印刷油墨废水处理工程实例

陈亚利

(中铁环境科技工程有限公司，湖南 长沙 410017)

0 引言

印刷行业生产过程中使用水性油墨而产生的油墨废水含有大量水溶性高分子树脂连接剂、醇基类化合物及染料等[1-2]，属于高浓度有机废水，具有高化学需氧量(COD)、高色度、高溶解性固体、难生物降解等特点[3-4]，处理难度极大。目前，国内外处理油墨废水的方法主要有混凝沉淀法[5-6]、电氧化法[7]、微电解法[8]、光催化氧化法[9-10]、生物处理法[11-12]、吸附法[13]等。在实际应用中，常采用组合工艺使油墨废水的处理达到排放或回用要求，因此需根据不同油墨废水的水质特征，对预处理、深度处理技术进行设计组合，找到经济有效的处理方法和工艺。

本项目针对某地面材料厂的油墨废水，根据其废水水质及处理要求，选择采用“两级混凝沉淀+DTRO”工艺进行处理，处理出水优于项目设计要求的GB/T 19923—2005《城市污水再生利用 工业用水水质》中的洗涤用水水质标准。为水性油墨废水的回用处理提供新的思路。

1 工程概况

某公司印刷废水主要产生于印刷工艺中的换辊(换墨)、洗辊、洗槽、洗桶工序，废水中主要含有水性油墨、树脂、碳黑、酒精等，废水特性为成分复杂、有机物含量高、悬浮物多，且含有大量有毒有害成分和物质，色度高。废水水量约为150 L/h(3 m3/d)。化学需氧量(CODCr)平均为26 065 mg/L、五日生化需氧量(BOD5)平均为1 250 mg/L、氨氮(NH3-N)平均为22 mg/L、pH 为7～9、溶解性总固体(DS)为18 170 mg/L、总残渣(TS)为20 204 mg/L，属于高浓度废水。废水处理要求出水达到GB/T 19923—2005 中的洗涤用水水质标准。设计进、出水水质如表1 所示。

表1 设计进、出水水质

2 工艺的确定

2.1 工艺选择的重点和难点

根据本项目废水水质特点及出水水质要求，工艺选择存在以下重点和难点：

(1)废水水量小，间歇性排放，水质水量波动大，可生化性差，生物毒性大。该废水曾采用“曝气 + 混凝+ 压滤(初滤) + 生化(MBR) + 砂滤 + 碳滤 + 精密过滤器 + 反渗透”工艺进行处理，但运行一段时间后，生化系统微生物全部死亡，导致反渗透系统堵塞严重瘫痪，因此生化方法并不适用。

(2)废水中溶解性固体量高达18 170 mg/L，而所要求的出水标准GB/T 19923—2005 中洗涤用水水质标准对出水溶解性固体的含量要求严格，规定选择的工艺必须具备高效降低溶解性总固体的能力，根据设计进、出水水质，对溶解性总固体的去除率需达到94.50%以上。而混凝、生化方法无法实现溶解性总固体量的减少。反渗透可以高效稳定降低溶解性总固体含量，但反渗透膜易受污染堵塞，因此需采用合适的预处理工艺，以保证反渗透膜的正常、经济运行。

2.2 工艺流程

油墨废水的处理工艺与油墨的种类和特性有着非常密切的关系。由于本项目进水指标中溶解性固体量大、出水指标溶解性固体量低，根据以上工艺选择的重点、难点分析，为保证出水水质，采用碟管式反渗透深度净化处理作为主体工艺，降低溶解性固体量。另外，废水水质波动大、生物毒性大，根据现有水质情况、出水指标，同时为保障反渗透处理系统运行稳定，选用两级混凝沉淀工艺作为预处理工艺，具体工艺流程及物料平衡如图1 所示。

图1 废水处理工艺流程

油墨废水首先由收集池进行收集调节，使来水水质、水量均匀。采用两级混凝沉淀对废水进行预处理，投加聚合硫酸铁(PFS)和聚丙烯酰胺(PAM)进行絮凝反应，沉淀去除废水中的悬浮物，同时降低废水中CODCr、BOD5等污染物浓度，保证后续DTRO 处理系统的稳定运行。DTRO 处理系统原水箱废水通过加酸将 pH 值调整到 6.0～6.5，将碳酸氢盐转化为二氧化碳，从而避免因碳酸氢盐存在而导致工艺流程中钙、钡盐的沉淀；原水箱废水依次经过50 μm 过滤装置、10 μm 滤芯过滤器，进一步去除水中的悬浮固体后，通过高压泵进入碟管式反渗透模块，经反渗透处理后出水满足回用水质要求，在厂区内进行回用。

混凝沉淀池产生的化学污泥及精密过滤器反洗液进入污泥处理系统，投加高分子絮凝剂，改善污泥性能，并采用板框压滤机将污泥脱水至含水率不高于60%，实现污泥减量。滤液回流至第二级混凝沉淀池进行处理。

项目日处理水量3 t，全天运行6 h，每小时处理水量0.5 t，每天最终回用水量2.362 t；浓水量为0.453 t，因水量较小，外委其他工业废水设施进行处理；经脱水处理后的污泥量为0.28 t，作为危险废物委托有资质的公司外运处理。

3 主要工艺单元及设备

按照3 m3/d，每天运行6 h 设计，每小时处理能力为0.5 m3/h。

3.1 收集池

收集池收集并调节油墨废水的水质、水量，实现均质、均量；共1 座，设计规模0.5 m3/h；尺寸φ2.3 m×3 m，有效容积10 m3，PE 材质。

主要设备：提升泵2台(1 用1备)，单台流量0.5 m3/h，扬程15 m，功率0.37 kW。

3.2 混凝沉淀池1#

混凝沉淀池1# 含反应池、沉淀池，投加NaOH调节废水至碱性，投加PFS、PAM 进行混凝沉淀反应，大幅去除废水中的悬浮物、胶体及部分CODCr、BOD5，减轻后续处理负担；共1 座，设计规模0.5 m3/h；沉淀池表面负荷0.5 m3/(m2·h)，其材质为碳钢，内壁防腐处理。

主要设备：搅拌机1 台，功率0.75 kW；PFS 自动加药系统1 套，其中200 L PE 加药桶1 台、0.37 kW搅拌机1 台、40 L/h 计量泵2台(单台功率60 W，1 用1备)；PAM 自动投加系统1 套，其中100 L PE加药桶1 台、0.25 kW 搅拌机1 台、10 L/h 计量泵2台(单台功率28 W，1 用1备)；NaOH 自动加药系统1 套，其中100 L PE 加药桶1 台、0.25 kW 搅拌机1 台、15 L/h 计量泵2台(单台功率28 W，1 用1备)。

3.3 混凝沉淀池2#

混凝沉淀池2# 含反应池、沉淀池，投加PFS、PAM，进一步去除废水中的悬浮物、胶体及部分COD、BOD；共1 座，设计规模0.5 m3/h；沉淀池表面负荷0.5 m3/(m2·h)，其材质为碳钢，内壁防腐处理。

主要设备：搅拌机1 台，功率0.75 kW；PFS 自动加药系统1 套，其中200 L PE 加药桶1 台、0.37 kW搅拌机1 台、40 L/h 计量泵2台(单台功率60 W，1 用1备)；PAM 自动投加系统1 套，其中100 L PE 加药桶1 台、0.25 kW 搅拌机1 台、10 L/h 计量泵2台(单台功率28 W，1 用1备)。

3.4 收集中转池

收集中转池缓冲并调节废水pH 值为6.0～6.5，共1 座，设计规模0.5 m3/h，尺寸1.0 m×1.5 m×3.5 m，有效容积10 m3，其材质为碳钢，内壁防腐处理。

主要设备：提升泵2台(1 用1备)，单台流量0.5 m3/h，扬程55 m，功率0.55 kW。

3.5 DTRO 系统

DTRO 系统包括精密过滤模块及碟管式反渗透模块，通过反渗透截留离子和大的分子有机物质，使废水经过后分离出干净的水流(渗透液)和高度浓缩的截留物(浓水)。反渗透系统设计膜通量15 L/(h·m2)，清液得率85%，计算膜总面积28.47 m2。

主要设备：DTRO 集成设备1 套，流量0.5 m3/h，功率12.47 kW。

3.6 污泥系统

污泥系统收集来自两级混凝沉淀池产生的化学污泥及精密过滤器反洗液，采用板框压滤机脱水降低污泥含水率，产生的上清液回流至第二级混凝沉淀池。每天产生绝干污泥60 kg，外运处置。

主要设备：污泥收集箱1 个，有效容积1 000 L，PE 材质；压滤机1 台，过滤面积10 m2，功率1.1 kW；PAM 自动投加系统1 套，其中100 L PE 加药桶1 台、0.25 kW 搅拌机1 台、10 L/h 计量泵2台(单台功率28 W，1 用1备)。

4 工程运行效果

4.1 处理效果

本项目经调试后正常运行，出水水质稳定，出水效果好，CODCr、BOD5、SS、NH3-N、DS、TS 的总去除率分别为99.77%、98.40%、99.90%、99.91%、99.63%、99.65%，其中BOD5、SS、DS 指标满足设计出水水质要求，出水平均值分别为20 mg/L、2 mg/L、68 mg/L，优于GB/T 19923—2005 中的洗涤用水水质标准。各工艺单元出水水质及去除率如表2 所示。

表2 各主要工艺单元处理效果

4.2 技术经济分析

本项目日处理废水3 m3，项目建成前，产生的废水作为危险废物委托专业的公司进行处理，处理成本较高。项目建成后，系统稳定运行期，水处理费用为26.14 元/m3，其中电费14.12 元/m3，药剂费为12.02 元/m3。

5 结语

采用“两级混凝沉淀+DTRO”组合工艺处理地面材料厂油墨废水，在进水pH 值为7～9，CODCr、BOD5、SS、NH3-N、DS、TS 的平均含量分别为26 065 mg/L、1 250 mg/L、2 012 mg/L、22 mg/L、18 170 mg/L、20 204 mg/L 时，经处理后废水各项指标优于GB/T 19923—2005 中的洗涤用水水质标准，回用于该厂的生产工序，废水处理直接成本(电费、药剂费用)为26.14 元/m3。该组合工艺具有抗冲击负荷能力强、可间歇性运行、出水稳定达标等优势，可为水性油墨废水及类似溶解性固体含量高、可生化性差的废水处理项目提供参考。