油墨废水处理技术研究
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油墨废水处理技术研究
近年来，油墨工业发展较快，油墨所用颜料通常具有耐光和耐热稳定性、耐酸、耐碱、耐常用氧化剂，具有良好的着色力、遮盖力和升华牢度。常用的酞菁颜料，种类较多，色泽鲜艳，着色力强，牢度好，广泛应用于涂料、油墨等。印刷生产过程中，会产生高色度的油墨废水，废水间歇性排放，水质水量随时间变化较大，给废水工程设计、运行管理增加困难。油墨废水的处理方法有很多，有众多的物理化学处理法、生物法等。而实际水处理工程常常是多种方法结合，以便取得最佳的效果。
油墨废水来源：
(1)天然胶粘剂设备清洗液：来源于在双面复合生产过程中，以淀粉为基料制成的天然胶粘剂的设备在清洗时排放的废水，该部分废水只有再停机清洗时才会产生，不仅水量小，且只占一小部分。
(2)纸箱及纸制品印刷过程中产生的油墨废水：油墨废水来源于更换油墨等需要清洗印刷相关设备的排水，例如：洗棍、洗槽、洗桶、冲洗操作间等产生的废水，为主要的废水来源与污染源。
(3)事故废水：包括锅炉除尘脱硫的事故废水与废水处理站本身的事故废水。锅炉除尘脱硫的事故废水来源于纸板生产的锅炉尾气所采用喷淋法进行除尘脱硫时产生的喷淋废水，这部分废水基本上不外排，而是循环使用，只有在锅炉房设备维修与发生事故时才会有部分废水排出，其排出的废水直接引入废水处理站的事故应急池内储存。废水处理站本身的事故废水为车间或废水处理站突发停电或设备发生故障时，将事故废水排入应急事故池内储存。储存的事故废水再定量地排入废水处理站进行处理。
油墨废水组成：
油墨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；以淀粉为基料制成的天然胶粘剂的废水主要污染物为淀粉、纤维素等有机物，COD含量较高。
油墨废水来源：
(1)天然胶粘剂设备清洗液：来源于在双面复合生产过程中，以淀粉为基料制成的天然胶粘剂的设备在清洗时排放的废水，该部分废水只有再停机清洗时才会产生，不仅水量小，且只占一小部分。
(2)纸箱及纸制品印刷过程中产生的油墨废水：油墨废水来源于更换油墨等需要清洗印刷相关设备的排水，例如：洗棍、洗槽、洗桶、冲洗操作间等产生的废水，为主要的废水来源与污染源。
(3)事故废水：包括锅炉除尘脱硫的事故废水与废水处理站本身的事故废水。锅炉除尘脱硫的事故废水来源于纸板生产的锅炉尾气所采用喷淋法进行除尘脱硫时产生的喷淋废水，这部分废水基本上不外排，而是循环使用，只有在锅炉房设备维修与发生事故时才会有部分废水排出，其排出的废水直接引入废水处理站的事故应急池内储存。废水处理站本身的事故废水为车间或废水处理站突发停电或设备发生故障时，将事故废水排入应急事故池内储存。储存的事故废水再定量地排入废水处理站进行处理。
油墨废水组成：
油墨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；以淀粉为基料制成的天然胶粘剂的废水主要污染物为淀粉、纤维素等有机物，COD含量较高。
油墨废水处理方案工艺选择：
据上述原水水质分析，该类废水的CODCr较高，色度较大，属难生物降解类工业废水。根据同行业类似废水的处理工艺，结合本公司对该类型废水的多年工程实践经验，故本方案推存采用如下处理工艺“预处理+物化处理+生化处理+深度处理”，以去除废水中的污染物。
一、预处理
本工程预处理工艺主要为格栅。格栅通常用于拦截分离较大体积漂浮物和部分悬浮物，以保护水泵的正常运行，本工程废水主要为车间设备清洗废水，没有较大体积的漂浮物故选用细格栅作为初筛的工序。
二、物化处理
物化处理工艺通常采用“混凝沉淀”和“气浮”处理。混凝沉淀适用于比重略大于水的悬浮物质的去除，气浮法则适用于比重略小于水的悬浮物质的去除，但气浮法配套的相关设备较多，故总造价较高，且运行成本也较高。考虑到本工程的处理规模、废水性质、运行成本及投资成本，结合对油墨废水处理所进行的试验结果，表明该类废水采用混凝沉淀能够有效去除色度，并取得良好的固液分离效果，故推荐采用“物化沉淀池”进行混凝沉淀处理。
三、生物处理
经混凝沉淀处理后的出水CODcr可降至12000mg/l左右，由于废水中所含的污染物含有丙烯酸系列的水溶性树脂（载色剂）、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、淀粉、纤维素等难降解物质，其中部分物质是好氧菌不可降解的，还有一部分是对好氧菌有一定的毒性与抑制作用的，因此，如果直接采用好氧处理工艺，不仅降解速率慢，而且运行费用高，出水指标难以保证，因此本工程推荐使用“水解酸化”结合“好氧工艺”的组合形式。先通过兼氧菌对高分子、难降解的有机物进行降解处理，并提高废水的可生化性，降低后续好氧工艺的有机负荷，有利于好氧生化进一步处理，降低运行费用。
(1)水解酸化工艺
水解酸化工艺是在兼氧条件下，通过酸化菌降解部分有机物，并且对高分子、难降解的有机物脱环断链，即将大分子物质降解为小分子物质，将难生化物质降解为易生化降解的物质，从而提高废水的可生化性，大大提高了好氧菌降解有机物的能力，同时也降低后续好氧工艺的有机负荷与运行成本。因此，水解酸化工艺常作为难降解有机废水的好氧生物处理的前处理工序，以提高废水的可生化性，有利于好氧生化的处理。
(2)好氧处理工艺
在好氧生物处理工艺中，按生物在曝气池内的生长方式可分为悬浮生长和附着生长两类。前者的典型工艺就是活性污泥法及其演化工艺，后者主要是生物膜法。生物膜法相对活性污泥法的优势就是具有一定的脱氮功能和没有污泥膨胀之虞。
好氧生物处理工艺采用“接触氧化池工艺”作为废水好氧处理工艺。接触氧化池工艺在运行初期，少量的细菌附着于填料表面，由于细菌的繁殖逐渐形成很薄的生物膜。在溶解氧和食物都充足的条件下，微生物的繁殖十分迅速，生物膜逐渐增厚。溶解氧和废水中的有机物凭借扩散作用，为微生物所利用。
但当生物膜达到一定厚度时，氧已经无法向生物膜内层扩散，好氧菌死亡，而兼性细菌、厌氧菌在内层开始繁殖，形成厌氧层，利用死亡的好氧菌为基质，并在此基础上不断发展厌氧菌。经过一段时间后在数量上开始下降，加上代谢气体产物的在此基础上不断发展厌氧菌。经过一段时间后在数量上开始下降，加上代谢气体产物的逸出，使内层生物膜大块脱落。
在生物膜已脱落的填料表面上，新的生物膜又重新发展起来。在接触氧化池内，由于填料表面积大，所以生物膜发展的每一个阶段都是同时存在的，使去除有机物的能力稳定在一定的水平上。生物膜在池内呈立体结构，对保持稳定的处理能力有利。
据上述原水水质分析，该类废水的CODCr较高，色度较大，属难生物降解类工业废水。根据同行业类似废水的处理工艺，结合本公司对该类型废水的多年工程实践经验，故本方案推存采用如下处理工艺“预处理+物化处理+生化处理+深度处理”，以去除废水中的污染物。
一、预处理
本工程预处理工艺主要为格栅。格栅通常用于拦截分离较大体积漂浮物和部分悬浮物，以保护水泵的正常运行，本工程废水主要为车间设备清洗废水，没有较大体积的漂浮物故选用细格栅作为初筛的工序。
二、物化处理
物化处理工艺通常采用“混凝沉淀”和“气浮”处理。混凝沉淀适用于比重略大于水的悬浮物质的去除，气浮法则适用于比重略小于水的悬浮物质的去除，但气浮法配套的相关设备较多，故总造价较高，且运行成本也较高。考虑到本工程的处理规模、废水性质、运行成本及投资成本，结合对油墨废水处理所进行的试验结果，表明该类废水采用混凝沉淀能够有效去除色度，并取得良好的固液分离效果，故推荐采用“物化沉淀池”进行混凝沉淀处理。
三、生物处理
经混凝沉淀处理后的出水CODcr可降至12000mg/l左右，由于废水中所含的污染物含有丙烯酸系列的水溶性树脂（载色剂）、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、淀粉、纤维素等难降解物质，其中部分物质是好氧菌不可降解的，还有一部分是对好氧菌有一定的毒性与抑制作用的，因此，如果直接采用好氧处理工艺，不仅降解速率慢，而且运行费用高，出水指标难以保证，因此本工程推荐使用“水解酸化”结合“好氧工艺”的组合形式。先通过兼氧菌对高分子、难降解的有机物进行降解处理，并提高废水的可生化性，降低后续好氧工艺的有机负荷，有利于好氧生化进一步处理，降低运行费用。
(1)水解酸化工艺
水解酸化工艺是在兼氧条件下，通过酸化菌降解部分有机物，并且对高分子、难降解的有机物脱环断链，即将大分子物质降解为小分子物质，将难生化物质降解为易生化降解的物质，从而提高废水的可生化性，大大提高了好氧菌降解有机物的能力，同时也降低后续好氧工艺的有机负荷与运行成本。因此，水解酸化工艺常作为难降解有机废水的好氧生物处理的前处理工序，以提高废水的可生化性，有利于好氧生化的处理。
(2)好氧处理工艺
在好氧生物处理工艺中，按生物在曝气池内的生长方式可分为悬浮生长和附着生长两类。前者的典型工艺就是活性污泥法及其演化工艺，后者主要是生物膜法。生物膜法相对活性污泥法的优势就是具有一定的脱氮功能和没有污泥膨胀之虞。
好氧生物处理工艺采用“接触氧化池工艺”作为废水好氧处理工艺。接触氧化池工艺在运行初期，少量的细菌附着于填料表面，由于细菌的繁殖逐渐形成很薄的生物膜。在溶解氧和食物都充足的条件下，微生物的繁殖十分迅速，生物膜逐渐增厚。溶解氧和废水中的有机物凭借扩散作用，为微生物所利用。
但当生物膜达到一定厚度时，氧已经无法向生物膜内层扩散，好氧菌死亡，而兼性细菌、厌氧菌在内层开始繁殖，形成厌氧层，利用死亡的好氧菌为基质，并在此基础上不断发展厌氧菌。经过一段时间后在数量上开始下降，加上代谢气体产物的在此基础上不断发展厌氧菌。经过一段时间后在数量上开始下降，加上代谢气体产物的逸出，使内层生物膜大块脱落。
在生物膜已脱落的填料表面上，新的生物膜又重新发展起来。在接触氧化池内，由于填料表面积大，所以生物膜发展的每一个阶段都是同时存在的，使去除有机物的能力稳定在一定的水平上。生物膜在池内呈立体结构，对保持稳定的处理能力有利。
四、深度处理
油墨废水经生化处理后出水中常携带少量无法经沉淀去除的细小悬浮物质，这部分污染物易使出水SS及COD不稳定，为保障整个工程出水稳定达标排放，本工程在生化处理后增加砂层过滤处理工艺。砂层过滤采用上流式过滤方式，将细小悬浮物质截留在砂层底部，出水SS稳定排放。截留的悬浮物定期利用池内高水位进行反冲洗，冲洗水排入调节池内再重新处理。
五、污泥处理
物化段在投加混凝剂后，使废水的悬浮物转化为污泥与废水分离，污泥产量大，含水率高，需进一步处理。而生化处理中利用微生物将废水中的有机物转化为污泥，生化污泥含水率高、有机物含量高，不稳定，且易腐化，还含有大量的微生物、细菌，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。因此，必须对污泥进行处理和处置。污泥处理的目的是：分解有机物，使污泥稳定化；降低水分，减少污泥体积，便于污泥运输和处置；尽量利用污泥中的资源；防止二次污染。
污泥经板框压滤机处理后的泥饼委托第三方有资质公司处置。污泥经脱水设备处理产生的滤液回流到调节池进入废水处理系统重新进行处理。
油墨废水处理方案运行流程：
综上所述，根据废水的水质特点以及同行业废水的处理经验，油墨废水处理方案拟采用“细格栅+物化沉淀+水解酸化+接触氧化+二沉池+砂滤”废水处理工艺。
车间废水经厂区管网汇集至生产车间的格栅井，由细格栅去除废水中较大的悬浮物质，保证废水泵的正常运行，废水由泵提升至废水处理站的反应池。在反应池中中加入PAC、PAM进行混凝作用，池内设有曝气搅拌系统，出水进入物化沉淀池进行混凝沉淀，可大大降低废水中的CODcr、BOD5、SS及色度等。出水再自流进入水解酸化池。沉淀池内沉淀的污泥排入污泥池作进一步处理。
水解酸化池可将废水中难降解的大分子有机物转化为易生物降解的小分子有机物，从而提高废水的可生化性，有利于后续的好氧处理。水解酸化出水自流进入后续好氧生化系统。好氧生化系统采用接触氧化池。接触氧化池中的微生物在曝气充氧的状态下，可将废水中的有机物分解成CO2和H2O，使出水得到净化。生化出水自流进入二沉池进行泥水分离。沉淀的污泥大部分回流至水解酸化池，剩余污泥排入污泥池进行处理。
沉淀池上清液自流入砂滤池，进一步去除水中细小的县浮物，确保出水SS稳定。砂滤池出水排入规范化排放口，达标排放。本系统污泥主要来自物化沉淀池及生化处理系统的剩余污泥，这些污泥均排入污泥池。污泥通过压滤机进行脱水处理，滤液回流反应池重新处理，泥饼委托第三方有资质公司处置。
本废水处理站设有应急事故池，当车间或废水处理站突发停电或设备发生故障时，可将事故废水排入事故池内或原有废水调节池暴满后，暴满出来的废水经沟渠溢流入应急事故池，避免废水泄露给周边环境造成污染事故。当锅炉房进行设备维修或发生事故时，锅炉除尘脱硫废水可直接排放到事故应急池内。
油墨废水经生化处理后出水中常携带少量无法经沉淀去除的细小悬浮物质，这部分污染物易使出水SS及COD不稳定，为保障整个工程出水稳定达标排放，本工程在生化处理后增加砂层过滤处理工艺。砂层过滤采用上流式过滤方式，将细小悬浮物质截留在砂层底部，出水SS稳定排放。截留的悬浮物定期利用池内高水位进行反冲洗，冲洗水排入调节池内再重新处理。
五、污泥处理
物化段在投加混凝剂后，使废水的悬浮物转化为污泥与废水分离，污泥产量大，含水率高，需进一步处理。而生化处理中利用微生物将废水中的有机物转化为污泥，生化污泥含水率高、有机物含量高，不稳定，且易腐化，还含有大量的微生物、细菌，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。因此，必须对污泥进行处理和处置。污泥处理的目的是：分解有机物，使污泥稳定化；降低水分，减少污泥体积，便于污泥运输和处置；尽量利用污泥中的资源；防止二次污染。
污泥经板框压滤机处理后的泥饼委托第三方有资质公司处置。污泥经脱水设备处理产生的滤液回流到调节池进入废水处理系统重新进行处理。
油墨废水处理方案运行流程：
综上所述，根据废水的水质特点以及同行业废水的处理经验，油墨废水处理方案拟采用“细格栅+物化沉淀+水解酸化+接触氧化+二沉池+砂滤”废水处理工艺。
车间废水经厂区管网汇集至生产车间的格栅井，由细格栅去除废水中较大的悬浮物质，保证废水泵的正常运行，废水由泵提升至废水处理站的反应池。在反应池中中加入PAC、PAM进行混凝作用，池内设有曝气搅拌系统，出水进入物化沉淀池进行混凝沉淀，可大大降低废水中的CODcr、BOD5、SS及色度等。出水再自流进入水解酸化池。沉淀池内沉淀的污泥排入污泥池作进一步处理。
水解酸化池可将废水中难降解的大分子有机物转化为易生物降解的小分子有机物，从而提高废水的可生化性，有利于后续的好氧处理。水解酸化出水自流进入后续好氧生化系统。好氧生化系统采用接触氧化池。接触氧化池中的微生物在曝气充氧的状态下，可将废水中的有机物分解成CO2和H2O，使出水得到净化。生化出水自流进入二沉池进行泥水分离。沉淀的污泥大部分回流至水解酸化池，剩余污泥排入污泥池进行处理。
沉淀池上清液自流入砂滤池，进一步去除水中细小的县浮物，确保出水SS稳定。砂滤池出水排入规范化排放口，达标排放。本系统污泥主要来自物化沉淀池及生化处理系统的剩余污泥，这些污泥均排入污泥池。污泥通过压滤机进行脱水处理，滤液回流反应池重新处理，泥饼委托第三方有资质公司处置。
本废水处理站设有应急事故池，当车间或废水处理站突发停电或设备发生故障时，可将事故废水排入事故池内或原有废水调节池暴满后，暴满出来的废水经沟渠溢流入应急事故池，避免废水泄露给周边环境造成污染事故。当锅炉房进行设备维修或发生事故时，锅炉除尘脱硫废水可直接排放到事故应急池内。
油墨废水处理方案工艺特点：
(1)废水处理工艺实用有效，处理效果好，操作管理简单，运行稳定可靠，占地面积少，工程投资节省，运行成本低。
(2)对水质、水量变化适应性强，处理效率高，出水水质稳定达标。
(3)设备先进，性能可靠，效果好，能耗低，维修简单。
(4)妥善处置废水处理过程中产生的污泥和噪声，避免二次污染。
(5)油墨废水处理方案的规划布置充分考虑与原有构筑物，处理单元相协调，工程总体布局与周围环境相协调。
(1)废水处理工艺实用有效，处理效果好，操作管理简单，运行稳定可靠，占地面积少，工程投资节省，运行成本低。
(2)对水质、水量变化适应性强，处理效率高，出水水质稳定达标。
(3)设备先进，性能可靠，效果好，能耗低，维修简单。
(4)妥善处置废水处理过程中产生的污泥和噪声，避免二次污染。
(5)油墨废水处理方案的规划布置充分考虑与原有构筑物，处理单元相协调，工程总体布局与周围环境相协调。
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