安装费、调试费等计40万元，合计340万元。

(2)运行费用

改造后工程直接运行费用包含人工费用、电耗费用、药剂费用及污泥处置费用，不含设备折旧、维修费用，详见表5。

根据企业原有记录，改造前运行成本为5元/吨水，由上表可知，改造后污水处理系统吨水运行费用为4.83元/吨水，具有明显经济效益。

表5 运行成本统计表

5 结论

工程实践表明，采用“芬顿氧化预处理-A/O生化-沉淀-气浮脱色”组合工艺处理后，出水指标COD<400 mg/L，氨氮<20 mg/L，TN<40 mg/L，TP<2 mg/L，甲醛<2 mg/L，稳定达到并优于《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)三级标准，环境效益明显。

采用芬顿氧化预处理洗胶废水可以大幅度降解甲醛等毒性大的有机物。若洗胶废水不经预处理直接进入生化系统时，对生化系统冲击很大，2天时间生化系统内的污泥基本因毒性死亡而流失，生化去除率很低。

采用生化载体的A/O系统，可大幅去除废水中的有机污染物，提高系统的抗冲击负荷，不致因进水水量水质波动而影响出水水质。