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簡述印染廢水處理設(shè)備工藝流程

發(fā)布日期:2018-02-28        訪問次數(shù):4435

印染廢水因色度大、堿度大、成分復(fù)雜、難于生化處理,一直是水處理行業(yè)面臨的重大課題。據(jù)不*統(tǒng)計(jì),目前我國每年印染廢水的排放總量大約在3×106~4×106 m3/d〔1, 2〕。印染行業(yè)排放的廢水不但水量巨大,而且其中含有大量的酸堿物質(zhì)、各類染料、表面活性劑、印染助劑等,使用單一的處理工藝很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)〔3, 4, 5〕。

江蘇某工業(yè)園污水處理廠地處太湖流域,主要接納園區(qū)內(nèi)各種企業(yè)排放的綜合工業(yè)廢水。該廠由于原有工藝較為單一,處理設(shè)施年久失修,已不能滿足當(dāng)前企業(yè)發(fā)展和排放標(biāo)準(zhǔn)的需求,需要對其進(jìn)行升級改造,以滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)。針對原有的處理工藝,對其進(jìn)行了升級改造前的中試研究。

1 水質(zhì)水量及排放標(biāo)準(zhǔn)
 
江蘇某工業(yè)園處理廠自1992 年建成至今,已完成兩次擴(kuò)建。目前處理能力為40 000 m3/d。其中印染廢水占80%~85%,其余為食品、塑膠和化工廢水等,工藝出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級B 標(biāo)準(zhǔn),污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)如表 1 所示。

2 中試研究
 
為考察改造后工藝的可行性,為污水廠升級改造獲取運(yùn)行和設(shè)計(jì)參數(shù),特建立中試系統(tǒng),中試規(guī)模為24 m3/d,進(jìn)水采用污水廠綜合印染廢水。

2.1 工藝流程的確定
 
該污水處理廠原主體工藝為A2/O 法。此工藝雖操作簡單、運(yùn)行成本低,但由于進(jìn)水中印染廢水所占比重較大,廢水的可生化性不好,導(dǎo)致直接采用A2/O 工藝時(shí),出水中的COD、色度、TP 指標(biāo)難以滿足現(xiàn)行法規(guī)的要求。另外,由于印染廢水中COD 主要來源于各種印染助劑、蠟質(zhì)、果膠、纖維素、半纖維素等,而色度主要來源于各種染料,這些污染物大多屬難降解物,B/C 較低。而水解酸化可以降解大分子、提高B/C,并增加廢水的可生化性,提高后續(xù)好氧生化的處理效果。盡管水解酸化占地面積和初次投資較高,但其運(yùn)行費(fèi)用幾乎為零,而且也是污泥減量、脫色較經(jīng)濟(jì)的方法〔6〕。

因此,筆者改建工程選擇處理工藝時(shí),根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)及水量變化的實(shí)際情況,在保留預(yù)處理(混凝沉淀)及核心工藝A2/O 的基礎(chǔ)上,增加了厭氧折流板反應(yīng)器(ABR)水解酸化和曝氣生物濾池,改造后的處理流程如圖 1 所示。中試工藝采用圖 1 所示主體工藝,主要研究厭氧水解、A2/O 以及后續(xù)曝氣生物濾池對原水中COD、BOD5、TN、TP 及色度的處理效果(實(shí)線代表污水流程;虛線代表污泥流程)。

圖 1 改造后的工藝流程

2.2 中試工藝參數(shù)設(shè)計(jì)
 
(1)混凝沉淀。前置的混凝沉淀主要用于固液分離、去除部分色度和有機(jī)物。以PAC 為混凝劑投加到混凝池中,投加量為0.05~0.10 g/L,采用機(jī)械攪拌快速混合?;炷统恋碛行莘e分別為0.36 m3 和2.0 m3,pH 控制在10.0~11.0。出水進(jìn)入后續(xù)ABR 水解池。

(2)水解酸化。由于印染廢水中含有大量的活性染料、漿料、表面活性劑、印染助劑等,這些物質(zhì)屬于難以生物降解的大分子有機(jī)物質(zhì)。為了提高廢水的可生化性,并為后續(xù)二級處理創(chuàng)造有利條件,特采用ABR 作為水解酸化工藝。在ABR 水解池中*的厭氧環(huán)境下,這些大分子的有機(jī)物質(zhì)通過水解酸化過程,被轉(zhuǎn)化成易于生物降解的小分子,同時(shí)提高廢水的可生化性。ABR 水解池外形尺寸為4.5 m×2.5 m×1.5 m,有效容積為12 m3。分為6 格,前面5 格為水解反應(yīng)室,zui后1 格起沉淀作用。在每個(gè)上向流室進(jìn)水口的下部設(shè)置一個(gè)45°的導(dǎo)流板。反應(yīng)器中添加組合填料(D 150 mm,江蘇宜興晨翔環(huán)保設(shè)備廠),添加量為前5 格總?cè)莘e的70%。

(3)A2/O 工藝。主要用來去除廢水中的有機(jī)物,同時(shí)利用厭氧+缺氧+好氧的特殊環(huán)境,脫除廢水中的氨氮和部分磷??傆行莘e為33 m3。厭氧、缺氧、好氧這3 個(gè)區(qū)的水力停留時(shí)間分別為8、10、15 h。好氧區(qū)添加部分組合填料(D 150 mm,江蘇宜興晨翔環(huán)保設(shè)備廠),添加量為好氧區(qū)總?cè)莘e的70%。

(4)曝氣生物濾池。曝氣生物濾池作為zui后一道新增的設(shè)施,其目的主要是對生化處理后的廢水作進(jìn)一步深度凈化,以脫除廢水中殘余的有機(jī)物、色度和部分懸浮物SS。反應(yīng)器高3.8 m,內(nèi)徑0.9 m,2 座,有效容積為4.1 m3,水力停留時(shí)間為4.1 h。填料采用生物陶粒(3~5 mm,江西省萍鄉(xiāng)市科順濾料有限公司),濾料高3.2 m。進(jìn)水方式為上流式,曝氣方式采用管道開孔曝氣,氣水比為3∶1。

3 結(jié)果與討論
 
中試時(shí)間為6 個(gè)月,采用混凝沉淀、ABR 水解酸化、A2/O 生物處理和曝氣生物濾池組合工藝,下圖所列數(shù)據(jù)均為中試后期穩(wěn)定階段的采樣數(shù)值。

3.1 ABR 厭氧水解
 
ABR 水解池進(jìn)水來自前置混凝沉淀的出水,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,前置混凝沉淀出水中的色度、有機(jī)物含量等大幅下降,其對有機(jī)物和色度的去除率分別為32%和56%左右。出水進(jìn)入ABR 水解池初始平均COD、BOD5分別為473.69、89.13 mg/L,水解池進(jìn)水平均色度為217 倍時(shí),ABR 水解酸化對COD、BOD5、色度的去除效果如圖 2 所示。

ABR 厭氧水解對廢水可生化性的影響如圖 3所示。

圖 2 ABR 水解酸化對COD、BOD5、色度的去除效果 

圖 3 ABR 厭氧水解對廢水可生化性的影響

由圖 2、圖 3 可見,ABR 水解池對COD 的去除率大約為23.6%,經(jīng)過ABR 酸化后,出水平均COD為361.66 mg/L。出水平均BOD5為110.34 mg/L,出水BOD5不降反升。這說明一部分難于生物降解的大分子有機(jī)物在ABR 反應(yīng)器內(nèi),通過水解酸化過程被轉(zhuǎn)化成易于生物降解的小分子有機(jī)物,從而導(dǎo)致出水BOD5升高。這一點(diǎn)從圖 3 中B/C 可以反映出來。綜合廢水經(jīng)過ABR 水解酸化后,B/C 由進(jìn)水的0.19增加到0.31,提高了63.2%,廢水的可生化性明顯提高,這說明ABR 水解酸化對提高印染廢水的可生化性是有明顯幫助的。

ABR 水解池進(jìn)水平均TP 為9.2 mg/L,出水平均TP 分別為7.2 mg/L。結(jié)果表明:ABR 水解酸化對廢水中TP 的去除效果不明顯。

對于色度指標(biāo),由于水解池進(jìn)水色度變化幅度較大,水解池出水色度隨進(jìn)水色度的變化而相應(yīng)發(fā)生變化。中試表明,當(dāng)水解池進(jìn)水平均色度為217倍時(shí),出水平均色度為86 倍,水解池對色度去除率較高,平均去除率為60.4%。對ABR 各反應(yīng)室的ORP 值進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn),沿水流方向氧化還原電位逐漸降低,從*格的-55.5 mV 逐漸下降到-80.4mV。在該區(qū)段內(nèi),水解酸化池內(nèi)反應(yīng)條件良好,而這則非常有利于水解酸化過程的進(jìn)行。

3.2 A2/O 生化段
 
污水經(jīng)過預(yù)處理段后,進(jìn)入A2/O 池的厭氧段。在厭氧條件下,聚磷菌將體內(nèi)的有機(jī)磷轉(zhuǎn)化成無機(jī)磷釋放掉。厭氧段出水自流進(jìn)入A2/O 池缺氧段后,進(jìn)行反硝化脫氮過程。在該工序中,反硝化菌對硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化的同時(shí),廢水中有機(jī)物作為碳源被消耗掉,導(dǎo)致出水BOD5和COD 有所降低。缺氧段出水進(jìn)入好氧段后進(jìn)行硝化和脫碳過程。出于除磷的需要,一部分好氧段出水作為硝化液回流到厭氧池?;亓鞅葹?00%。

生化段對COD 的去除效果(以二沉池出水為準(zhǔn))以及生化段內(nèi)平均MLSS 變化情況如圖 4 所示。

圖 4 A2/O 段有機(jī)物去除率及MLSS 變化

由圖 4 可見,整個(gè)中試實(shí)驗(yàn)中,A2/O 段對綜合印染廢水中的有機(jī)物具有較高的去除效率,當(dāng)進(jìn)水平均COD 為361.7 mg/L 時(shí),二沉池出水平均COD為90.1 mg/L,COD 去除率達(dá)到75%左右。在中試初期,受污水廠進(jìn)水水質(zhì)影響,進(jìn)水COD 變化幅度大,二沉池出水COD 隨運(yùn)行時(shí)間緩慢降低。中試后期,進(jìn)水COD 變化趨于穩(wěn)定,二沉池出水水質(zhì)也相對穩(wěn)定。同時(shí),生化段顯示了良好的耐低負(fù)荷污染物沖擊的能力,當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)隨時(shí)間波動(dòng)較大時(shí),活性污泥并沒有出現(xiàn)明顯的老化現(xiàn)象,二沉池出水也沒有受到太大影響。

MLSS 對二沉池出水COD 有一定影響。當(dāng)MLSS 為3 000 mg/L 以下時(shí),二沉池出水COD 隨著MLSS 的升高而降低。當(dāng)MLSS 為3 000~3 400 mg/L時(shí),二沉池出水COD 趨于穩(wěn)定,此時(shí)二沉池出水效果。當(dāng)MLSS 高于3 400 mg/L 時(shí),A2/O 段對綜合印染廢水中有機(jī)物的去除率呈下降趨勢。

A2/O 對綜合印染廢水中的TN 和TP 去除效果如圖 5 所示。

圖 5 A2/O 段對TN 和TP 的去除效果

由圖 5 可見,此段,進(jìn)水平均TN、TP 分別為19.76、7.23 mg/L,出水平均TN、TP 分別為14.51、1.45 mg/L。A2/O 段對TN 的去除率不高,平均去除效率僅為33.0%。不過由于進(jìn)水TN 本身不高,二沉池出水TN 保持在20 mg/L 以下,已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。對于廢水中的TP,A2/O 對綜合印染廢水中的TP 具有較好的去除效果,盡管進(jìn)水TP 在4.52~7.37 mg/L之間波動(dòng)較大,二沉池出水TP 卻始終比較穩(wěn)定,平均值僅為1.5 mg/L。

3.3 曝氣生物濾池
 
通過中試研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)氣水比為3∶1、水力負(fù)荷為0.64~0.95 m3/(m2·h)、溫度為23~28 ℃、pH 控制在7.6~8.3 之間時(shí),曝氣生物濾池對污染物的去除效率zui大。曝氣生物濾池對有機(jī)物、色度、TP 去除效果如圖 6 所示。

圖 6 曝氣生物濾池對有機(jī)物、色度、TP 去除效果

由圖 6 可見,曝氣生物濾池對有機(jī)物的去除效果較好,COD 平均去除率保持在50%以上,出水平均BOD5和COD 分別在18、45 mg/L 以下,達(dá)到了中試目的。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,曝氣生物濾池進(jìn)水TP 變化較大,在1.04~2.17 mg/L 范圍波動(dòng),然而出水TP 卻相對穩(wěn)定,始終保持在0.7 mg/L 以下。當(dāng)進(jìn)水平均色度在55 倍時(shí),曝氣生物濾池對綜合印染廢水的色度具有較好的去除效率,出水色度始終保持在30 倍以下,去除效果理想。

4 結(jié)論
 
(1)對于廢水可生化性較差的綜合印染廢水,采用混凝沉淀—ABR 水解酸化能顯著降低后續(xù)生化工序的負(fù)荷,并提高廢水的可生化性,有利于后續(xù)生物處理過程的進(jìn)行。

(2)混凝沉淀—ABR 水解酸化—A2/O—曝氣生物濾池工藝對綜合印染廢水具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力和較好的處理效果。在中試后期,COD、色度平均去除率分別達(dá)93%、94%,出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)一級B 標(biāo)準(zhǔn)。

(3)結(jié)合中試研究,應(yīng)在用地面積盡量少而常規(guī)工藝需要全面升級時(shí),考慮物化生化多方法聯(lián)合,利用組合工藝來進(jìn)行升級改造,如將混凝沉淀、厭氧水解預(yù)處理與A2/O 法、曝氣生物濾池處理相聯(lián)合,可以大大提高綜合印染廢水處理后的出水水質(zhì)。

TEL:13356363156

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