广东凯达环保科技有限公司 523129
摘要：东莞金诺珠宝有限公司位于东莞市厚街镇，经营范围包括加工、销售：珠宝玉器、金银首饰、贵金属制品等。但随着行业的发展,企业资源、能源的过度消耗和环境污染等问题严重制约了企业的发展。为实施整体系统的预防策略体系统的预防策略,该企业通过多次实施清洁生产审核,有效提高了资源利用率,降低了生产和经营成本,同时还积极承担了社会责任,履行了环境保护的义务。
关键词：废水处理；工艺
一、概述
该公司生产过程中主要产生的废水为：清洗废水合计100m3/d。需处理后达到《城市污水再生利用 工业用水水质》（GB-T19923-2005）洗涤用水标准后进行回用。
本方案设计范围包括工艺、土建、电气、管道及附件等。
二、工艺方案设计
2.1 工艺的选择原则
选择适宜的废水处理工艺应当根据处理规模、原废水水质、出水要求，用地条件、工程地质，环境等条件作慎重考虑。各种工艺都有其适用条件，因此必须在生产实践上总结优化，提出适合于具体项目的工艺。
一般污水处理工艺选择原则为：
1）技术成熟，对水质变化适应性强，出水稳定，污泥易于处理。
2）经济节约，电耗少、造价低、占地少。
3）易于管理，操作方便，设备性能稳定。
4）重视环境，臭气防护，噪声控制，环境协调，清洁生产。
2.2工艺选择
综合废水由于含有颗粒物，且CODcr成分复杂，常用的处理方法主要为生化+物化处理，下面介绍几种废水常用的生化与物化方法。
2.2.1物化处理
根据金属制品废水的水质特点，目前应用的物化处理方法主要包括混凝、氧化絮凝、铁-碳微电解、吸附、高级氧化法、普通滤池、高效生物滤池等。
（1）混凝法
混凝处理法为目前国内外普遍采用的一种水质处理方法，广泛用于金属制品废水预处理及后续处理过程中。它是通过向废水中投加混凝剂，使其中的胶体微粒等发生凝聚和絮凝（合称混凝）而相互聚结形成较大颗粒或絮凝体，进而从水中分离出来以净化废水的方法。混凝处理可去除废水中的细分散固体颗粒、乳状油及胶体物质等。
在金属制品废水处理中使用的混凝剂包括硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铝 (AS)、聚合硫酸铁( PFS)、聚合硅酸铁( PSF)、聚合硅酸硫酸铁( PFSS)、聚合氯化铝 (聚铝，PAC)、聚合氯化铁( PFC)、聚合硫酸铁铝 ( PAFS)、聚合硫酸氯化铁铝( PAFCS)、聚丙烯酰胺 ( PAM)等。近年来，混凝剂的发展方向是由低分子向聚合高分子发展，由功能单一型向复合型发展。
混凝处理法一般先投加聚合硫酸铁 ( PFS)、聚合硫酸氯化铁铝 ( PAFCS)等无机絮凝剂，再加入少量的聚丙烯酰胺(PAM)等有机高分子絮凝剂，具体投加量按实际情况以达到经济实用的效果为佳。
（2）氧化絮凝法
氧化絮凝是一项废水处理新技术，尤其适于高浓度、 难生物降解有机废水的预处理，或经生化处理后不达标时的深度处理。该方法通过电解催化氧化或 H2O与铁盐等催化氧化反应机制，产生具有极强氧化性的羟基自由基（•OH），借助•OH具有“攻击”有机物分子内高电子云密度部位的特点，使微生物难降解的大部分有机物迅速变为易分解的小分子有机物，甚至往往会被•OH彻底矿化为 CO2和H2O。进一步通过投加絮凝剂，将形成的絮状有机物分离去除。氧化絮凝法对改善废水的可生化性效果显著，对COD等有机物的去除率一般可达 20～40%。
（3）铁-碳微电解法
铁碳微电解法是将废铁屑与惰性碳(如石墨、焦炭、活性炭、煤等) 颗粒按一定的质量比或者体积比作为填料装入反应器中对废水进行预处理的方法。
一般工业废水中含有抑制好氧微生物生长的有毒物质，属生物难降解有机废水，通常BOD5∶CODCr在0.05到0.25这个范围。所以必须对这类废水进行预处理。在实际工程上来说，目前铁碳法已成功应用于含铬、氟、砷、油及合成洗涤剂的工业废水的处理。而通过铁碳池可以显著提高废水的可生化性，达到0.3以上，可有效减少废水中有毒物质对微生物的毒害作用，为进一步生化处理创造了有利条件。
当将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。其中电位低的铁成为阳极，电位高的碳成为阴极，在酸性充氧条件下发生电化学反应，其反应过程如下：
阳极(Fe)：Fe- 2e→ Fe2+
阴极© ：2H++2e→ 2[H]→H2
从反应中看出，产生的了初生态的Fe2+和原子H，它们具有高化学活性, 能改变废水中许多有机物的结构和特性，使有机物发生断链、开环等作用。若有曝气，即充氧和防止铁屑板结。还会发生下面的反应：
O2+ 4H+ +4e→2H2O；
O2+ 2H2O+ 4e→4OH－；
2Fe2+ +O2+4H+→2H2O+ Fe3+。
反应中生成的OH－是出水pH值升高的原因，而由Fe2+氧化生成的Fe3+逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)3 胶体絮凝剂，可以有效地吸附、凝聚水中的污染物，从而增强对废水的净化效果。
（4）高级氧化法
目前废水处理最常用的生物法对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，而化学氧化法可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还对环境类激素等微量有害化学物质的处理方面有很大的优势。然而O3、H2O2和Cl2等氧化剂的氧化能力不强且有选择性等缺点难以满足要求。1987年Gaze等人提出了高级氧化法（Advanced Oxidation processible, 简称AOPs），它克服了普通氧化法存在的问题，并以其独特的优点越来越引起重视。
高级氧化法最显著的特点是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加•HO的链式反应，或者通过生成有机过氧化自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O, 从而达到氧化分解有机物的目的。
与其他传统的水处理方法相比，高级氧化法具有以下特点：产生大量非常活泼的羟基自由基•HO其氧化能力（2.80v）仅次于氟（2.87），它作为反应的中间产物，可诱发后面的链反应，羟基自由基与不同有机物质的反应速率常数相差很小，当水中存在多种污染物时，不会出现一种物质得到降解而另一种物质基本不变的情况；•HO无法选择地直接与废水中的污染物反应将其降解为二氧化碳、水和无害物，不会产生二次污染；普通化学氧化法由于氧化能力差，反应有选择性等原因，往往不能直接达到完全去除有机物降低TOC和COD的目的，而高级氧化法则基本不存在这个问题，氧化过程中的中间产物均可以继续同羟基自由基反应，直至最后完全被氧化成二氧化碳和水，从而达到了彻底去除TOC、COD的目的；由于它是一种物理化学过程，很容易加以控制，以满足处理需要，甚至可以降低10-9级的污染物；同普通的化学氧化法相比，高级氧化法的反应速度很快，能在很短时间内达到处理要求；既可作为单独处理，又可与其他处理过程相匹配，如作为生化处理的预处理，可降低处理成本。
而Fenton试剂（H2O2/Fe2+）氧化法在高浓度废水的处理工程中得到了得到了广泛的应用。
Fenton氧化法，其实质是二价铁离子（Fe2+）和双氧水之间的链式反应催化生成HO•自由基，基本作用原理如下：
Fe2++ H2O2→Fe3++ HO•+OH-
Fe3++ H2O2→Fe2++ HO2•+H+
HO2•+ H2O2→O2+ H2O+ HO•
RH+ HO•→R•+H2O
R•+ Fe3+→R++ Fe2+
R++ O2→ROO+→CO2+ H2O
下表中为各种氧化剂的氧化电位，可见羟基自由基是一种极强的化学氧化剂，它的氧化电位比普通氧化剂(如臭氧、氯气、过氧化氢)高得多，这意味着•OH的氧化能力要大大高于普通化学氧化剂。各种氧化剂的氧化电位见表4-1：
2.2.2生物处理
生化法是微生物在酶的催化作用下，利用微生物的新陈代谢功能，对污水中的污染物质进行分解和转化。生化法分为厌氧和好氧的两种。
（1）厌氧工艺
厌氧生物处理过程是在厌氧条件下由多种微生物共同作用，使有机物分解并生成甲烷和二氧化碳的过程，又称为厌氧消化。整个过程分为三个阶段：
第一阶段：水解发酵阶段，即在发酵细菌的作用下，多糖转为单糖，再发酵成为乙醇和脂肪酸；蛋白质先水解为氨基酸，再经脱氨基作用成为脂肪酸和氨。
第二阶段：产氢、产乙酸阶段，即产氢气产乙酸菌将水中的脂肪酸和乙醇等转化为乙酸、H2和CO2。
第三阶段：产甲烷阶段，即产甲烷菌利用乙酸、H2和CO2产生CH4。
对浓度较高、可生化性较差的线路板废水，采用厌氧处理方法能较大幅度地提高有机物的去除率。常用的厌氧处理技术有升流式厌氧污泥层反应器和水解酸化法。
i.升流式厌氧污泥层反应器，简称为UASB。
废水由配水系统从反应器底部进入，通过反应区经气、固、液三相分离器后，进入沉淀区，沉淀后由出水槽排出；沼气由气室收集；污泥由沉淀区沉淀后自行返回反应区。该工艺特点：处理效果稳定，去除率高，能耗低。但进水悬浮物浓度不易过高，对操作人员技术水平要求高，对三相分离器制作有很高要求，否则处理效果会很差。适用于中小水量的处理工艺。
ii.水解酸化法
水解酸化池是利用水解发酵酸化菌在微氧条件下完成有机物降解的过程。由于对水中溶解氧和温度控制条件不十分严格，操作管理较方便。在废水有机物不十分高的情况下，应用十分广泛。由于相当部分染料和表面活性剂物质结构复杂，难生物降解，采用水解酸化方法既可除去一部分COD,以减轻后续好氧处理的负荷，还可利用水解酸化菌的酶解作用，打开高分子物质的链节和苯环，使之成为较容易降解的小分子物质，甚至酸化成为挥发性有机酸、醇类等物质。
(2) 好氧工艺
好氧处理是指在好氧状态下，通过各种好氧细菌，原生生物和后生生物的同化、异化作用降解废水中的有机物，使之最终分解成为水、二氧化碳和无机盐的过程。污水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法、生物膜法和氧化塘法。
i.活性污泥法
活性污泥法是在曝气池中讲废水与活性污泥进行混合曝气，利用微生物的代谢作用，来去除废水中污染物的一种方法。
工艺流程：
在曝气池内活性污泥对废水中的有机物进行絮凝、吸附和降解，再到二次沉淀池沉淀，上清液排出，二沉池的部分污泥回流到曝气池内，剩余污泥排入污泥浓缩池。该工艺特点：去除率高，效果稳定，耐冲击负荷大。适合水量较大的连续排放的污水处理站中。
ii.生物膜法
污水的生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理技术。这种处理法的实质是使细菌和其他菌类微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁育, 并在其上形成膜状生物污泥———生物膜。污水与生物膜接触, 污水中的有机污染物, 作为营养物质被生物膜上的微生物所摄取, 污水得到净化, 微生物自身也得到繁衍增殖。
在线路板废水处理中, 生物膜法的应用工艺主要有接触氧化法、生物转盘法和生物滤床法等。
接触氧化法
生物接触氧化处理技术是在池内充填填料, 已经充氧的污水浸没全部填料, 并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜, 污水与生物膜广泛接触, 在生物膜上微生物新陈代谢功能的作用下, 污水中有机污染物得到去除,污水得到净化, 因此, 生物接触氧化处理技术又称为“淹没式生物滤池”。该工艺具有体积负荷高, 处理时间短，出水水质好而稳定，动力消耗低，污泥产量低的优点。
生物转盘
生物转盘是由盘片、接触氧化槽、转轴及驱动装置所组成接触反应槽内充满污水, 转盘交替地和空气与污水相接触。经过一段时间后, 在转盘上即附着一层栖息着大量微生物的生物膜。微生物的种属组成逐渐稳定, 其新陈代谢功能也逐步地发挥出来, 并达到稳定的程度, 污水中的有机污染物为生物膜所降解。生物转盘的主要优点是动力消耗低，抗冲击符合能力强，无需回流污泥，管理运行方便，缺点是占地面积打，散发臭气。
曝气生物滤池
污水长时间以滴状喷洒在块状滤料层的表面上, 在污水流经的表面上就会形成生物膜, 待生物膜成熟后, 栖息在生物膜上的微生物即摄取流经污水中的有机物作为营养, 从而使污水得到净化。
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论文作者:黄国通
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/24
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