水性油墨印刷废水处理技术解析

水性油墨印刷废水处理技术解析
（上海玉畔环保科技有限公司）

1. 技术分析

水性油墨生产废水中主要污染为丙烯酸系列的水溶性树脂（载色剂）、含带色基团的环状有机物（色料）和大分子量的醇基或苯基分散剂，其中丙烯酸树脂是废水中CODcr主要组成部分，占80%以上。颜料种类繁多，其中无机颜料有盐类、氧化物类和炭类三大类；有机颜料则有偶氮颜料、酞菁颜料、硝基颜料、色淀颜料、还原颜料、亚硝基颜料、杂环颜料等多种类型。另外还含有稳定剂、消泡剂、阻滞剂、表面活性剂、防腐剂等十多种助剂。水性油墨废水是一种弱碱性、高浓度、高色度、难生物降解的工业废水，污水处理难度较大。目前，现行的油墨废水处理设备只是简单地对废水进行处理，无法达到排放要求。而随着环保压力越来越大，很多企业都要求把废水处理达标，这关系到企业生死存亡的重要部分。我公司不断在印刷水性油墨领域深耕技术，在国内成功拥有较多成功案例，以下就我司客户杭州天元诚达装饰材料有限公司和广东天元汇邦新材料股份有限公司的装饰纸印刷水性油墨废水处理技术进行解析。
2、工艺简图
图表 1
3、工艺说明
印刷车间的水性油墨废水进入废水调节池后，由泵输送至酸析池，通过调节PH后，加入氯化铁与水反应，析出的不溶固体物再经加PAM絮凝后沉淀，沉淀的污泥进入污泥处理系统，上清液进入中和池加碱中和PH后，进入高效生物脱氮池，经过脱氮后，废水再进入厌氧滤池，去除尚未完全去除的少量COD和硝态氮，然后进入生物接触氧化池再讲COD，氨氮和总氮降低到*低，*后出水经生物沉淀池沉淀，将生化出水携带的活性污泥沉淀后用泵回流到生物接触氧化池前段，然后出水进入中间水箱，由泵输送在多效催化氧化器，向进水中加入氧化剂，废水中少量超标的COD，氨氮可以通过多效催化氧化器大幅度去除，确保出水稳定达标排放。
4、主体工艺介绍
4.1  高效生物脱氮池
生物脱氮技术是利用生物菌硝化和反硝化作用将废水中的总氮转为无污染的氮气释放到大气中，本实用新型是在传统SBR反应器的基础上进行改进，以提高生物脱氮的效率。SBR工艺本身具有良好的生物脱氮能力，但对于高浓度含氮废水的处理能力不足，本实用新型是从技术上将SBR工艺和生物接触氧化工艺进行结合。高效生物脱氮器在曝气硝化阶段，由于生物填料的作用，使硝化菌数量得以增加，且由于生物填料内部因为缺氧环境生长的反硝化菌可以同时进行反硝化作用，使生物脱氮能力大大提高。在运行的沉淀阶段，传统的SBR工艺，大部分的反硝化菌随着活性污泥沉入底部，无法与废水中的硝化物质进行接触反应，而在高效生物脱氮器中，因为设置了生物填料，在沉淀阶段，虽然大部分反硝化菌也会沉底，但在填料上生长的大量反硝化菌参与反硝化反应，提高了生物脱氮的效率。高效生物脱氮器因为设置生物填料区，对于有化学物质毒害的废水具有良好的抗冲击能力。由于生物填料区可以充当较好的沉淀缓冲区和过滤器，所以滗水设施不需要用到滗水器，其设施投入也减少。
4.2  厌氧滤池
厌氧生物滤池内部填充螺旋生物绳填料等，厌氧微生物部分附着生长在填料上，形成厌氧生物膜，另一部分在填料空隙间处于悬浮状态。厌氧滤池的优点是：生物固体浓度高，可以承担较高的有机负荷；生物固体停留时间长，抗冲击负荷能力较强；启动时间短，停止运行后再启动比较容易；不需污泥回流；运行管理方便。厌氧生物滤池的缺点是在污水悬浮物较多时容易发生堵塞和短路。厌氧生物滤池可采用中温（30~35℃）、高温（50~55℃）或常温（8~30℃）运行，适用于溶解性有机物较高的废水，适用COD浓度范围为1000~20000mg/L。为了避免堵塞，可回流部分处理水以对进水进行稀释和加大水力表面负荷。厌氧生物滤池按水流的方向可分为升流式厌氧滤池和降流式厌氧滤池。废水向上流动通过反应器的为升流式厌氧滤池，反之为降流式厌氧滤池。如果将升流式厌氧生物滤池的填料床改成两层，下半部不用填料使成为悬浮污泥层，上半部仍用填料床，成为复合式厌氧生物滤池，则可有效避免堵塞并提高处理效率。降流式厌氧生物滤池由于水流下向流动、沼气上升以及填料空隙间悬浮污泥的存在，混合情况良好，属于完全混合工艺；而升流式则属于推流式工艺
厌氧生物滤池主要包括布水系统、填料（反应区）、出水管。填料是厌氧生物滤池的主体，主要作用是提供微生物附着生长的表面及悬浮生长的空间。理想的填料应具备下列特性：
（1）比表面积大，以利于增加厌氧微生物滤池中生物固体的总量；
（2）空隙率高，以截流并保持大量悬浮生长的微生物，并防止厌氧生物滤池被堵塞；
（3）表面粗糙，利于生物膜附着生长；
（4）具有足够的机械强度，不易破损或流失；
（5）化学和生物学稳定性好，不易受废水中化学物质和微生物的侵蚀，也无有害物质溶出，使用寿命较长；
（6）质轻，使厌氧生物滤池的结构荷载较小；
（7）价廉易得，以降低厌氧生物滤池的基建投资。

4.3  生物接触氧化

生物接触氧化工艺（Biological Contact Oxidation）又称“淹没式生物滤池”、“接触曝气法”、“固着式活性污泥法”，是一种于20世纪70年代初开创的污水处理技术，其技术实质是在生物反应池内充填填料，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，在生物膜上微生物的新陈代谢的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。
生物接触氧化法兼有活性污泥法及生物膜法的特点，池内的生物固体浓度（5~10g/l）高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的容积负荷（可达2.0~3.0kgBOD5/m3.d），另外接触氧化工艺不需要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理较活性污泥法简单，对水量水质的波动有较强适应能力。    生物接触氧化法是一种好氧生物膜法工艺，接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长在填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中。该工艺兼有活性污泥法与生物滤池二者的特点。
池内加设适宜形状和比表面积较大的生物膜载体填料，这样在填料表面形成生物膜，由于内部的缺氧环境势必形成生物膜内层供氧不足甚至处于厌氧状态，这样在生物膜中形成了由厌氧菌、兼性菌和好氧菌以及原生动物和后生动物形成的长食物链的生物群落，能有效地将不能好氧生物降解的COD部分厌氧降解为可生化的有机物。
4.4  多效催化氧化
  多效催化氧化利用双氧水在特制催化剂的作用下生成羟基自由基，臭氧等强氧化物质，在废水中含有氯离子情况下，还可以生成二氧化氯，通过转化成羟基自由基，臭氧或二氧化氯对废水中的有机物和氨氮进行去除。多效催化氧化可以氧化包括烷、烯、炔、芳香烃和卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸、酯等有机物；同时对氰化物、硫氰化物、氰酸盐、碳硼烷、烷基金属、羰基金属等有很好的去除效果；对氨氮，氨基化合物，氮氧化物有很高的去除率。传统的高级氧化如芬顿氧化，臭氧活性炭催化氧化，氯系氧化等只能对特种物质具有去除作用，如芬顿氧化只能去除烷、烯、炔、芳香烃和卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、酯等有机物，却对羧酸类有机物，氨氮，氨基化合物，氰化物、氰酸盐、碳硼烷、烷基金属、羰基金属等没有去除效果。臭氧活性炭催化氧化对大部分有机物有一定的去除作用，但去除量有限，成本较高，且对羧酸类有机物，氨氮，氨基化合物，氰化物、氰酸盐、碳硼烷、烷基金属、羰基金属等没有去除效果。氯系氧化对有机物氧化能力有限，对氨氮，氨基化合物，氰化物有一定效果，但药剂成本很高。我司研发的多效催化氧化，因其生成了羟基自由基，臭氧和二氧化氯，兼具了芬顿氧化，臭氧和氯系氧化的作用，具备多重氧化效果，可以为传统氧化工艺省去多个环节。
    多效催化氧化的反应条件要求不高,温度满足：5-150℃，常压，适应PH广，PH为1-14之间均可以，但对进水SS有一定要求，需要求进水SS小于50mg/L。多效催化氧化剂采用玉畔环保自制的复合金颗粒，粒径2-4mm,使用寿命至少3年以上。使用多效催化氧化无固废，废气产生，不会对环境造成二次污染。
多效催化氧化器的工作原理：废水先经过预处理去除悬浮物等经固体杂质后进入催化配水池，在催化配水池加入氧化剂混合均匀后再由催化进水泵输送至多效催化氧化塔中，废水中的有机物和氧化剂分子在催化剂表面进行催化氧化反应后废水中有机污染物被氧化剂分解二氧化碳和水，氨氮和氰化物被分解成氮气。
多效催化氧化具备以下优越性：
  （1）克服了传统催化氧化有限的氧化能力，特制催化剂的研制成功使催化氧化效果多了几重作用，使其兼具芬顿氧化，臭氧氧化，氯系氧化和铁碳微电解等高级氧化的多重功能；　
  （2）使用的氧化剂价格低廉，无二次环境污染，不产生固废和废气；
  （3）反应条件要求不高,温度满足：5-150℃，常压，适应PH广，PH为1-14之间均可，设备简单，投资省，操作简便，运行稳定：
（4）多效催化氧化可以根据客户需要，既可以将废水中的有机物完全氧化，也可以只氧化成小分子有机物，然后通过生化继续处理。多效催化氧化在消减COD的同时提高了废水BOD5/COD值，从而通过后段生化进一步将废水COD去除，这样大大降低了运行成本；
  （5）多效催化氧化使用的催化剂为一次投入，3-5年更换一次，不需要人工维护，对操作人员要求相对降低；
  （6）多效催化氧化工艺使用于各种高浓度高盐分有机废水，可使用在各种废水当中，无论新建还是改造项目上，催化氧化都具有独特工艺优势。