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兼氧-好氧-混凝處理印染生活綜合廢水

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簡(jiǎn)介: 采用水解酸化-活性污泥-物化工藝聯(lián)合處理含堿減量印染生活綜合污水,采取預(yù)曝氣、污泥回流和分級(jí)沉淀等措施,CODcr去除率約為89.1%,脫色效果可達(dá)到86%,最終出水水質(zhì)達(dá)到《紡織染整工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287-92)中規(guī)定的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行結(jié)果表明:該工藝具有耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng),剩余污泥量少,難降解有機(jī)物去除率高等優(yōu)點(diǎn),在含堿減量印染廢水處理中具有實(shí)用性。
關(guān)鍵字:印染廢水 水解酸化 活性污泥 剩余污泥 減量化

浙江紹興污水處理廠的廢水由生活污水和工業(yè)廢水組成,其中印染廢水占80%,印染廢水中堿減量廢水占10%;印染/生活混合污水的CODcr、色度等主要來源于印染、印花過程中使用的染料、顏料助劑等。染料以分散染料為主,占總用量的50%以上;另外還有大量的陽離子染料,硫化染料、活性染料和其他染料。從總體上看,混合污水CODcr濃度高、色度深、堿性強(qiáng)、可生化性差等特點(diǎn)。據(jù)此,采取以“水解酸化-活性污泥法”為主的工藝路線并加以改良,同時(shí)輔以必要的預(yù)處理和后續(xù)處理手段并獲得成功。出水達(dá)到文獻(xiàn)[1]中規(guī)定的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 廢水水量及水質(zhì)參數(shù)

廢水主要來源于紹興部分接管印染廠、城市污水及堿減量廢水預(yù)處理后的出水。水量為3×104t/d,其主要水質(zhì)指標(biāo)見表1。水質(zhì)在一天內(nèi)的變化情況見圖1,水質(zhì)隨季節(jié)變化規(guī)律見圖2。從圖1可以看出,一天內(nèi)CODcr峰值(接近2000 mg/L)出現(xiàn)于早上5~9時(shí)和晚上9~12時(shí),CODCr谷值(接近1300 mg/L)出現(xiàn)于下午2時(shí)左右,水質(zhì)晝夜變化幅度高達(dá)700mg/L;從圖2可看出,3~5月份為印染廢水堿減量生產(chǎn)旺季,平均CODCr濃度較高,大于1500mg/L;6月份為梅雨季節(jié),平均CODCr濃度降至1500mg/L以下;2月份為農(nóng)歷春節(jié),[CODCr]波動(dòng)最大。

表1  主要水質(zhì)指標(biāo)及排放標(biāo)準(zhǔn)   

項(xiàng)目pH值[CODcr]/mg.L-1[BOD5]/mg.L-1[SS]/mg.L-1[NH3-N]/mg.L-1色度(倍)進(jìn)水9~121200~1800400~600300~40015~30400~550排放標(biāo)準(zhǔn)6~918040100≤2580

2 工藝流程

根據(jù)該廠廢水水質(zhì)特性,設(shè)計(jì)如下的工藝流程見圖3。普通印染廢水、生活污水和經(jīng)預(yù)處理后的堿減量印染廢水經(jīng)各級(jí)泵站提升后進(jìn)入污水廠穩(wěn)流池,經(jīng)過自動(dòng)格柵去除懸浮物,防止雜物堵塞提升泵,后入調(diào)節(jié)池進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)和水質(zhì)的均化,調(diào)節(jié)池安裝穿孔管曝氣系統(tǒng),進(jìn)行預(yù)曝氣以均化水質(zhì)、氧化部分CODcr和吹脫硫化物,pH值大于11時(shí)加酸中和。調(diào)節(jié)池污水經(jīng)潛污泵提升至兼氧池水解酸化后經(jīng)過中沉池沉淀厭氧污泥后進(jìn)入曝氣池,兼氧池底鋪設(shè)穿孔曝氣系統(tǒng),定期曝氣,防止池內(nèi)污泥淤積;池內(nèi)設(shè)置彈性填料,以利于世代周期長的兼氧微生物附著生長。曝氣池采用活性污泥法,其色度去除效率優(yōu)于接觸氧化池,采用離心風(fēng)機(jī)和微孔曝氣管供氣,以提高氧轉(zhuǎn)移效率、降低能耗和減少噪音污染。曝氣池出水?dāng)y帶的生物污泥經(jīng)二沉池沉淀后,出水進(jìn)入折板絮凝池,通過投加AL2(SO4)3和PAM進(jìn)一步去除殘余的懸浮物、色度和CODcr,出水達(dá)標(biāo)后流入排水泵房,排入曹娥江入???。其中厭氧污泥部分回流至兼氧池;好氧污泥部分回流至曝氣池,當(dāng)出現(xiàn)污泥膨脹時(shí)部分回流至兼氧池;剩余的污泥經(jīng)過污泥泵房提升至污泥濃縮池,濃縮后污泥經(jīng)過帶式壓濾機(jī)脫水后,泥渣外運(yùn)填埋。

圖3 廢水處理工藝流程圖

3 工藝特點(diǎn)分析

3.1 調(diào)節(jié)預(yù)曝氣

由于來水來自多家印染廠和城市污水,因此水量水質(zhì)多變,預(yù)曝氣能有效地均化水質(zhì)。而且由于有的印染廠采用硫化染料,染色廢水中殘余的硫化染料和硫化助劑含量較高,硫化物對(duì)微生物有很強(qiáng)的抑制和毒害作用。硫化堿是強(qiáng)還原劑,如進(jìn)入曝氣池則大量消耗氧氣,可使溶解氧急劇下降[2]。因此采用預(yù)曝氣能有效地將硫化物氧化或吹脫除去。

3.2 水解酸化

染料、助劑大多是高分子化合物,慢速生物降解有機(jī)物和難生物降解有機(jī)物所占比重較高,可生化性差,直接好氧生物處理對(duì)色度和難生物降解有機(jī)物的去除率不高,這是因?yàn)槟承┤玖?、中間產(chǎn)物和添加劑在單純好氧條件下分子結(jié)構(gòu)很難破壞,生物降解半衰期很長[3];而嚴(yán)格意義上的厭氧生物處理對(duì)設(shè)備和環(huán)境的要求較高,因此采用兼氧水解酸化( Hydrolization )工藝,利用厭氧工藝的前兩段,即把反應(yīng)控制在第二階段之前,即第一階段水解;第二階段酸化;不進(jìn)入第三階段酸性衰退和第四階段甲烷化。

 

圖1  CODcr日變化圖

圖2  CODcr月變化圖

水解工藝系統(tǒng)中的微生物主要是兼性微生物,它們?cè)谧匀唤缰械臄?shù)量較多,繁殖速度較快[4]。其主要作用是使難降解有機(jī)物及其發(fā)色基團(tuán)解體、被取代或裂解(降解),從而降低廢水的色度,改善可生化處理性。即使不能直接降低廢水色度,由于分子結(jié)構(gòu)或發(fā)色基團(tuán)已發(fā)生變化,也可使其在好氧條件下容易被降解并脫色,降低后續(xù)生物處理的負(fù)荷,提高后續(xù)處理的穩(wěn)定性和效果[5]。同時(shí)水解產(chǎn)生的有機(jī)酸可以有效地中和部分堿度,將pH值降至10.5以下,這樣就省去了加酸調(diào)pH值的麻煩,節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。

3.3  分步沉淀

在兼氧池的末端設(shè)置一中沉池,在曝氣池末端設(shè)置二沉池,將水解酸化產(chǎn)生的厭氧污泥和曝氣池產(chǎn)生的好氧污泥分開來。這樣兩種不同性質(zhì)的污泥嚴(yán)格分開,互不混雜,有利于各自回流及控制污泥膨脹。

圖4  1-6月份CODcr去除圖

圖5 1-6月份色度去除圖

3.4 污泥回流

實(shí)行多級(jí)污泥回流是該工藝的一個(gè)重要特點(diǎn)。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,掛填料的水解酸化池主要利用填料上的生物相,液相中不需要維持較高的生物量。剩余污泥少,不需要回流一直被認(rèn)為是該法的主要優(yōu)點(diǎn)。但經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn),適當(dāng)提高水解酸化池內(nèi)污泥濃度,增加液相中的生物量,對(duì)于高濃度、高色度的印染廢水處理來說是有利的。通過污泥回流,一方面可以稀釋進(jìn)水濃度,增加有機(jī)物的吸附量;另一方面可以增大進(jìn)水端污泥濃度,降低污泥負(fù)荷,提高耐沖擊負(fù)荷的能力。

另外,通過污泥回流可以延長污泥泥齡,增大世代時(shí)間長的厭氧微生物的停留時(shí)間,從而減少污泥排放量[6]。

曝氣池采用活性污泥(Activated Sludge)工藝,其用于印染廢水處理中比接觸氧化法的顯著優(yōu)點(diǎn)是脫色效果明顯,利用活性污泥巨大的比表面積和良好的吸附性能,發(fā)色基團(tuán)多是大分子有機(jī)物,易于被活性污泥吸附。而活性污泥法相對(duì)接觸氧化法的一個(gè)最大弊端是其會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象;出現(xiàn)這種現(xiàn)象的一個(gè)重要原因是絲狀菌大量增殖,而其高度松散的絮狀結(jié)構(gòu)使得污泥難以沉降,為解決此問題,二沉池污泥除了回流至曝氣池保證其污泥濃度外,把多余污泥部分回流至兼氧池,部分排至污泥濃縮池。好氧污泥回流至兼氧池,維持缺氧時(shí)間10h以上,可有效地抑制絲狀菌的生長,從而達(dá)到控制絲狀菌污泥膨脹的目的。對(duì)于嚴(yán)重有機(jī)負(fù)荷沖擊所致的污泥膨脹,厭氧控制比缺氧控制更有效。

為使厭氧污泥與廢水充分反應(yīng),在池底設(shè)置穿孔管曝氣系統(tǒng),對(duì)兼氧池微量曝氣,既維持DO在低濃度水平,又達(dá)到混合攪拌的目的??梢杂行г鲞M(jìn)水解酸化效果,減輕后續(xù)好氧處理負(fù)荷,打開發(fā)色基團(tuán),脫色明顯,同時(shí)可以促進(jìn)好氧污泥厭氧消化,達(dá)到污泥減量化的目標(biāo),大大減輕了污泥處理費(fèi)用。

3.5 物化處理

經(jīng)過兼氧水解和好氧生化處理后的廢水,一般情況下,其pH值、CODcr及SS能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),但色度常有超標(biāo)現(xiàn)象;且當(dāng)3~5月份,當(dāng)大量堿減量廢水進(jìn)入廢水處理廠時(shí),往往生化系統(tǒng)負(fù)荷過高,為防止CODcr超標(biāo),故在生化系統(tǒng)后端設(shè)置折板絮凝池,作為把關(guān)工藝,確保色度降至80倍以下和保障CODcr排放濃度。絮凝劑AL2(SO4)3與混凝劑PAM的復(fù)配使用能有效去除SS、CODcr、色度和降低藥劑用量。其中AL2(SO4)3投加量為300~500mg/L,PAM投加量為0.3~1.0mg/L。

4系統(tǒng)運(yùn)行情況

本系統(tǒng)從2001年8月份進(jìn)水開始調(diào)試,至2001年12月底,系統(tǒng)出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo),但至2002年1月份后由于大量春節(jié)生活污水和堿減量廢水進(jìn)入,污泥發(fā)生大量膨脹現(xiàn)象,啟用好氧污泥部分回流至兼氧池工藝,有效抑制了污泥膨脹問題,出水逐漸好轉(zhuǎn)并趨于穩(wěn)定。經(jīng)過為期一年的運(yùn)試,得到紹興污水處理廠生化系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要控制參數(shù)為:

①污泥濃度、沉降比和污泥指數(shù)

厭氧池:[MLSS] = 4~5g/L,污泥指數(shù)SVI = 50~70,[MLVSS]/[MLSS] = 0.6;曝氣池:[MLSS] = 4~5g/L,SVI = 100~150,[MLVSS]/MLSS = 0.58

②污泥齡:15~20d。

③回流比:50~70%。

④供風(fēng)量:12.03~14.44m3/1kgCOD。

2002年1月份~2002年6月份部分運(yùn)行結(jié)果見圖4、圖5。原水水質(zhì)(平均)pH為11,色度500倍,CODcr為1545 mg/L;處理后水質(zhì)(平均)pH為7.6,色度為70倍,CODcr為169 mg/L;去除率CODcr為89.1% ,脫色率為86%。

5 結(jié)果與討論

(1) 兼氧池的設(shè)置對(duì)于含堿減量印染廢水生化處理是相當(dāng)重要的,它既可較好地改善廢水的可生化性和降低pH值,為后續(xù)活性污泥法氧化提供了條件;又可有效地通過污泥回流至兼氧池來控制污泥膨脹問題和實(shí)現(xiàn)污泥減量的目的。

(2)一年多來的運(yùn)行表明活性污泥法對(duì)印染/生活廢水的處理是有效的,其去除CODcr、色度效率高,耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng);但生化系統(tǒng)易發(fā)生絲狀菌污泥膨脹問題,根據(jù)絲狀菌對(duì)缺氧和厭氧環(huán)境敏感的特性,通過工藝調(diào)整可以有效地控制污泥膨脹。

(3)印染/生活混合污水量與CODCr同步變化。這種“雙雙升高”造成污染負(fù)荷的大幅度變化,給污水處理廠的正常運(yùn)行帶來巨大困難,因此物化處理對(duì)出水達(dá)標(biāo)排放起到了關(guān)鍵性的作用。

(4) 硫酸鋁是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的混凝劑。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明,硫酸鋁的最佳投藥量為350~500mg/L,COD去除率在50%~68%之間,處理成本為0.21~0.3元/m3廢水。PAM與硫酸鋁的配合使用可以顯著提高出水水質(zhì),減少硫酸鋁的用量。

Treatment of dyeing and sewage wastewater by anoxia-aerobe-coagulation technology

DING Kai  CHEN Ji-hua  ZHANG Hua

(College of Environmental Science & Engineering, Donghua University, Shanghai 200051,China)

Abstract: Textile printing dyeing wastewater containing alkali-minimization dyeing wastewater and municipal wastewater is treated by hydrolytic acidification-activated sludge-coagulation process. Some steps such as pre-aeration, return sludge, grade sedimentation and so on have been taken. The CODcr removal rate is about 89.1%, the efficiency on decolourization can reach 86%. The end effluent quality meets the requirement of Grade 2, Discharge Standard for Contamination of Textile Printing and Dyeing Industry (GB4287-92). The running results show that it is of advantage for less residual sludge , stronger impact load endurance and high removal efficiency on refractory organisms, and it has applicability in the treatment of textile printing and dyeing wastewater contains alkali-minimization dyeing wastewater.

Key-words dyeing wastewater ; hydrolysis-acidification ; activated sludge ; excess sludge ; reducing quantity

[參考文獻(xiàn)]

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發(fā)布:2007-07-30 09:43    編輯:泛普軟件 · xiaona    [打印此頁]    [關(guān)閉]
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