关键词:光伏企业;生产废水;组合工艺;深度处理

                    1 工程概况 

                    为积极响应环保要求,针对原有废水处理站出 水COD、NH3-N、TN 以及 F- 不达标问题,项目新建废水处理站用于处理某太阳能公司生产过程中产 生的废水。生产废水主要分为3部分,分别为硅烷 废水、制绒废水以及刻蚀废水,设计进水水质、水量 如表1所示。 

 

                    由表1可知,不同种类废水的水质特征明显,且 差异较大。其中硅烷废水氨氮浓度极高,刻蚀废水 氟离子含量大。结合原废水处理站出水不达标现状,新建废水处理站建造规模为1900m3/d。原废 水处理站出水水质由业主提供,设计出水水质根据 《循环冷却水用再生水水质标准》(HG/T3923- 2007)和《电池工业污染物排放标准》(GB30484- 2013)标准中较严指标确定,具体出水水质如表2 所示。

 

                       2 废水水质分析 

                       本项目废水包含硅烷废水、刻蚀废水以及制 绒废水,其中硅烷废水氨氮含量极高,生物毒性 大;刻蚀废水氟离子含量高,脱氟难度较大,同时 也具有一定生物毒性。综合考虑各股废水的水质 特征,需进行分质预处理,以保证出水水质达标和 降低处理成本。该公司新建废水处理站设计规模 为1900m3/d,具有以下特点:①废水为多条产品 线的综合生产废水,污染物成分较复杂;②废水间 歇排放,水质水量存在一定波动范围,具有一定冲 击负荷;③废水氨氮含量极高、氟离子含量大,需 进行分质预处理,降低生物毒性;④废水 COD含 量低,需额外投加一定碳源,以保证生化系统内微 生物的生长需求。

                      3 工艺选择 

                       3.1 原有处理工艺 

                       原废水处理站未对各废水水质特征进行区分, 混合后仅做脱氟处理,由于缺乏生化处理和深度处 理,出水水质超标,需进行改造设计,具体如图1 所示。

 

                        3.2 预处理工艺选择

                         相较于制绒废水和刻蚀废水,项目中硅烷废水 属于高氨氮废水,其设计进水氨氮含量最高可达 11000mg/L,若不予以进行氨氮前处理,混合后废水氨氮浓度最高可达277mg/L,对后续生化系统中 微生物存在一定毒性。 本项目中硅烷废水氨氮浓度较高,若利用稀释 法将混合液降至100mg/L以下,在达到废水可生 化性的同时,将极大地增加处理成本。若采取传统 氨氮处理工艺如吹脱法、电解法或化学沉淀法时,存 在占地面积大、投资及运行成本高等问题。考虑 到前期投入和运营成本,项目选用进水阈值高、单级 去除率高、占地面积小、便于运行管理的氨氮分离膜 装置。膜法氨氮去除工艺通过调节废水pH,以膜 两侧的气压浓差为推动力,利用吸收液高效回收 NH3 分子。实际工程中,硅烷废水按40m3/d的 设计进水水量经调节罐均匀水质、调节水量后进入 二级氨氮分离膜装置。 区别于硅烷废水,本项目中刻蚀废水存在氟离 子浓度高、氨氮浓度较高、pH 低的特点,结合硅烷 废水的水量特征,利用调节池对刻蚀废水、预处理后 的硅烷废水进行混合,其中刻蚀废水设计进水水量 为850m3/d,混合后调节池出水含氟量为 1496 mg/L。针对混合废水氟离子含量高、水量大的特 点,项目选用三级除氟混凝沉淀装置,设计通过投加 Ca(OH)2 溶液调节pH 为8~9,同时 Ca2+ 可以与 F- 结合形成CaF2 沉淀,之后辅以混凝剂PAC和絮 凝剂PAM 达到高效去除氟离子、调节pH 的目的。 对于仅氟离子含量高的制绒废水,项目采用三级除 氟混凝沉淀装置进行处理,其设计进水水量为980 m3/d。综上,针对各股废水的水质特征,达到分质 处理的目的。

 

                       3.3 生化处理工艺选择

                        预处理后的硅烷废水,与刻蚀废水混合后经脱 氟处理后进入生化系统,生化系统设计进水水量为 890m3/d,根据混合液的水质特征,生化系统选用缺 氧+好氧处理工艺,其中缺氧池分为一级预缺氧 池+一级缺氧池和二级预缺氧池+二级缺氧池,缺 氧池内反硝化细菌利用进水有机物作为碳源,将好氧池回流带入的亚硝酸盐和硝酸盐转化为氮气,以 达到降低COD和氨氮含量的目的[3]。由于一级预 缺氧池进水有机碳源浓度低,为提高可生化性,需额 外补充适量碳源。好氧池分为一级好氧池和二级好 氧池,好氧池通过曝气,加速可生物同化有机碳通过 好氧微生物代谢转化为活性污泥[4]。同步地,为保 证生化系统处理效果、提高抗冲击负荷能力,二级好 氧池以一定比例添加 MBBR填料。 

 

                       3.4 深度处理工艺选择

                         本工程深度处理工艺选用双介质多效过滤器、多 相催化氧化反应器、活性氧化铝以及阴离子树脂。对 于生化系统出水中残留的污染物质,双介质多效过滤 器利用沸石和活性炭高效吸附作用去除氟离子,多相 催化氧化反应器利用臭氧和双氧水的高效催化氧化 性能控制出水中难生物降解COD和氨氮,活性氧化 铝和阴离子树脂可以有效去除残留氟离子和硬度,进 一步保证出水水质达标排放和中水回用。 综上所述,新建废水处理站的工艺流程如图2 所示。

 

                        4 主要处理单元及设计参数

                        4.1 预处理系统 

                       4.1.1 硅烷废水预处理

                       (1)调节罐。1座,尺寸⌀3.5m×3m(其中 0.5m超高),有效容积20.8m3,HRT10h。内置 PC-3100型pH 在线仪1台;液位传感器1台;G-30- 25型自吸泵2台(1用1备),流量3m3/h,扬程 12m,功率0.37kW。

                       (2)二级氨氮分离膜装置。2 套,处理水量72m3/d。内置吸收 罐2台;KJ-H4×28ND型膜组件22 根;膜组件配套装置2套;清洗装置 2套;G-30-25型循环泵8台,流量3 m3/h,扬程12m,功率0.37kW。

                         4.1.2 硅烷/刻蚀废水预处理

                       (1)调 节 池 1。1 座,尺 寸 10m×6m×4.5 m(其 中 超 高 0.5m),有效容积283.2m3,HRT 8h。内置PC-3100型pH 在线仪 1台;EPD30型电磁流量计1台; MA1.5/6-260-960型潜水搅拌机 2台,功率1.5kW;80QW38-30-7.5型提升泵2台 (1 用 1 备),流 量 38 m3/h,扬 程 15 m,功 率 7.5kW。

                        (2)三级除氟混凝沉淀池。3座,尺寸7.5m× 5.5m×5.5m(其中超高0.5m),有效容积208m3, HRT5h。内置刮泥机装置3套;空气搅拌装置 3套;PC-3100型pH 在线仪3台;PAC加药装置1 台;PAM 加药装置1台;加药计量泵6      台。 

                       4.1.3 制绒废水预处理 

                          (1)调节池2。1座,尺寸15m×5m×5m(其 中超高0.5m),有效容积333m3,HRT8h。内置 EPD30型电磁流量计1台;PC-3100型pH 在线仪1 台;MA1.5/6-260-960 型 潜 水 搅 拌 机 2 台,功 率 1.5kW;80QW45-15-4型提升泵2台(1用1备), 流量45m3/h,扬程15m,功率4kW。

                          (2)三 级 除 氟 混 凝 沉 淀 池。3 座,尺 寸 7.5m×5.5m×5.5m(其中超高0.5m),有效 容积208m3,HRT5h。内置刮泥机装置3套;空 气搅拌 装 置 3 套;PC-3100 型 pH 在 线 仪 3 台; PAC加药装置1台;PAM 加药装置1台;加药计 量泵6台。

                         4.2 生化处理系统

                          (1)一级预缺氧池+一级缺氧池。1座,尺寸 22.5m×17m×5.5m(其中0.5m 超高),有效容 积1700m3,设计容积负荷1.50kgCOD/(m3·d), HRT48h。内置PC-3100型ORP在线仪1台;PC- 3100型pH 在线仪1台;碳源投加装置1套;酸投加装置1套;MA1.5/6-260-960型潜水搅拌机3台,功 率1.5kW;LFP2.2/4-1100-63型低速水力推流器6 台,功率2.2kW。

                         (2)一级好氧池。1 座,尺寸 17m×15m× 5.5m(其中0.5m超高),有效容积1200m3,设计 容积负荷0.60kgCOD/(m3·d),HRT33.8h。内 置微孔曝气系统1040套;DC-5300型DO在线仪1 台;EPD30型电磁流量计1台;100QW100-15-7.5 型内回流泵2台(1用1备),流量100m3/h,扬程 15m,功率7.5kW。

                          (3)二级预缺氧池+二级缺氧池。1座,尺寸 17m×3.5m×5.5m(其中0.5m 超高),有效容积 250m3,设计容积负荷1.50kgCOD/(m3·d),HRT 7.1h。内置PC-3100型 ORP在线仪1台;PC-3100 型pH 在线仪1台;MA1.5/6-260-960型潜水搅拌 机1台,功率1.5kW;LFP2.2/4-1100-63型低速水 力推流器2台,功率2.2kW。

                          (4)二级好氧池。1座,尺寸17m×3m×5.5m (其中0.5m 超高),按1∶2∶3分3格,第3格为 MBBR工艺,有效容积200m3,设计容积负荷0.60 kgCOD/(m3·d),HRT45.6h。内置微孔曝气系统 260套;DC-5300型DO在线仪1台;EPD30型电磁 流量计1台;100QW100-15-7.5型内回流泵2台(1 用1备),流量100m3/h,扬程15m,功率7.5kW; MBBR填料30m3。

                           4.3 深度处理系统

                           4.3.1 硅烷/刻蚀深度处理

                           (1)双介质多效过滤器。2座,尺寸⌀2m×4.0m (其中0.5m 超高),有效容积10.99m3,滤速5~ 12m/h。

                           (2)多相催化氧化反应器。2座,尺寸⌀3.5m× 4.0m(其中0.5m 超高),有效容积70.8m3,HRT 2h。内 置 JBJ-900 型 浆 式 搅 拌 器 2 台,功 率 1.1kW。

                           (3)活性氧化铝过滤器。2座,尺寸⌀2m×3.0m (其中0.5m 超高),有效容积9.42m3,滤速5~ 12m/h。

                           (4)阴离子树脂吸附器。2座,尺寸⌀2m×3.0m (其中0.5m 超高),有效容积9.42m3,滤速5~ 12m/h。

                           4.3.2 制绒废水深度处理

                           (1)双介质多效过滤器。2座,尺寸⌀2m×4.0m (其中0.5m 超高),有效容积12.56m3,滤速5~ 12m/h。

                           (2)活性氧化铝过滤器。2座,尺寸⌀2m×3.0m (其中0.5m 超高),有效容积9.42m3,滤速5~ 12m/h。

                           (3)阴离子树脂吸附器。2座,尺寸⌀2m×3.0m (其中0.5m 超高),有效容积9.42m3,滤速5~ 12m/h。

                          5 运行效果与讨论

                         2017年9月废水处理站新建完工并投入使用, 运行稳定后各主要处理单元日平均出水水质数据如 表3所示。

 

                                由表3可知,采用预处理+生化处理+深度处 理组合工艺,最终出水 COD稳定在47.2mg/L左 右,氨氮稳定在6.7mg/L左右,氟离子浓度稳定在 6.4mg/L左右,满足设计出水水质要求,达到中水 回用和排放标准。同时,出水水质波动较小,能够平 稳运行。

                           6 技术经济分析 

                          工程总投资为1215万元,总装机容量为197.9kW, 电负荷均为380V/220V低压用电负荷,日总耗电量约2240.7kW·h。总运行费用为6.27元/m3,其 中电费1.04元/m3[以0.7元/(kW·h)计],药剂费 4.23元/m3,污泥处理费0.69元/m3,维护费0.145 元/m3,人工费0.17元/m3。

                      7 结语

                        (1)预处理工艺选用氨氮分离膜和除氟混凝沉 淀可以有效降低废水中氨氮和氟离子浓度,降低其 对微生物的毒害作用。

                         (2)深度处理采用多相催化氧化技术,可进一步 去除难生物降解 COD和残留氨氮,保证出水稳定 达   标。

                           (3)工程实践表明,采用预处理+生化处理+深 度处理组合工艺处理光伏废水,该工艺技术可靠、运 行稳定、出水水质满足《循环冷却水用再生水水质标 准》(HG/T3923-2007)和《电池工业污染物排放 标准》(GB30484-2013)标准。

                      原标题：光 伏 企 业 生 产 废 水 处 理 工 程 实 例

                      原作者：任 梦 娇