（环境科学专业论文）改性钢铁酸洗废液应用于印染废水处理的中试研究.pdf

问题，而且能大大降低印染企业的废水处理费用，值得产业化推广。 ( 3 ) “前端混凝后端生化”工艺处理印染综合废水，通过廉价钢铁酸洗 废液混凝剂在生化反应前端的混凝作用去除废水中大部分c o d 和不溶性悬 浮物，能够大大减轻后续生物处理的负担，有效降低污水处理站运行费用和 污染物排放超标的风险。 关键词：钢铁酸洗废液，混凝，水解酸化，接触氧化，印染废水，中试 p i l o ts t u d yo nt r e a t m e n to f d y e i n g w a s t e 给t e rw i t hs t e e la c i dp i c k l i n g w a s t e v 湖e r a b s t r a c t p r i m i n ga n dd y e i n gc o m p r e h e n s i v ew a s t e w a t e rc o m e sf r o mt h es e c t i o n so f r e f i n i n g ，b l e a c h i n g ，c o o k i n ga n ds oo n ，i tc o n t a i n sm u c hd y e i n g ，p u l p ，a d d i t i v e s ， i n o r g a n i cs a l t ，f i b e ri m p u r i t i e s ，p r i n t i n g a n d d y e i n gw a s t e w a t e rh a s t h e c h a r a c t e r i s t i c so fh i g hp o l l u t i o n ，i n g r e d i e n t sc o m p l e x ，c h r o m a ，s ot h ed y e i n g w a s t e w a t e ri sh a r dt oc o n t r o la n dt h ep r e v e n t p r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e r s c o di sh i g hc o m p r e h e n s i v e ，d e e pc h r o m a t i c i t y , a l k a l i n i t yh i g h ，b i o c h e m i c a l l o w e ra n dw a t e rc h a n g e sr a n g eal o t a c c o r d i n gt ot h ec h a r a c t e r i s t i c so f p r i n t i n g a n dd y e i n gw a s t e w a t e rp o l l u t i o n ，d o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a le x p e r t sl a u n c h e d r e s e a r c hw o r k so ft h e p h y s i c a lm e t h o d ，c h e m i c a l m e t h o da n d b i o l o g i c a l r e s p e c t i v e l y t h es t a t ef i l e s ( 2 0 01 】118 ) r e q u i r e s ( 3 5 3 8 ) d y e i n gw a s t e w a t e r p o l l u t i o np r e v e n t i o nt e c h n o l o g y f r o m a n a e r o b i c h y d r o l y s i s a c i d i f i c a t i o n + c o n v e n t i o n a la c t i v a t e d s l u d g eo rb i o l o g i c a l c o n t a c to x i d a t i o no fb i o l o g i c a l t r e a t m e n tm e t h o d + c h e m i c a l e n h a n c e m e n t s ( c o a g u l a t i o np r e c i p i t a t e o r c o a g u l a t i o nf l o a t i n g ) t h em a jo r i t yo fp r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n t u s e db ye n t e r p r i s e i s ：h y d r o l y s i s a c i d i f i c a t i o n + a c t i v a t e d s l u d g e + c o a g u l a t i o n f l o a t i n g p r e c i p i t a t i o n + o x i d a t i o nd e c o l o u r i n g ，t h ec o a g u l a n tw a su s e db yp a c + p a m g e n e r a l l y ；d u et oa c e r t a i nm i c r o o r g a n i s m sp a ca d v e r s ee f f e c t s ，a n dt h e p r i c ei sh i g h ，n o to n l yt h et r e a t m e n te f f e c ti sp o o rb u ta l s oh i g ho p e r a t i n gc o s t s m u c h s t e e lp i c k l i n gl i q u i de m i s s i o ni si n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gs t e e lp r o d u c t i o n ， w h i c hl e t so u ta b o u t10 0m i l l i o nc u b i cm e t e r se v e r yy e a r , i t sp r o c e s s i n gb o t h e r p e o p l em u c h f o rd o m e s t i ca n df o r e i g ns c h o l a r st ot h ec h a r a c t e r i s t i c so fs t e e l p i c k l i n gl i q u i dh a v ed o n eal o to fr e s e a r c ha n de x p l o r a t i o n ，p u tf o r w a r dv a r i o u s t r e a t m e n t sa n dr e c y c l i n gt e c h n o l o g y , b u tt h eh i g h o p e r a t i n gc o s t sm a k e st h e e n t e r p r i s e s a de v e r yy e a rt h o u g ht h ee m e r p r i s ea l s o s p e n tag r e a td e a lo f m a n p o w e rr e s o u r c e s n i t h i st o p i ci s a p p r o v e db yt h er e s e a r c hp r o j e c t ( 2 0 0 9 k 11 - 0 2 ) s u b j e c to f s h a a n x is o c i e t ya n dd e v e l o p m e n t b a s e do nt h ei d e ao fd e a lw i t hw a s t eb y w a s t e ， t h er e s e a r c hd i ds o m ew o r k sa b o u tt r e a t m e n to ft h ep r i n t i n ga n dd y e i n g w a s t e w a t e rb yc o a g u - f l o c c u l a t i o np r o c e s s o nt h eb a s i so fl a b ，t a k i n gw a s t ea c i d f r o ms t e e lp r o c e s s i n ge n t e r p r i s ea st h em a i nr a wm a t e r i a l ，a n ds o m ec o n c l u s i o n s w e r eg o t ： ( 1 ) t h ea s p e c t s a r el o w e rt h a nt h e i n t e g r a t e dw a s t e w a t e rd i s c h a r g e s t a n d a r d ( 19 9 6 ) g b 8 9 7 8 ，w h e nt h ec o n d i t i o n sa r ep hi s 1o 13 ，c o d c ri s 8 0 0 12 0 0 m g l ，a n dt h ec h r o m a t i c i t yi s5 0 0 - 9 0 0 ；e n h a n c e dc o a g u l a t i o np h a s e s t e e l p i c k l i n gl i q u i dd o s i n gq u a n t i t y o f5 0 15 0 m g f e 2 札；h y d r o l y s i s a c i d i f i c a t i o nh y d r a u l i cr e t e n t i o nt i m e ( h r t ) i sa b o u t8 - - 一12 h ，d i s s o l v e do x y g e n ( d 0 ) i so 2 o 4r a g l ；c o n t a c to x i d a t i o nh r ti s8 1 2 h ，d oi s 2 - - 一4 m g l ； w a t e r - q u a l i t yi n d i c a t o r sp h7 8 ，c o d 偶氮染料喹啉染料 咕吨染料噻嗪染料 葸醌染料。c m s o 掣2 5 佣光催化氧 化降解普施安红m x 。5 b 偶氮染料发现：紫外光光照8 0 r a i n ，即可使染料矿化9 0 。 a y s e u y g u t 2 6 】采用高级氧化技术对活性染料染色废水脱色，然后回用于棉纤维的染色。实 验表明除去双氧水后的脱色废水完全符合染色要求。 电化学法是废水处理中的电解质在直流电的作用下发生电化学反应的过程，废水中 的污染物在阳极被氧化，在阴极被还原，或者与电极反应产物作用，转化为无害成分被 分离除去，是一种简单、经济、有效的化学处理方法。李大鹏1 2 7 1 采用电化学氧化法处理 某毛纺厂的染缸废水，选择钛涂钌网作为催化阳极对电化学氧化过程中废水水质的变化 及其对电化学氧化效能的影响等进行了试验，分析和探讨了印染废水电化学氧化的过程 和特性。陈武等【2 s 】进行了三维电极电化学方法处理印染废水实验，c o d 去除率达7 4 7 ， 色度去除率达9 3 3 。目前，电化学处理印染废水的研究主要集中在电极材料的筛选以 及电催化氧化过程的控制技术上，虽然电化学法尚处于试验研究阶段，但这是国内外积 极研发的一项热门技术。 c 印染废水的生物处理法 7 0 年代以来，国内对印染废水以生物处理为主，占8 0 以上，尤以好氧生物处理法 占绝大多数。从现有情况看，我国印染废水生物处理法中以表面加速曝气和接触氧化法 占多数。此外，鼓风曝气活性污泥法、射流曝气活性污泥法、生物转盘等也有应用，生 物流化床尚处于试验性应用阶段，但由于生物对色度去除率不高，一般在5 0 左右，所 以当对出水色度要求较高时，需辅以物理或化学处理。 好氧生物处理是在有氧条件下，利用好氧微生物( 包括兼性微生物) 的作用来去除 印染废水中的有机物。活性污泥法、生物滤池、生物转盘、氧化沟、生物塘和膜生物反 应器( m b r ) 等都属于废水好氧生物处理法。好氧生物处理对b o d 去除效果明显，一 般可达8 0 左右，但色度和c o d 去除率不高，尤其是在p v a 等化学浆料、表面活性剂、 溶剂及匹布碱减量技术的广泛应用，不但使印染废水的c o d 达到2 0 0 0 - - 3 0 0 0 m g l ，而 且b o d c o d 也由原来的0 4 - 0 5 下降到o 2 以下且含盐量高，单纯的好氧生物处理难 度越来越大，出水难以达标；此外，好氧法的运行费用高、剩余污泥产生量大。据报道 【2 9 1 ，国外一般污泥处理或处置费用占整个污水厂费用的5 0 - 7 0 ，在国内也占4 0 左 6 改性钢铁酸洗废液应用于印染废水处理的中试研究 右。由于上述原因，印染废水的厌氧生物处理技术开始受到人们的重视，探求高效、低 耗、低成本的印染废水处理新技术已日显重要。 厌氧处理法的主要处理构筑物是厌氧罐，f u k u n a g an 等人【3 0 】对传统消化罐加以改 造，在罐内装填固定微生物，主要是专性产碱杆菌属。染料中的偶氮基因、三苯甲烷基 因以及单氮基因聚合物，都能通过厌氧分解，通常在3 7 。c 的中温条件下进行，水力停留 时间6 h ，主要含甲基红染料的污水颜色能完全去除。有研究表明厌氧处理丝绸印染废水， 在h r t = 1 o 1 1 d ，c o d 去除率7 4 - 8 2 ，脱色率分别为：黑色5 1 、紫红色9 4 、 玫瑰红9 6 、茄紫3 0 、大红5 5 。用u a s b 和管道厌氧消化器直接处理高浓度染料废 水的中长期运行结果表明：废水中的色度和c o d 去除率分别稳定在8 0 和9 0 以上。 厌氧好氧处理法为了探求高效、低耗、低成本的印染废水处理新技术，近年来 国内外在厌氧法与好氧法的结合方面进行了大量的试验研究，并获得了很大的成功。此 时与好氧法结合的厌氧处理已不是传统的厌氧消化，它的水力停留时间( h i 汀) 一般为 3 - 5 h ，只发生水解和酸化作用，使印染废水中可生化性很差的一些高分子物质在厌氧段 发生水解、酸化，变成较小的分子，从而改善废水的可生化性，为好氧处理创造条件。 实验研究表明：采用这一流程，不仅较好地解决了p v a 、染料的处理问题，还可以将好 氧段所产生的剩余污泥全部回流到厌氧段，延长厌氧段的固体停留时间( s i 汀) 。因此， 厌氧好氧系统中的厌氧段既可以对废水进行预处理，改善其可生化性能，吸附、降解 一部分有机物，又可以对系统的剩余污泥进行消化。江阴市祝塘工业园区污水处理厂采 用有利于污泥厌氧消化的厌氧缺氧好氧工艺处理园区内印染企业排放的工业废水和生 活污水，从而显著降低了整个系统的剩余活性污泥量。c o d 、b o d 、色度、s s 的去除 率分别达到9 4 3 、9 6 6 、9 3 3 、9 5 3 ，出水水质达到污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 一1 9 9 6 1 的一级标准【3 1 1 。 d 高效降解菌法 筛选分离有高降解活性的菌株应用于印染废水的治理研究较多。有研究表明：腐败 希瓦氏菌在适宜条件下能有效去除生产上常用的多种染料，在6h 内对活性艳红染料的 去除率可达9 9 1 0 0 ；白腐真菌处理含多种分散染料的废水具有较高的c o d 去除率； 且混合菌群的脱色能力优于单菌株【3 2 】。 e 其他印染废水治理新技术 高压脉冲放电具有去除率高、设备占地小等优点，能有效破坏染料分子中的苯环或 萘环结构，提高印染废水的可生化性，。但该法用来产生高能离子的装置价格昂贵、技 术要求高、能耗大，若真正投入实际运行，还需进行大量的研究。 磁分离法f 3 3 j 是将废水中微量粒磁化后再分离。印染废水中的磁性污染物，可直接利 用高梯度磁分离器分离；对于非磁性污染物，可通过投加磁种和絮凝剂，使磁种和污染 7 陕西科技大学硕士学位论文 物缔合，然后利用高梯度磁分离方法除去。国外高梯度磁分离法处理印染废水已进入实 用研究阶段。 1 2 钢铁酸洗废液污染防治特性 1 2 1 钢铁酸洗废液的污染特性 钢铁企业的毛坯在进行表面电镀、喷涂等加工前都需要酸洗，以去除表面的氧化物 等杂质。钢铁材料酸洗过后，所用酸洗液中酸的浓度低于5 时，就不能满足生产的需 要了，即需作为生产废料进行处理【3 4 1 。钢铁酸洗废液排放量随着社会经济的突飞猛进也 水涨船高。例如我国由于钢材生产、加工产业的不断增长，每年排放的废酸量达1 0 0 m s ， 并且随时间推移排放量呈几何速度递增。如果钢铁酸洗废液不经处理而直接排放到环境 中，其危害是相当大的。钢铁酸洗废液具有强烈的腐蚀性、酸度大、重金属含量高等特 点，已经使在世界多个国家视作危险废物来管理了。例如我国将p h 3 0 ，w ( f e ) = 1 3 1 5 。滤液中加入改性剂a 和混凝助剂b ，投加量之比 m ( f e ) ：肌( a ) ：埘( b ) = l o ：2 ：l ，陈化2 4 小时即得产品，备用。 2 3 3 混凝处理效果 实验以咸阳市某印染厂生产废水和某钢绳厂的钢铁酸洗废液作为实验原料来开展， 具体操作如下： 分别取1 l p h 为1 1 的印染废水若干份，每份废水加入一定量的改性钢铁酸洗废液， 在搅拌速度约1 0 0 r m i n 下搅拌l m i n ，然后静置1 0 m i n ，取上清液进行分析检测色度去除 率和c o d 去除率。钢铁酸冼废液的投加量对印染废水脱色率的影响如图2 3 所示，当钢 1 8 改性钢铁酸洗废液应用于印染废水处理的中试研究 铁酸洗废液投加量为1 9 0 m g l 时，脱色率为9 5 ，脱色效果最好，当投加量超过1 9 0 m g l 时，上清液颜色开始发黄，色度逐渐升高；钢铁酸洗废液投加量对去除印染废水c o d c ， 的影响如图2 - 4 所示，当钢铁酸洗废液投加量为1 9 0 m g l 时c o d c ，最低，处理效果最好， 当混凝剂投加量超过1 9 0 m g l 时，处理率随着改性酸洗废液的投加量的增加c o d c ，也有 升高的迹象。 龋 v 褥 羽 錾 图2 - 3 捌口量对脱色率的影响 f i g 2 - 3t h ei n f l u e n c eo f t h ed o s a g i e st ot h ed e c o l o r e dr a t e 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 4 0 0 2 0 0 0 05 01 0 01 5 02 0 02 5 0 钢铁酸洗废液投加量( m l ) 图2 - 4 投加量对c o d 的影响 f i g 2 - 4t h ei n f l u e n c eo ft h ed o s a g i e st ot h ec o d 出现以上情况是由于改性酸洗废液在投加过程中，不断同印染水发挥絮凝作用，并 且在投加量为1 9 0 m g l 时达到最佳效果，此时c o d 和色度的去除率最高，混凝剂中f e 2 + 得到充分反应，随着投加量的增大，混合液中f e 2 + 过量，表现出来就是耗氧量增大，造 成c o d 上升，过量的f e 2 + 经过空气氧化变为f e 3 + 导致色度加深。 由图2 4 可知，改性钢铁酸洗废液混凝处理p h 为1 1 的印染废水，在投加量为 1 9 1旨v-誉u簧丑 陕西科技大学硕士学位论文 1 9 0 m g l 时，废水c o d c ，由9 0 0 m g l 以上降到接近2 0 0 m g l ，色度去除率达到了9 5 ， 去除效果同其他混凝剂相比不相上下，由此体现出了改性钢铁酸洗废液混凝剂的高c o d 去除率、优良的脱色效果以及处理费用低廉的特点。具有混凝剂投加量少，c o d 、色度 去除率高等特点。图2 5 为改性钢铁酸洗废液处理印染废水所测上清液吸光度同传统的 混凝剂相比较的结果。分析数据显示，改性钢铁酸洗废液的处理效果除了不能与p f c 相 比，效果均优于其他三种混凝剂，而在制取费用上，改性钢铁酸洗废液对于p f c 则具有 巨大的经济优势。 0 0 3 0 0 2 5 o 0 2 越 来0 0 1 5 餐 o 0 1 0 0 0 5 0 l o6 08 01 0 01 2 0 印染废水量( m l ) a i c l 3 p a cf e c l 2 一p f c 图2 - 5 处理效果对比 f i g 2 - 5t h ec o n t r a s to f t h et r e a t m e n te f f e c t s 改性钢铁酸洗废液应用于印染废水处理的中试研究 3 试验装置设计 3 1 工艺流程 根据项目方案，中试实验工艺采用“前端混凝+ 水解酸化+ 生物接触氧化”，工艺流程 如图3 1 所示，试验用水取自咸阳市某印染公司污水处理站集污井，原水水质如表3 1 ， 原水由泵打入混凝池，进水流量由转子流量计控制。混凝池内设混合搅拌器，在此处， 原水与混凝剂混合，胶体型污染物与混凝剂发生絮凝作用形成矾花，混合液进入斜管沉 淀池；酸洗废液取自咸阳某钢管钢绳公司，经过实验室改性，理化指标如表3 2 所示， 钢铁酸洗废液经实验室改性后作为混凝剂加入到混凝池内，混凝反应结束后混合物自流 进入斜管沉淀池沉淀，沉淀池上清液进入水解酸化池提高废水的b c 值，斜管沉淀池污 泥由泥斗收集并排出。混凝作用后经沉淀分离的废水进入水解酸化池后，通过池底布水 均匀分布到池底各处。水解酸化池内设搅拌混合器，通过搅拌，废水与水解酸化菌充分 接触混合，经过水解酸化菌的水解酸化作用，大分子难降解物质被分解为小分子【4 】，废 水中部分c o d 同时也得到降解；废水在水解酸化池上升过程中穿越设于池体中上部的 填料，填料附着的丰富的生物菌群再次使污染物降解，从而使得进入接触氧化池的污染 物更容易被氧化，间接提高了接触氧化池的反应效率。废水完成水解酸化处理，进入接 触氧化池。接触氧化池设计为三级，串联式结构使接触氧化池分成三段，由于各段废水 浓度的不同，微生物生长环境也不同，每段拥有独立的生物群落，同时拥有针对不同污 染物浓度、不同性质废水的优势菌群，多种优势菌群的建立，有利于污染物更彻底地分 解。 污泥回流 图3 - 1 中试装置工艺流程 f i g 3 - 1t h ep r o c e s so f p i l o tp l a n t 2 l 陕西科技大学硕士学位论文 3 2 中试装置设计 3 2 1 设备介绍 中试实验装置设置在咸阳市某印染公司污水处理站内，设计最低处理能力0 8 m 3 d 。 设备主体材质为有机玻璃，曝气管材质为p p r ，填料选择聚乙烯材质的半软性填料。选 择半软性填料主要因为其有耐酸碱性强、抗老化程度高、比较容易挂膜、价格低廉等方 面的特点。表3 3 为设备主要结构参数。 表3 - 3 设备构筑物参数 t a b 3 - 3t h ep a r a m e t e r so ff i x t u r e s 度量趁箕塑垒鏊查垫窒塑丝) 壁鬯盟闻尘查垫查盗地塞亘鱼煎建丛里：垒) 1混凝池0 0 1 60 5 0 2 2 斜板沉淀池0 0 0 9 60 30 2l 3 水解酸化池 o 41 20 5 10 4 2 4 接触氧化池0 41 20 5 5二沉池0 0 1 6 0 50 20 6 改性钢铁酸洗废液应用于印染废水处理的中试研究 1 3 中试装置设计图 图3 - 2 试验装置平面图 f i g 3 - 2p r o c e s sp l a no f t h ep i l o t 型! 墅堕墅竖丛 童b 】i 蛔州：蝴l 口2 0 ，_ i 气 诒芦1 0 小薯2 0 h 毳口一下i 生曩乞纛气西2 0 曩i 气 囊t 翊美叶_ l 戢静i 6 绷毫蜘3 0 。 重t - 熏f ，_ 漕口3 0 图3 - 3 装置高程图 f i g 3 - 3t h ee l e v a t i o nd r a w i n go f t h ep i l o t 3 2 2 混凝池设计 中试设备设置混凝池，以检测中试系统在设计流量下废酸的最佳投加量的大小，同 时考察酸洗废液的不同投加量对混凝效果的影响。混凝沉淀池设计最高停留时间3 0 m i n ， 设计每小时最低处理量为3 3 l ，则有效容积： 矿：丝 6 0 n ( 3 _ 1 ) 陕西科技大学硕士学位论文 矿前效容积，m 3 卜处理水量，m 3 1 1 卜混合时间，m i n 设计中取最低q = 0 0 3 3 m 3 h ，t = 3 0 m i n ，n = l y ：0 8x 3 0 ：0 0 1 6 m 3 6 0 混凝池平面为方形，设计尺寸2 7 3 3 2 5 c m ，有效容积0 0 1 6 m 3 ，废酸投加位置在混 凝池前的混合槽，废酸与印染废水在混合槽充分混后进入混凝池。混凝池内设搅拌器， 搅拌速度1 0 0 r m i n ，印染原水与改性钢铁酸洗废液在此发生絮凝反应，反应时间0 5 h 。 充分反应后的混合液进入斜管沉淀池进行泥水分离，混凝沉淀池为斜管沉淀池，水流逆 向上升，方向与污泥沉淀方向相反。 3 2 3 水解酸化池设计 水解酸化池为上流式，设计最高水力停留时间1 2 h ，表面负荷为0 4 2 m 3 m 2 h 1 ，有 效水深0 5 m ；高效弹性填料o 2 m 3 ，填料架安装位置距离底部0 1 m ；进水方式为池底多 点布水，布水点间距0 0 5 m ；池内采用机械搅拌而非曝气搅拌以减少其中的d o ( 溶解氧) 含量；水解酸化出水回流比0 5 ，保持水解酸化池进水端p h 为6 - - 1 0 5 ；二次沉淀池污 泥回流比0 3 o 5 。 水解酸化池内设两个潜水搅拌器，搅拌器安装于池底，造成旋流流态，防止污泥沉 积，有利于池内泥水充分接触和混合，提高酸化池内难降解物质和水解酸化菌的传质效 率，防止池内死角。水解酸化池中上部设半软性填料，附着生物膜提高水解酸化的有效 性，同时防止池内的污泥流入接触氧化池内造成好氧段的有机负荷过高、引起生化池生 物群体紊乱，影响群落平衡；另外酸化厌氧泥进入好氧段将大量消耗溶解氧，使接触氧 化池内溶解氧下降。因此，进行水解酸化池内搅拌的前提是严格控制酸化池污泥进入接 触氧化池内，以保持接触氧化池的进水水质稳定，不会对好氧段的生物处理带来负面影 响。 a 水解池的容积y v = k z q h r t ( 3 - 2 ) 式中： 卜水解池容积，i n 3 & 一总变化系数，1 卜设计流量，0 0 3 3 m 3 l l 舰卜水力停留时间，8 1 2 h ，取1 2 h 则 v ：0 a m 3 改性钢铁酸洗废液应用于印染废水处理的中试研究 b 水解池的上升速度， 已知反应器有效高度为：h = 0 5 1 m ；反应器的高度与上升流速的关系如下： f 里：j 二：旦( 3 - 3 ) 卢= = 一= 一 1 ah r t ah r t 。 式中： p 一匕升流速，m l h 卜设计流量，m 3 m 卜水解池容积，m 3 么反应器表面积，m 2 h r 弘一水力停留时间，1 2 h 则 v = o 0 4 ( m h ) 3 2 4 生物接触氧化池设计 生物接触氧化阶段能去除废水5 0 以上的b o d ，是整个处理系统主要的处理单元。 实验装置的接触氧化池整体设计为推流式，池内设半软性填料，池体分为三级，第一级 池底进水，二级池顶进水，三级池底进水。设计最高水力停留时间1 3 h ，有效水深为0 5 m ： 高效半软性填料0 2 m 3 ，填料架底部位置距离池底o 1 m ；填料有机负荷2 0 k g b o d m 3 d ， 接触氧化池内活性污泥浓度控制在2 - 3 9 l ，采用微孔曝气头进行曝气，曝气头间距 o 1 m ，气水比2 0 ：1 ，控制溶解氧浓度不低于4 m g c l 。 接触氧化池的容积一般按b o d 容积负荷或水力停留时间计算，再相互校核以确定填 料体积。 a 氧化池有效容积v ( m 3 ) 按容积负荷计算： y ：2 4 q ( s o - s ) ( 3 - 4 ) n 。 式中， 9 一设计流量，0 0 3 3 m 3 h 一进水b o d ，k g m 3 ，取0 3k g m 3 一出水b o d ，k g m 3 v 一容积负荷k g b o d 5 ( m 3 d ) 则， 矿：2 4 q ( s o - s , ) ：0 4 m 3 n 。 b 停留时间 陕西科技大学硕士学位论文 丁：兰 q 式中， 卜有效容积，0 4 m 3 ； 旷流量，0 0 3 3 m 3 h ； 则， 产1 2 h c 池体尺寸： 宽深比一般为1 ：1 左右 则， a = 1 8 m ；b = 0 4 5 m ；h = 0 5 m 3 2 5 沉淀池设计 a 池面面积( f ) 絮凝沉淀池： f ：旦：生：0 0 5 6 m 2 q r l x 0 8 5 二次沉淀池： f ：旦： 0 0 5 ：0 0 9 2 m 2 q x r 0 6 x 0 9 1 9 一流量，m 3 m ； g _ 一表面负荷，m 3 m 2 h ； 圹卅板区利用系数； b 池体尺寸( a x b x h ) 絮凝沉淀池：0 3 3 m x 0 17 m x 0 2 m 二次沉淀池：0 5 5 m x 0 1 7 m x 0 2 m c 污泥斗容积( y ) v = n ( s l + s 2 + 痢h j 则， 絮凝沉淀池v = 0 0 0 1 8 m 3 二次沉淀池v = 0 0 0 2 8 m 3 ( 3 5 ) ( 3 6 ) 改性钢铁酸洗废液应用于印染废水处理的中试研究 - l - - _ l - - _ l l - _ _ - _ - _ - - _ - - - - - - _ _ - _ - 一l _ ll _ 4 实验的启动与设备运行 4 1 分析检测内容和方法 表4 1 分析项目及检测方法 t a b 4 1a n a l y z ep r o j e c ta n dt e s tm e t h o d s 分析项目 检测方法 分析项目检测方法 c o d 重铬酸钾法m l s s 重量法 b o d 5稀释接种法 p hp h 测定仪 n h 3 - n紫外分光光度法d o 便携式溶解氧测定仪 色度 稀释倍数法生物相 电子显微镜 f e 临菲罗林法v f a 蒸馏法 表4 - 2 主要仪器设备 t a b 4 - 2t h em a i ni n s t r u m e n te q u i p m e n t - _ l - _ _ - - _ _ l - _ _ - _ _ l _ _ - l - - _ _ _ _ _ l l - _ _ - - _ _ _ _ _ - - _ - - - - _ _ _ _ _ 一 仪器设备名称 型号 仪器设备名称型号 溶解氧测定仪j p s p 一6 0 5电子显微镜x s p 2 c b p h 测定仪p h s 2 5万用电炉2 2 0 v - a c 恒温干燥箱p h 0 3 0 精密天平p b 8 0 01 s 分光光度计7 2 2 n 表4 3 控制点的控制项目和监测要求 t a b 4 - 3m o n i t o r i n gr e q u i r e m e n t s & c o n t r o lp r o g r a mo nt h ec o n t r o lp o i n t v- - va 控制点p h 值次h 1 温度次h - 1 c o d 次d - ld o 涉：d - l 微生鼍7 s v ， 一一 次d 以次d 以 原 水lll 酸化池进水 酸化池出水 氧化池出水 2 2 2 2 2 2 沉淀池出水 1 1 4 2 设备安装检验 中试系统首先安装水泵、管道、空压机、曝气头等，挂好填料，确认污水泵、风机 等机械设备的性能良好后对接触氧化池曝气头进行清水试验。开启曝气系统，保证气量 陕西科技大学硕士学位论文 均匀、无堵塞或漏气。按工艺顺序向各单元进行充水试验，充水按照设计要求分3 次完 成，即按1 3 、2 3 、3 3 充水，对不受力的双侧均水位隔墙，充水在2 侧同时充水，充水 后，暂停1 2 h ，检查液面变动及建构筑物池体的渗漏和耐压情况，充水试验结束后开始 系统的启动。 图4 - 1 中试试验装置 f i g 4 - 1t h ep i l o tt e s td e v i c e 4 3 系统启动 中试设备启动后，于东郊污水处理厂取压缩污泥，污泥为黄褐色，无臭味，稀释后 在显微镜下观察有大量表壳虫及草履虫。静置沉降后，上清液浑浊，有不易沉降的悬浮 污泥。水解池和接触氧化池内各投加污泥o 1 m 3 ，加清水至设计液面，连续曝气2 4 h ，氧 化池污泥沉降比( s v 3 0 ) 为2 5 ，水解池内污泥沉降比为3 0 。接触氧化池内前端 d 0 4 5 m g l ，后端d 0 5 5 m g l 。 4 3 1 药剂投加量的确定 系统进水取自污水处理站集水井印染综合废水，在混凝沉淀池内投加改性钢铁酸洗 废液，最适投加量经过前期试验确定为1 0 2 0 m l l ，废酸液含f e 2 + 量按1 3 计、废酸 溶液密度1 2 9 m l 计，f e 2 + 投加量为o 1 5 0 3 9 l 废水，在此基础上，根据混凝出水水质 好坏适当调整废酸液的投加量。以p h = 1 2 的原水为例，在不同投加量下的c o d 去除率 与色度去除率如图4 2 ，由图可以看出，当钢铁酸洗废液投加量为1 5 m l l 废水时，脱 色效果最好，脱色率为9 3 ，出水c o d 从进水的1 0 4 0 m g l 降到4 7 8 m g l ，c o d 去除 改性钢铁酸洗废液应用于印染废水处理的中试研究 率达到5 4 。当钢铁酸洗废液投加量继续增大时，c o d 会增高，色度去除率下降。这是 由于出水中f e 2 + 浓度增加，导致过量f e 2 + 被氧化为f e 3 + ，从而使色度升高。此外，当钢 铁酸洗废液投加量为i 0 - 2 0 m l l 废水时，出水p h 为7 - 9 ，为后续水解酸化提供了适 宜的p h 范围，提高生化效果。 1 0 0 8 0 嘏 6 0 锝 篮 4 0 卷 蝴 2 0 o 0 u bll5z 废酸投加量( m l ) + 出水c o d士色度去除率 图4 - 2 混凝剂拗口量与出水c o d 和色度的去除关系 f i g 4 - 2t h er e l a t i o n so fa m o u n to fc o a g u l a n tf o re f f l u e n tc o d a n dc o l o r i n gr e m o v a l 4 3 2 水解酸化池启动 启动水解酸化池，首先检验池内的水流的流态，如图4 3 。混凝沉淀池的水流进入 水解酸化池，布于池底的均匀布水管，管口向下，防止污泥沉积堵塞布水口，布水管使 进水在池底均匀分布；到达水解酸化池池底的水流经过设于池底的潜水搅拌器同污泥混 合，在充分泥水接触后逐渐上升，穿越池子中上部的半软性悬挂填料，达到污泥截留、 稳定流态和生物降解的作用。水流穿过填料层到达液面顶部，自流进入接触氧化池接受 好氧处理。 进水 图4 3 水解酸化池流程 f i g 4 - 3t h eh y d r o l y s i sa c i d i f i c a t i o np o o lp r o c e s s 0 o o 0 d 瑚 咖 湖 咖 伽 一，i暑380*丑爨骥 陕西科技大学硕士学位论文 水解酸化池所用培养菌种的种泥均来源于咸阳市东郊污水处理厂的脱水污泥，含水 率为8 5 ，捣碎过筛、剔除杂物，投加到水解酸化池( 约2 0 蚝) ，采用间歇运行的静态 培养方式，并定时投加营养盐( 尿素和磷酸盐) 。 水解酸化茵对进水p h 要求范围为3 5 - 1 0 5 ，p h = 7 时效果最好。印染废水p h 为1 0 , - 一 1 3 ，经过钢铁酸洗废液混凝反应后p h 为8 - 1 1 ，为了消除进水的高p h 对水解酸化不利 影响，池中采用多点布水方式，进水经过水解酸化池内泥水混合物的稀释，使水解酸化 池内的p h 保持在比较适宜的程度，保障了水解酸化较好的运行条件。启动阶段，用挥 发性脂肪酸( v f a ) 变化表征大分子有机物水解酸化结果，v f a 是厌氧反应的中间产物， 在系统运转正常时，维持在一个相对稳定的范围。 启动阶段水解酸化池进水v f a 一般在8 5 - 1 0 5 m g l 之间，可生化性较差；经过水 解酸化，一些大分子有机物转化成小分子有机酸，酸化池出水挥发酸浓度逐渐提高，废 水的可生化性得到改善。7 d 之后，v f a 稳定在2 2 0 m g l 左右，说明酸化池开始出现运 行良好态势，为后续好氧生物处理奠定了坚实的基础。此外，启动阶段适当调整h r t 、 污泥浓度等，进一步优化水解酸化条件。由于印染废水缺乏磷元素，水解酸化池进水投 加磷肥( 磷酸二氢钾，投加量为4 m g l ) ；控制溶解氧不高于o 5 m g l 。 水解酸化池培养2 1 d ，待水解池中形成悬浮活性污泥，填料上挂膜完全，镜检观察 到大量菌胶团及原生后生动物，完成菌种的培养与驯化。进行水解酸化池菌种培养的同 时启动生物接触氧化池。 图4 _ 4 运行中的水解酸化池 f 远4 - 4t h eh y d r o l y s i sa c i d i f i c a t i o np o o lr u n n i n g 4 3 3 接触氧化池的启动 作为整个污水处理系统最关键的部分，接触氧化池的调试运行至关重要，它运行效 3 0 改性钢铁酸洗废液应用于印染废水处理的中试研究 果的好坏关系到整个废水处理的成败。接触氧化池内设半软性填料0 1 3 m 3 ，填料距池底 1 0 c m ，距液面1 0 c m ，水解酸化池出水由布水装置从池底进入接触氧化池，经过连续曝 气停留1 3 h 后，出水进入斜板沉淀池沉淀后排放。 启动水解酸化池的同时启动接触氧化池，水解池与氧化池分别采用持续搅拌和连续 曝气的方式。接触氧化池接种污泥浓度2 s g l ，投加污泥约3 0 k g ，连续曝气，静态培养 4 8 h 后，接触氧化池污泥基本恢复活性，污泥颜色由黑灰转为黄褐色，d o4 m g l 。此时 开始添加原水，并提高负荷进行污泥的培养驯化。开始采用间歇进水方式进行驯化污泥， 培养驯化分为“污泥恢复 、“负荷提高 和“稳定运行 三个阶段。 第一阶段控制接触氧化池进水负荷o 1 k g b o d m 3 d ，进水b o d 按3 0 0 m g l 计，进 水量控制在o 2 m 3 d ；第二阶段控制接触氧化池进水负荷0 2 k g b o d m 3 d ，进水量控制在 0 4 m 3 d ；第三阶段控制接触氧化池进水负荷1 0 k g b o d m 3 d ，进水量控制在1 m 3 d ；初 始流量控制在5 0 l h ，前期进水可将酸化池悬浮污泥被冲洗到接触池中使其吸附在半软 性填料上，高密度污泥得到保留，保障正常运行时酸化池污泥不会进入氧化池，维持氧 化池微生物群落的稳定及良好的处理效果。 接触氧化池启动后，每日监测c o d ，p h 等指标，当系统c o d 去除率达到7 0 以上 或出水合格，即可提高负荷，容积负荷按0 2 k g b o d m 3 d 的速率增长，直至达到 1 0 k g b o d m 3 d 设计负荷。期间不断取悬浮污泥或填料泥膜镜检观察，根据微生物的种 类指导负荷的增减( 当接触氧化池污泥中出现鞭毛虫、钟虫等原生动物时，说明系统运 行正常可以增加负荷) 。 调试阶段根据接氧化池触进出、水的c o d 、色度、p h 值、等数据以及原生动物类 型作为指导，调整接触氧化池容积负荷。在系统启动开始时，接触氧化池以草履虫为优 势种群，随着负荷的提高，营养物质全面而丰富，泥膜由初始的菌胶团演化为截污能力 强，生长迅速的丝状菌，原生及后生动物的优势种群也经过了线虫、钟虫、累枝虫和轮 虫的演变趋于稳定。生物相的趋于稳定说明了污泥成熟、氧化池降解速率高、出水污染 程度低，表明了系统运行良好。 实际培养驯化时间在2 0 天左右，接触氧化池达到1 0 k g b o d m 3 d 的设计负荷，并 且出水水质稳定，表明培养驯化阶段结束，系统进入稳定运行阶段。稳定运行时间为一 般连续1 0 天出水合格、