宁波某电动车涂装废水处理工艺优化及运行调试研究

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随着电动车行业的高速发展,市场竞争与环境保护之间的矛盾也日渐凸显。涂装废水具有有机物浓度高、可生化性差等特点,已成为电动车生产行业污染治理的重点。目前,对涂装废水的处理方法主要有物化法和生化法,由于物化法运行费用较高,难以在实际应用中推广;生化法因其会受到特征污染物的抑制而无法单独使用。本课题针对宁波市某电动车生产企业实际废水处理工程,以该企业排放的涂装废水为研究对象,采用Fenton-混凝沉淀-水解酸化-生物接触氧化组合工艺处理涂装废水,使废水经济稳定的达标。由于涂装废水的组分和浓度不同,其Fenton和混凝沉淀的最佳运行条件也会不同,因而需要对实际废水的Fenton和混凝沉淀条件进行小试优化,随后利用实际工程对Fenton和混凝沉淀的优化条件进行验证和修正。最后对以上组合工艺进行调试,使废水经济稳定的达标。(1)采用批式试验,利用单因素法研究了Fenton处理喷漆废水的影响因素,以CODCr去除率为响应值,利用响应面法优化Fenton的运行条件。得到氧化时间90 min、氧化阶段p H 2.8、H2O2用量4.16 m L/L、Fe SO4投加3.38 g/L、絮凝阶段用Na OH中和至p H 8.0的条件下,Fenton的CODCr去除率可达到91.35%,氧化和絮凝作用分别占比79.40%和20.60%。反应符合二级动力学,活化能为10.19 k J/mol。Fenton可有效去除喷漆废水中的有机物,对有机物的去除以氧化作用为主,在实际运行中应优先对Fe SO4投加量、H2O2用量和氧化阶段的p H进行调节,以优化Fenton的处理效果。(2)Fenton处理后的喷漆废水与电泳废水混合,拟采用混凝沉淀进行处理。通过单因素法研究了混凝沉淀处理混合涂装废水的影响因素,以CODCr和SS去除率为响应值,利用多响应面法优化混凝沉淀的运行条件。CODCr最大去除率可达到45.11%,运行条件为:搅拌强度146 rpm、p H 8.3和PAC投加141 mg/L。SS去除效果最好的运行条件为:搅拌强度165 rpm、p H 6.8、PAC投加228 mg/L,去除率为74.98%。混凝沉淀可有效去除涂装废水中的有机物和悬浮物,在实际运行中应考虑经济因素,平衡CODCr和SS的处理效果。(3)在实际运行调试中,对Fenton和混凝沉淀的优化条件进行修正。Fenton进水CODCr 3498~5566 mg/L,结合经济因素和处理效果,氧化阶段p H调整至3.0,同时H2O2和Fe SO4用量分别降低至3.0 m L/L和0.96 g/L,CODCr去除效率为48.92%,Fenton对喷漆废水具有较好的预处理效果,整体符合设计要求。Fenton出水与电泳废水混合,CODCr1076~1814 mg/L、SS 340~428 mg/L,对混凝沉淀的运行条件进行经济调整,搅拌强度145 rpm、p H 8.4和PAC投加100 mg/L的条件下,CODCr和SS去除率分别为36.21%和61.59%,即可达到与生化单元耦合的条件。(4)采用逐渐增大进水流量的方式启动实际工程的水解酸化和生物接触氧化,通过运行调试得到其稳定运行效果。水解酸化进水CODCr 671~926 mg/L、B/C0.198~0.259、p H 8.0~9.2,有机负荷0.96 kg COD/(m~3·d)的条件下,CODCr去除率为24.84%,出水B/C提高至0.336,可生化性显著增强。DO 3.0~4.0 mg/L和有机负荷0.60 kg COD/(m~3·d)的条件下,生物接触氧化CODCr和BOD5去除率分别为72.21%和80.67%。生化单元可有效处理混凝沉淀出水,无需额外调节废水水质,与Fenton-混凝沉淀的耦合度较高。(5)采用Fenton-混凝沉淀-水解酸化-生物接触氧化组合工艺处理涂装废水,出水CODCr、BOD5、SS和TP分别为120~193 mg/L、36~51 mg/L、49~95 mg/L和1.3~7.8mg/L,可达《工业企业废水氮、磷污染物间接排放限值》(DB33/887-2013)和《污水综合排放标准》(GB8978-1996)三级标准,同时满足企业内控标准。工程主体投资费用381.9万元,运行费用为6.15元/吨,与其他工艺相比具有经济、高效的优势。通过本研究的运行条件优化,每年可节约运行费用12.91万元,具有显著的经济效益。
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