印刷油墨廢水處理工程實例

陳亞利

(中鐵環境科技工程有限公司，湖南 長沙 410017)

0 引言

印刷行業生產過程中使用水性油墨而產生的油墨廢水含有大量水溶性高分子樹脂連接劑、醇基類化合物及染料等[1-2]，屬于高濃度有機廢水，具有高化學需氧量(COD)、高色度、高溶解性固體、難生物降解等特點[3-4]，處理難度極大。目前，國內外處理油墨廢水的方法主要有混凝沉淀法[5-6]、電氧化法[7]、微電解法[8]、光催化氧化法[9-10]、生物處理法[11-12]、吸附法[13]等。在實際應用中，常采用組合工藝使油墨廢水的處理達到排放或回用要求，因此需根據不同油墨廢水的水質特征，對預處理、深度處理技術進行設計組合，找到經濟有效的處理方法和工藝。

本項目針對某地面材料廠的油墨廢水，根據其廢水水質及處理要求，選擇采用“兩級混凝沉淀+DTRO”工藝進行處理，處理出水優于項目設計要求的GB/T 19923—2005《城市污水再生利用 工業用水水質》中的洗滌用水水質標準。為水性油墨廢水的回用處理提供新的思路。

1 工程概況

某公司印刷廢水主要產生于印刷工藝中的換輥(換墨)、洗輥、洗槽、洗桶工序，廢水中主要含有水性油墨、樹脂、碳黑、酒精等，廢水特性為成分復雜、有機物含量高、懸浮物多，且含有大量有毒有害成分和物質，色度高。廢水水量約為150 L/h(3 m3/d)?；瘜W需氧量(CODCr)平均為26 065 mg/L、五日生化需氧量(BOD5)平均為1 250 mg/L、氨氮(NH3-N)平均為22 mg/L、pH 為7～9、溶解性總固體(DS)為18 170 mg/L、總殘渣(TS)為20 204 mg/L，屬于高濃度廢水。廢水處理要求出水達到GB/T 19923—2005 中的洗滌用水水質標準。設計進、出水水質如表1 所示。

表1 設計進、出水水質

2 工藝的確定

2.1 工藝選擇的重點和難點

根據本項目廢水水質特點及出水水質要求，工藝選擇存在以下重點和難點：

(1)廢水水量小，間歇性排放，水質水量波動大，可生化性差，生物毒性大。該廢水曾采用“曝氣 + 混凝+ 壓濾(初濾) + 生化(MBR) + 砂濾 + 碳濾 + 精密過濾器 + 反滲透”工藝進行處理，但運行一段時間后，生化系統微生物全部死亡，導致反滲透系統堵塞嚴重癱瘓，因此生化方法并不適用。

(2)廢水中溶解性固體量高達18 170 mg/L，而所要求的出水標準GB/T 19923—2005 中洗滌用水水質標準對出水溶解性固體的含量要求嚴格，規定選擇的工藝必須具備高效降低溶解性總固體的能力，根據設計進、出水水質，對溶解性總固體的去除率需達到94.50%以上。而混凝、生化方法無法實現溶解性總固體量的減少。反滲透可以高效穩定降低溶解性總固體含量，但反滲透膜易受污染堵塞，因此需采用合適的預處理工藝，以保證反滲透膜的正常、經濟運行。

2.2 工藝流程

油墨廢水的處理工藝與油墨的種類和特性有著非常密切的關系。由于本項目進水指標中溶解性固體量大、出水指標溶解性固體量低，根據以上工藝選擇的重點、難點分析，為保證出水水質，采用碟管式反滲透深度凈化處理作為主體工藝，降低溶解性固體量。另外，廢水水質波動大、生物毒性大，根據現有水質情況、出水指標，同時為保障反滲透處理系統運行穩定，選用兩級混凝沉淀工藝作為預處理工藝，具體工藝流程及物料平衡如圖1 所示。

圖1 廢水處理工藝流程

油墨廢水首先由收集池進行收集調節，使來水水質、水量均勻。采用兩級混凝沉淀對廢水進行預處理，投加聚合硫酸鐵(PFS)和聚丙烯酰胺(PAM)進行絮凝反應，沉淀去除廢水中的懸浮物，同時降低廢水中CODCr、BOD5等污染物濃度，保證后續DTRO 處理系統的穩定運行。DTRO 處理系統原水箱廢水通過加酸將 pH 值調整到 6.0～6.5，將碳酸氫鹽轉化為二氧化碳，從而避免因碳酸氫鹽存在而導致工藝流程中鈣、鋇鹽的沉淀；原水箱廢水依次經過50 μm 過濾裝置、10 μm 濾芯過濾器，進一步去除水中的懸浮固體后，通過高壓泵進入碟管式反滲透模塊，經反滲透處理后出水滿足回用水質要求，在廠區內進行回用。

混凝沉淀池產生的化學污泥及精密過濾器反洗液進入污泥處理系統，投加高分子絮凝劑，改善污泥性能，并采用板框壓濾機將污泥脫水至含水率不高于60%，實現污泥減量。濾液回流至第二級混凝沉淀池進行處理。

項目日處理水量3 t，全天運行6 h，每小時處理水量0.5 t，每天最終回用水量2.362 t；濃水量為0.453 t，因水量較小，外委其他工業廢水設施進行處理；經脫水處理后的污泥量為0.28 t，作為危險廢物委托有資質的公司外運處理。

3 主要工藝單元及設備

按照3 m3/d，每天運行6 h 設計，每小時處理能力為0.5 m3/h。

3.1 收集池

收集池收集并調節油墨廢水的水質、水量，實現均質、均量；共1 座，設計規模0.5 m3/h；尺寸φ2.3 m×3 m，有效容積10 m3，PE 材質。

主要設備：提升泵2臺(1 用1備)，單臺流量0.5 m3/h，揚程15 m，功率0.37 kW。

3.2 混凝沉淀池1#

混凝沉淀池1# 含反應池、沉淀池，投加NaOH調節廢水至堿性，投加PFS、PAM 進行混凝沉淀反應，大幅去除廢水中的懸浮物、膠體及部分CODCr、BOD5，減輕后續處理負擔；共1 座，設計規模0.5 m3/h；沉淀池表面負荷0.5 m3/(m2·h)，其材質為碳鋼，內壁防腐處理。

主要設備：攪拌機1 臺，功率0.75 kW；PFS 自動加藥系統1 套，其中200 L PE 加藥桶1 臺、0.37 kW攪拌機1 臺、40 L/h 計量泵2臺(單臺功率60 W，1 用1備)；PAM 自動投加系統1 套，其中100 L PE加藥桶1 臺、0.25 kW 攪拌機1 臺、10 L/h 計量泵2臺(單臺功率28 W，1 用1備)；NaOH 自動加藥系統1 套，其中100 L PE 加藥桶1 臺、0.25 kW 攪拌機1 臺、15 L/h 計量泵2臺(單臺功率28 W，1 用1備)。

3.3 混凝沉淀池2#

混凝沉淀池2# 含反應池、沉淀池，投加PFS、PAM，進一步去除廢水中的懸浮物、膠體及部分COD、BOD；共1 座，設計規模0.5 m3/h；沉淀池表面負荷0.5 m3/(m2·h)，其材質為碳鋼，內壁防腐處理。

主要設備：攪拌機1 臺，功率0.75 kW；PFS 自動加藥系統1 套，其中200 L PE 加藥桶1 臺、0.37 kW攪拌機1 臺、40 L/h 計量泵2臺(單臺功率60 W，1 用1備)；PAM 自動投加系統1 套，其中100 L PE 加藥桶1 臺、0.25 kW 攪拌機1 臺、10 L/h 計量泵2臺(單臺功率28 W，1 用1備)。

3.4 收集中轉池

收集中轉池緩沖并調節廢水pH 值為6.0～6.5，共1 座，設計規模0.5 m3/h，尺寸1.0 m×1.5 m×3.5 m，有效容積10 m3，其材質為碳鋼，內壁防腐處理。

主要設備：提升泵2臺(1 用1備)，單臺流量0.5 m3/h，揚程55 m，功率0.55 kW。

3.5 DTRO 系統

DTRO 系統包括精密過濾模塊及碟管式反滲透模塊，通過反滲透截留離子和大的分子有機物質，使廢水經過后分離出干凈的水流(滲透液)和高度濃縮的截留物(濃水)。反滲透系統設計膜通量15 L/(h·m2)，清液得率85%，計算膜總面積28.47 m2。

主要設備：DTRO 集成設備1 套，流量0.5 m3/h，功率12.47 kW。

3.6 污泥系統

污泥系統收集來自兩級混凝沉淀池產生的化學污泥及精密過濾器反洗液，采用板框壓濾機脫水降低污泥含水率，產生的上清液回流至第二級混凝沉淀池。每天產生絕干污泥60 kg，外運處置。

主要設備：污泥收集箱1 個，有效容積1 000 L，PE 材質；壓濾機1 臺，過濾面積10 m2，功率1.1 kW；PAM 自動投加系統1 套，其中100 L PE 加藥桶1 臺、0.25 kW 攪拌機1 臺、10 L/h 計量泵2臺(單臺功率28 W，1 用1備)。

4 工程運行效果

4.1 處理效果

本項目經調試后正常運行，出水水質穩定，出水效果好，CODCr、BOD5、SS、NH3-N、DS、TS 的總去除率分別為99.77%、98.40%、99.90%、99.91%、99.63%、99.65%，其中BOD5、SS、DS 指標滿足設計出水水質要求，出水平均值分別為20 mg/L、2 mg/L、68 mg/L，優于GB/T 19923—2005 中的洗滌用水水質標準。各工藝單元出水水質及去除率如表2 所示。

表2 各主要工藝單元處理效果

4.2 技術經濟分析

本項目日處理廢水3 m3，項目建成前，產生的廢水作為危險廢物委托專業的公司進行處理，處理成本較高。項目建成后，系統穩定運行期，水處理費用為26.14 元/m3，其中電費14.12 元/m3，藥劑費為12.02 元/m3。

5 結語

采用“兩級混凝沉淀+DTRO”組合工藝處理地面材料廠油墨廢水，在進水pH 值為7～9，CODCr、BOD5、SS、NH3-N、DS、TS 的平均含量分別為26 065 mg/L、1 250 mg/L、2 012 mg/L、22 mg/L、18 170 mg/L、20 204 mg/L 時，經處理后廢水各項指標優于GB/T 19923—2005 中的洗滌用水水質標準，回用于該廠的生產工序，廢水處理直接成本(電費、藥劑費用)為26.14 元/m3。該組合工藝具有抗沖擊負荷能力強、可間歇性運行、出水穩定達標等優勢，可為水性油墨廢水及類似溶解性固體含量高、可生化性差的廢水處理項目提供參考。