涂料污水分析

4.1涂料污水危害

我国是涂料生产世界第三大国，并且每年以15%的速度递增。其产生的涂料废水页相应的增加，涂料废水中含有邮寄溶剂和重金属溶液流入河流会导致鱼虾大面积死亡，受污染水体教官农作物会使农作物减产严重，甚至死亡。涂料肺水肿的重金属换对人体造成慢性中毒。因此涂料废水不经过处理直接排放后果相当严重

4.2一般涂料污水特性分析

分类涂料包括油性漆、水性漆、粉末涂料。通常涂料是以树油或乳液为主，按需要添加各种颜料、填料以及相应助剂，有机溶剂或水配置而成。

   涂料工业废水就是树脂、清漆、色漆等涂料在生产过程中所排出的废水或清洗涂料设备的废水。

涂料废水一般油两个来源 涂料生产过程中大多设计树脂合成，并使用有机溶剂和助剂等多种化工原料，同时还含有大量作为增稠剂和分散剂的各种高分子邮寄化合物，所以在生产过程中不可避免地存在工业废水；另外一个主要来源就是配料罐清洗，因为再配不同颜色或不同性质的涂料是均要对配料罐进行清洗。

涂料废水地主要污染物  由于各企业产品种类不同，废水组成性质不同。对于一般综合性涂料生产企业，废水中含有颜料、填料、树脂、溶剂、矿物油、植物油及起皂化物、助剂、碱等物质。油性涂料生产废水由上述污染物形成悬浮态废水；水性涂料废水由于亲水树脂胶体存在，废水中的交替吸附大量带电离子使胶体之间产生电性斥力二不能相互黏结，故废水呈溶胶体。

  另外，涂料废水中还含有大量纳米级超细无机物料，如钛白粉（TiO₂）高岭土和各种有色颜料等。由于涂料行业生产规模小，品种多，通常使间歇、批量生产。因此其废水具有：间歇排放；水质水量波动大；水量少（每吨产品平均排放4-11吨）污染物组成复杂；含有多种有毒难以生化降解的高分子有机化合物，浓度高、色度高、寻服务含量高。

涂料废水中类较多，所用的原料、半成品、成品在废水中都会存在。一般油性涂料废水CODcr可达2000-5000mg/L,色度200倍以上，含油量100mg/L,属重污染源。

含有有毒物质，一般有酚醛、苯等有机物，有些含有Cr⁶⁺、Pb²⁺等重金属离子及其化合物，能在生物体内富集并有致癌性。

第五章  涂料污水处理工艺分析

国内的涂料废水处理手段以各种物化法、生化法（厌氧、好氧）或结合方法处理。

早期大多采用简单物化沉淀、絮凝沉淀来处理。随着人们对周围水体的环境质量要求越来越高，排放污染物的控制指标（如BOD、COD）越来越严，我公司采用成熟的“预处理-厌氧(UASB)-好氧-好氧-沉淀-”综合处理的工艺。废水通过隔油沉沙预处理后进入调节池，生化处理采用“厌氧(UASB)—好氧”，利用微生物多级新陈代谢来降解和去除废水中的污染物。生化后的污水采用沉淀池进行泥水分离，使之达到排放标准。

物化法一般分为格栅、絮凝沉淀、自然沉淀、斜管斜板沉淀、化学沉淀、化学氧化、化学还原、离子交换、过滤、气浮等等，

 生化法一般分为厌氧处理法和好氧处理法。

5.1物化法

    对于含有油的废水，经过调节池后，添加药品的沉淀污泥，达到废水中悬浮物、COD等降低一半。设计两端物化。

5.2厌氧生化法 

生化法一般分为厌氧生化、好氧生化工艺 。厌氧生化具有下列优点：无需搅拌和供氧；动力消耗少。厌氧池内利用厌氧菌的作用，使有机物发生水解、酸化和甲烷化，去除废水中的有机物，并提高污水的可生化性，有利于后续的好氧处理。产气率在 0.4 m ³ /(kgCOD)。

一般厌氧的设计控制原则是：

A保持较长的滞留期；B:有较好的温度（10-55度）；C:封闭保温和杜绝复氧；D:避免引起短流。

厌氧生物处理适用于高浓度有机废水（COD_cr>2000mg/L,BOD₅>1000mg/L）。它是在无氧条件下，靠厌氧细菌的作用分解有机物。在这一过程中，参与生物降解的有机基质有50％～90％转化为沼气（甲烷），而发酵后的剩余物又可作为肥料和饲料。

厌氧生物处理包括多种方法，有化粪池、厌氧生物滤池、厌氧接触法、式厌氧污泥床反应器（UASB）、两段厌氧处理法AB、厌氧膨胀床、厌氧流化床、厌氧生物转盘和折流板厌氧法（ABR）、IC内循环厌氧、水解酸化法等等。

下表为几种厌氧处理方法的特点及优缺点见表4-1：

表4-1各类厌氧处理法的特点及优缺点

5.2.1  厌氧生物滤池(AF)生物技术

    厌氧生物滤池是装有填料的厌氧生物反应器，英文是Anaer-obic Filter简写为AF。基本特征就是在反应器内装有填料生物巢，为微生物提供附着生长的载体。和好氧淹没式生物滤池相似，在厌氧生物滤池生物巢的表面装载有以生物膜形态的微生物群体，构成了厌氧生物滤池微生物的多聚性、多类型即厌氧生物膜。污水流过生物巢时有机物被厌氧微生物截留、吸附、代谢分解、达到稳定，同时产生沼气，形成新的生物膜。为了分离水中携带的脱落生物膜，一般需要设置沉淀池。

  AF反应器的特点

由于池体中放置微生物载体生物巢同好氧曝气生物滤池一样存在泥膜共聚的现象，因此滤池中可维持相当高的微生物浓度，一般可达5-15kgVSS/m³。

⑴  有机物体积负荷(有机负荷可达10-16kgCOD/m³.d)。

⑵  由于有较高的污泥浓度和长达100d以上的泥龄，AF具有良好的运行稳定性，较能承受水质和水量的冲击。

⑶  在常温下能处理城市污水等低浓度有机污水。

⑷  AF出水可不回流，如果回流可降低进水浓度，减少堵塞，使填料中生物量均匀分布。

⑸  AF反应器内污泥产率低，运行启动快。停止运行后再启动依然快速。

⑹  AF反应器去除。

AF处理工业污水研究的部分成果

⑺   AF厌氧生物滤池的底部微生物能得到充足的营养，因此污泥浓度高，有的可达60g/L，污泥浓度随着高度的增加而减少，因此去除率主要在底部进行，大部分COD在0.3m以内去除，底部1m以上COD去除率几乎不增加。

⑻  反应器对有毒物质适应能力强运行稳定。

⑼  厌氧生物滤池可应用不同类型的污水，包括生活污水及高浓度的3000-24000mg/L工业污水。

⑽  AF适用于处理可溶解性的有机物，对于悬浮物杂质存在容易堵塞的问题，因此需要进水SS不得过高，也可以采用通透性较好的空心填料、纤维面、马鞍球填料等。对于实心的陶粒、砾石、活性炭颗粒等尽量不使用为好。

5.2.2  升流式厌氧污泥床(UASB)生物技术

升流式厌氧污泥床(UASB)是在升流式厌氧滤池的基础上改良而来的， 它取消了滤池内的全部填料， 并在池子的上部设置了气、 液、 固三相分离器， 这就构成了一种结构简单、 处理效能高的新型反应器—升流式厌氧污泥床反应器.污水从反应器底部向上通过包含颗粒污泥或絮状污泥的的污泥床， 在厌氧状态下产生沼气， 沼气的产生引起内部循环对于颗粒污泥的形成和维持是有利的， 因此有利于有机物的降解。

升流式厌氧污泥床具有污泥浓度高， 平均污泥浓度为(20 ～40)gVSS/L， 水力停留时间长， 容积负荷一般为(6 ～11)kgCOD/(m ³ .d)左右。 无混合搅拌设备， 靠水流和发酵过程中产生的沼气的上升运动， 使污泥床上部的污泥处于悬浮状态， 对下部的污泥层也有一定程度的搅动。

 UASB 内设三相分离器， 通常不设沉淀池， 被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内， 而且污泥床不填载体， 节省造价并可避免填料堵塞的问题， 正因如此， UASB 反应器已成为第二代厌氧反应器中发展为迅速、 应用为广泛的装置。 厌氧生物处理法不仅适用于高浓度有机废水， 进水 BOD 高浓度可数以万计， 也适用于低浓度有机废水， 如城市污水等． 有人实验证明采用 UASB/SBR/氧化塘工艺处理养猪废水， 经 UASB 处理后 COD 去除率为 82%， BOD 去除率为 79%， NH 3 － N 去除率为31%。

UASB 反应器对有机物有较理想的去除率，但对氨氮和磷的去除效果不理想。此外进水中悬浮物不宜过高，一般控制在100mg/L以下，防止悬浮物对处理效果的影响．

5.2.3厌氧折流板反应器(ABR)生物技术

ABR 工艺作为第三代新型厌氧反应器， 是一种反应器，相对于UASB， AF 厌氧处理工艺具有结构简单、 投资少、抗冲击负荷强等诸多优点。

ABR 反应器如图 所示．

由于在反应器中安装了一系列垂直的折流板，将反应器分隔成几个串联的反应室，每个反应室都可以看成是相对立的式厌氧污泥床(UASB)，每个反应室中的水流都可以看成是完全混合的，处理过程中反应器内产生的气体使反应器内的微生物固体在折流板形成的各个隔室内做上下运动，而整个反应器内的水流则以较慢的速度做水平流动。 因此，ABR反应器的水力流态在整体上又可以看成是推流式。

 ABR 反应器中， 相互串联的隔室有利于微生物种群在沿反应器长度上的不同隔室中顺次实现产酸相和产甲烷相分离，从而在单个反应器中实现两相或多相分离．这样可以使不同类型的微生物在适宜的条件下生长，实现较高的有机物降解能力。

采用 ABR 工艺处理高浓度废水，去除率在 75% ～85%， 但是，ABR 工艺对 NH₃-N几乎没有去除效果。另外对于大水量的存在布水不均匀和短流现象。

5.2.4厌氧内循环反应器IC生物技术

IC反应器是基于UASB反应器颗粒化和三相分离器的概念而改进的新型反应器，可看成是由两个UASB反应器的单元相互重叠而成。它的特点是在一个高的反应器内将沼气的分离分成两个阶段。底部一个处于极端的高负荷，上部一个处于低负荷。其基本构造如图3所示IC反应器的构造特点是具有很大的高径比，一般可达到4-8，高度可达16-25m，从外观看，就象一个厌氧生化反应塔       IC反应器从功能上讲由四个不同的功能部分组成，  即混合部分、膨胀床部分、精处理部分   

图3 IC反应器构造简图

1-进水 2-集气罩 3-沼气提升管和回流部分4-气液分离器 5-沼气导管 6-回流管7-集罩8-集气管9-沉淀区10-出水管11-气封              

混合区：由反应器的底部进入的污水与颗粒污泥和内部气体循环所带回的出水有效地混合，使进水得到有效地稀释和均化。

污泥膨胀床部分：由包含高浓度的颗粒污泥膨胀床所构成。床的膨胀或流化是由于进水的上升流速、回流和产生的沼气所造成。废水和污泥之间有效地接触使得污泥具有高的活性，可获得高的有机负荷和转化效率。

精处理部分：在这一区域内，由于低的污泥负荷率，相对长的水力停留时间和推流的流态特性，产生了有效的后处理。另外由于沼气产生的扰动在精处理部分较低，使得生物可降解COD几乎全部去除。虽然与UASB反应器条件相比，反应器的负荷率较高，但因内部循环流体不经过这一区域，因此在精处理区的上升流速也较低，这两点为固体停留提供了佳的条件。

回流系统：内部的回流是利用气提原理，因为在上部和下层的气室间存在着压力差。回流的比例是由产其量所决定的。

大部分有机物（BOD和COD）是在IE反应器下部的颗粒污泥膨胀床内降解为生物沼气的（甲烷），沼气经由部分分离器收集，通过气体升力携带水和污泥进入气体上升管，至位于IE反应器顶部的液气分离罐进行液气分离，水与污泥经过中心循环下降管流向反应器底部，形成内循环流。级分离气的出流在第二级（上部）处理区得到后续处理，在此，大部分剩余的可降解的有机物（COD和BOD）得到进一步降解，所产生的沼气被二级分离器收集，出水通过溢流堰流出反应器。

内循环是基于气体上升原理，通过含气体的“上升管”和“下降管”介质密度的差别产生的，在此不需水泵实现这一内循环，内循环量（速度）通过上升管内沼气的含量，即进水中COD浓度的变化实现自我调节。该内循环功能使IE反应器具有较灵活的特点，比如：当进水COD负荷增高时，沼气产量增大，内循环管内气体上升力增大，经由下降管至下部的循环水进一步稀释了COD的浓度。反之，当进水COD负荷较小时，较少的沼气产量产生较小的气体上升力，使得较小的循环水流至反应器底部稀释进水COD浓度。由此可见，内循环特点可以在进水COD负荷波动的情况下，实现稳定的COD负荷自动调节。

IC反应器的优点主要有以下几点：

（1）容积负荷率高，水力停留时间短。

（2）基建投资省，占地面积小。由于IC反应器的容积负荷率高，故对于处理相同COD总量的废水，其体积仅为普通UASB反应器的30-50％左右，降低了基建投资。同时由于IC反应器具有很大的高径比，所以占地面积特别省，非常适用于一些占地面积紧张的厂矿企业采用。

（3）节省能耗。由于IC反应器是以自身产生的沼气作为提升的动力实现混合液的内循环，不必另设水泵实现强制循环，故可节省能耗。

（4）抗冲击负荷能力强。由于IC反应器实现了内循环，内循环液与进水在反应室充分混合，使原废水中的有害物质得到充分稀释，大大降低了有害程度，从而提高了反应器的耐冲击负荷的能力。

（5）具有缓冲pH值变化的能力。IC反应器可充分利用循环回流的碱度，对pH起缓冲作用，使反应器内的pH值保持稳定，从而节省进水的投碱量，降低运行费用。

（6）出水水质稳定。IC反应器相当于两级 UASB艺处理，下面一个的有机负荷率高，起“粗”处理作用，上面一个有机负荷率低，起“精” 处理作用，故比一般的单级处理的稳定性好，出水水质稳定。

IC反应器存在的缺点为：经污泥分析表明，IC反应器比UASB反应器内含有的细微颗粒污泥（形成大颗粒污泥的前体）浓度高，加上水力停留时间相对短，高径比大，所以IC反应器的出水中含有更多的细微颗粒污泥，这使后续沉淀处理设备成为必要。

由于考虑到每天水量达到5000吨，而ABR折流板厌氧布水存在不均匀，要使其均匀分格很多的小格基建成本高。

而IC内循环厌氧需要产生较多的沼气才能带动污水而返回形成内循环，其主要使用于高浓度可生化性好的污水比如，造酒污水、养殖业污水、造纸污水、食品加工污水等BOD高的污水，另外其基建成本相对高昂，系统循环需要动力、管理复杂、自动化程度高、对进水要求高等，因此本工艺设计不予考虑

综合上所述并结合本设计污水的特点，考虑采用较为成熟的厌氧滤池(AF)生物技术作为厌氧段的反应器。

5.3好氧生化

从上表可以看出生物膜上的微生物种类繁多，各菌种数量稳定且量大，单位反应器内的生物量可高达活性污泥法的5-20倍，因而生物膜反应器具有较高的处理能力。

好氧生化一般分为活性污泥法（包括变种的氧化沟、A2/O、SBR等）和生物膜法（包括生物接触氧化法。生物滤池法、曝气生物滤池法等）。

以下为几种常用污水二级好氧处理工艺比较

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