丁腈手套生产废水处理工艺分析与设计

曾佳俊

（广东省环境保护工程研究设计院有限公司，广东 广州 510030）

引言

近年来，丁腈手套因其优异的防护性、拉伸强度、贴手舒适性和广泛的应用领域等特性，显现出长远的发展潜力，成为医疗及防护手套各品类中增速最快的高端品种。在医疗领域，丁腈手套发挥了重要作用，全球市场对丁腈手套的需求尤其旺盛。而丁腈手套的生产必然会带来生产废水，若不经处理直接排放，将严重污染周边水体和土壤[1-2]。

1 项目概况

某丁腈手套厂生产过程中产生的废水为15 000 m3/d，为响应国家相关环保及节能减排、循环经济的政策，在生产厂区内建设了废水处理设施，使生产废水经处理后，一部分能够达标排放，其余部分达到回用水标准后回用于生产。

2 工程规模与水质特点

2.1 工程规模

本项目设计的废水处理规模为15 000 m3/d，其中高浓度废水2 000 m3/d，中低浓度废水13 000 m3/d。

2.2 设计进水水质

根据相关资料并结合同类型生产企业废水的水质情况综合考虑，本工程设计的进水水质情况见表1。

表1 设计进水水质

2.3 设计出水水质

根据当地要求及广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）第二时段一级标准的排放要求，出水水质见表2。

表2 设计出水水质

此外，本工程要求产生的9 000 m3/d回用水回用于厂区生产车间，回用水水质须满足电导率小于1 00 μs/cm的要求。

2.4 废水特性分析

丁腈手套生产废水具有水量大、悬浮物浓度高、色度高且具有一定的生物毒性的特点[2]，具体特性如下：（1）废水温度为50～55 ℃，在预处理阶段需设置冷却塔对其进行降温。（2）废水中含有一定浓度的悬浮物，在预处理阶段可考虑通过加药气浮去除。（3）高浓度废水中的难降解有机物较多，可生化性较差，生化处理需考虑提高废水的可生化性。（4）废水中含有较高浓度的硝酸盐，需投加碳源调节碳氮比，生化处理段需着重考虑脱氮。（5）出水标准对COD要求较高，需考虑在生化处理段投加药剂（粉末活性炭）去除COD。（6）废水中含有难降解的有机物，在生化处理后增加臭氧氧化工艺进一步去除废水中的难降解有机物。（7）出水标准对总氮要求较高，因此深度处理工艺可着重考虑对TN有较好去除效果的工艺，以保证出水的TN达标。（8）部分废水处理后需要回用，所以应合理选择深度处理技术，以使回用水满足生产用水要求。（9）废水中含有一定浓度的盐分，主要包括钠、铁、钙、氯、硫酸根等离子，这些离子不属于广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）中的污染物指标，可忽略，废水处理达标后即可排放[3]。

3 工艺流程与去除率分析

3.1 工艺流程

本工程主体工艺采用缺氧+好氧工艺，具体工艺流程见图1。

图1 废水处理工艺流程图

3.2 各级水质去除效率分析

各级水质去除效率分析详见表3。

表3 各阶段主要污染物处理效率预测

4 主要处理单位 及设计参数

4.1 预处理单元

（1）格栅：废水中含有生产过程中产生的残渣，本项目采用格栅用于去除废水中的残渣，保护后续处理单元设备。高浓度废水设计流量：2 000 m3/d；中低浓度废水设计流量：13 000 m3/d。

（2）调节池：本项目生产废水的水量不均匀且温度高，所以选用调节池配备冷却塔，用于调节废水水量、pH值及水温，避免因水质、水量波动而对水处理系统造成影响。高浓度废水调节池：设计流量：2 000 m3/d，水力停留时间：12 h，池容：1 000 m3。中低浓度废水调节池：设计流量：13 000 m3/d，水力停留时间：9 h，池容：4 875 m3。

（3）高效浅层气浮：气浮法是利用加压空气在水中形成高度分散的微小气泡，粘附废水中疏水基的固体或液体颗粒，形成水-气-颗粒三相混合体系，颗粒粘附气泡后，表观密度小于水的絮体上浮到水面，形成浮渣层被刮除，实现固液或者液液分离的过程[4]。

高浓度废水高效浅层气浮：设计流量：2 000 m3/d，处理水量：8 5 m3/h，池内径：5 m，有效水深：600～800 mm，溶气水量：25 m3/h。中低浓度废水高效浅层气浮：设计流量：17 000 m3/d，处理水量：700 m3/h，池内径：13 m，有效水深：600～800 mm，溶气水量：200 m3/h。

4.2 厌氧处理单元

高浓度废水具有部分难降解有机物、生化性较差、总氮浓度高的特点，而项目对出水有机物及总氮的要求较高。所以本项目在生化处理阶段选用水解酸化池，将厌氧发酵阶段控制在水解与产酸阶段，而在池内设置填料、增大生物浓度可使污水中难降解的大分子有机物分解为较易降解的小分子有机物，在去除部分有机物的同时可以将SS中的有机物部分转化为溶解性有机物，明显改善污水的可生化性。设计参数：设计流量：2 000 m3/d，停留时间：12 h，池容：1 000 m3。

4.3 两级A/O处理单元

本工程对于高浓度废水采用两级A/O工艺，生化出水与经预处理的中低浓度废水混合后进入综合废水2#两级A/O池。考虑废水生化处理所需的碳氮比过低，将分别在一级缺氧池、二级缺氧池投加碳源，调整废水碳氮比，同时一级好氧池的硝化液通过混合液回流泵回流至一级缺氧池，保证脱氮效果。若进水浓度发生波动，本单元考虑在生化出水端投加活性炭，对有机物进行有效吸附。由于废水会产生泡沫，本单元还需设置消泡系统[5]。

4.3.1 高浓度废水两极A/O处理单元

一级缺氧池：设计流量：2 000 m3/d，停留时间：3 d，有效容积：1 000 m3；一级好氧池：设计流量：2 000 m3/d，停留时间：12 h，有效容积：1 000 m3，污泥浓度：4 g/L。

二级缺氧池：设计流量：2 000 m3/d，停留时间：24 h，有效容积：2 000 m3；二级好氧池：设计流量：2 000 m3/d，停留时间：3 h，有效容积：250 m3，污泥浓度：4 g/L。

二沉池：表面负荷：1.0 m3/（m2·h），池边水深：4 m。中间水池：设计流量：2 000 m3/d，停留时间：0.5 h，有效容积：42 m3。

4.3.2 综合废水两级A/O处理单元

一级缺氧池：设计流量：19 000 m3/d，停留时间：8 h，有效容积：6 334 m3；一级好氧池：设计流量：19 000 m3/d，停留时间：8 h，有效容积：6 334 m3，污泥浓度：4 g/L。

二级缺氧池：设计流量：19 000 m3/d，停留时间：4 h，有效容积：3 167 m3；二级好氧池：设计流量：19 000 m3/d，停留时间：2 h，有效容积：1 584 m3，污泥浓度：4 g/L。

二沉池：表面负荷：1.0 m3/（m2·h），池边水深：4 m。

中间提升泵站：设计流量：19 000 m3/d，停留时间：0.5 h，有效容积：396 m3。

4.4 深度处理单元

4.4.1 反硝化陶粒滤池

本工程废水处理排放标准较严，为使废水达标排放，在生化处理末端设置反硝化陶粒滤池，通过投加适量碳源，去除剩余总氮。反硝化陶粒滤池作为去除总氮和悬浮物的保障措施，使得总氮和悬浮物的出水达标。反硝化陶粒滤池包含废水池、清水池、废水提升泵、反冲洗泵及反冲洗风机设备间。

设计工艺参数：设计流量：19 000 m3/d，过滤速度：3 m/h，有效过滤面积：264 m2。

4.4.2 臭氧氧化技术

该技术是将臭氧化学氧化、臭氧灭菌消毒、生物氧化降解等技术合为一体，主要目的是在常规处理后进一步去除水中的有机污染物，保证净水工艺出水的化学稳定性和生物稳定性。

设计工艺参数：设计流量：6 000～9 000 m3/d，有效容积：938 m3，有效水深：7 m，停留时间：2.5 h。

4.5 回用水处理单元

本项目的回用水水质要求较高，目前唯一可靠的工艺只有膜处理技术。结合废水特点，从回用标准、占地、投资、运营成本等方面考虑，选用超滤+反渗透工艺作为回用水处理工艺。分析如下：滤池出水进入超滤及纳滤/反渗透装置，进一步去除残留在废水中的总氮及有机污染物，使出水达到回用标准。

4.5.1 超滤系统

超滤系统作为后续反渗透系统的预处理单元，为全自动控制集成设备，包括完整的外置式超滤膜系统及其配套清洗装置及CIP在线化学清洗装置，设备根据设定工况可全自动控制运行。设计处理能力：13 000 m3/d，出水量：13 000 m3/d。

4.5.2 纳滤/反渗透系统

在进水电导率没有累积的情况下，NF/RO处理系统的产水率正常情况能达到65～75%左右，生化处理出水剩余污染物的去除率一般可以达到90%以上，悬浮物的拦截率可达99%以上。因此，NF/RO系统能保证出水满足本工程回用水的标准要求。本项目设置一套NF系统及一套一级两段RO系统，保证系统产水率能够满足生产需要。为了降低运行成本，应将两套膜系统进行灵活搭配运行，并根据进水水质调整NF/RO系统组合不同处理量的配比。设计处理能力：13 000 m3/d，设计产水率：69%，出水量：9 000 m3/d，浓缩液量：4 000 m3/d。

5 运营成本分析

本项目投产后的运行成本主要由电费、药剂费、水费、人员工资福利费、污泥外运处置费、设备与维修费及管理费组成。按全年365天运行计，废水处理平均年运行成本为5 751.61万元，折合每吨废水平均成本为10.51元。回用水处理系统平均年运行成本为1 365.68万元，折合每吨水平均成本为2.88元。

6 结语

本项目根据废水的特点，采用“预处理-生化处理-深度处理”的组合工艺，工艺具有技术成熟、经济可行、运行可靠的特点，对同类项目具有一定的借鉴意义。