（环境工程专业论文）染料等精细化学品生产综合废水处理工艺研究.pdf

浙江丁业人学帧i ：学位论义 摘要 本文针对浙江省某大型化工污水处理厂进管废水的基本特征及该 厂的实际情况，提出了切实可行的物化生化物化组合工艺路线。探 讨了最佳工艺参数，经该系统处理后水质达到c o d c r 1 2 0 m g l ， n i - 1 3 n 2 5 m g l ，其余指标符合污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) i i 级排放标准。 前物化处理采用混凝沉淀法，中试确定p a c 最佳投加量5 0 0 p p m ， 最佳h r t l 3 5 h ，此时水处理量为3 5 0 0m 3 h 。现场设备对p a c 的极限 负荷为6 0 0 p p m ，对污水水量的极限负荷为3 5 0 0m 3 h 。 生化处理采用活性污泥法，确定了该污水厂生化系统最佳运行参 数：溶解氧浓度2 0 4 0 m g l 、p h 7 5 - 8 0 、内循环回流比1 2 0 、外循 环回流比1 2 0 、污泥龄2 0 d 、水力停留时间2 1 6 h 。 后物化处理仍选用混凝沉淀法，并采用高密度澄清池。实验得出 有效的混凝剂为聚合硫酸铁( p f s ) ，中试表明，p f s 的有效投加量为 8 0 0 1 0 0 0 p p m ，该条件下，最佳h r t 为o 7 9 h ，高密度澄清池单池的 水处理负荷为1 5 0 0 m 3 h 。 试验结果表明，物化生化物化组合工艺技术先进可靠，针对性 强，运行费用较低，操作管理简便，运行效果好。不仅对该厂的废水 治理具有重要的现实意义，而且在整个污水治理行业起到示范作用， 具有广阔的应用前景。 ， 关键词化工废水，混凝沉淀法，活性污泥法，物化处理，生化处理 浙江工业人学倾i ：学位论文 s t u d y0 nt h et i 迮a r m e n tp r o c e ss0 fd y ef i n e c h e m i c a lc o m p r e h e n s i v ew r a s t e 、入侩t e r a b s t r a c t p r a c t i c a lm a t e r i a l i z a t i o n p h y s i c a lc h e m i s t r y b i o d e g r a d a t i o n - p h y s i c a lc h e m i s t r yc o m b i n e dp r o c e s sr o u t e sw a sp u tf o r w a r di nt h i s p a p e ra c c o r d i n gt ot h eb a s i cc h a r a c t e r i s t i c sa n dp r a c t i c a lsi t u a t i o no f t h ew a s t e w a t e ri nal a r g es e w a g et r e a t m e n tp l a n ti nz h e j i n gp r o v i n c e o p t i m u mt e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r sw e r ee x p l o r e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h ee f f l u e n tw a t e rq u a l i t yw a si m p r o v e da f t e rt h et r e a t m e n t ，s u c ha s c o d c r 1 2 0 m g l ，n i - 1 3 一n 2 5 m g 1 t h eo t h e ri n d e x e sm e tt h es e c o n dg r a d e o ft h en a t i o n a ld i s c h a r g es t a n d a r d s c o a g u l a t i n g s e d i m e n t a t i o nm e t h o dw a s a p p l i e d i np r e - p h y s i c o c h e m i c a l t r e a t m e n t p i l o tt e s td e t e r m i n e dt h a tt h ew a t e rv o l u m ei s 3 5 0 0m j h p a co p t i m a ld o s a g e5 0 0 p p m ，t h eb e s t 卸r tw a s1 3 5 h t h e l i m i to ff i e l dd e v i c e so np a ca n dw a t e rl o a dw e r e6 0 0p p m ，3 5 0 0m 3 h r e s p e c t i v e l y a c t i v a t e d s l u d g e w a su s e di nt h eb i o c h e m i c a lt r e a t m e n t 1 1 1 e o p t i m u mt e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r sf o rb i c h e m i c a ls y s t e mo f t h ep l a n tw e r e t h a t ：d oc o n c e n t r a t i o no f2 0 4 0m g m ，p h7 5 - 8 0 ，i n t e r n a lr e c y c l er a t i o o f1 2 0 ，s l u d g er e t u mr a t i oo f1 2 0 ，s r to f 2 0 d ，h r to f 2 1 6 h c o a g u l a t i n g s e d i m e n t a t i o nm e t h o dw a s a p p l i e d i nt h e p o s t p h y s i c o c h e m i c a lt r e a t m e n ta g a i nc o m b i n i n gw i t hh i g hd e n s es e t t l i n g p o n d e x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o w e dt h a tt h ee f f e c t i v ec o a g u l a n tw a s p f s p i l o tt e s tc o n f i r m e dt h a tp f se f f e c t i v ed o s a g ew a s8 0 0 10 0 0p p m t h e b e s th r tw a s0 7 9 h ，s i n g l ep o o lo fw a t e rl o a df o rh i g hd e n s es e t t l i n g p o n dw a s1 5 0 0m 3 h t h er e s e a r c hr e s u l t ss h o w e dt h a t p h y s i c a lc h e m i s t r y b i o - c h e m i s t r y p h y s i c a lc h e m x s t r yc o m b i n e dt e c h n o l o g yi sa d v a n c e d 4 一一 堑坚- 工些厶堂堡：! ：兰笪丝塞 a n d r e l i a b l e ，t a r g e t e d ，l o wr u n n i n gc o s t s ，s i m p l eo p e r a t i o na n d m a n a g e m e n t ，r u n n i n ge f f e c t i v e i tn o to n l yh a si m p o r t a n tp r a c t i c a l s i g n i f i c a n c eo nt h ew a s t e w a t e rt r e a t m e n to ft h ep l a n t ，b u ta l s ot a k e s t h ed e m o n s t r a t i o ne f f e c to nt h ew h o l ew a s t e w a t e rt r e a t m e n ti n d u s t r y ， i naw o r d ，i th a sb r o a d a p p l i c a t i o np r o s p e c t s k e yw o r d sc h e m i c a lw a s t e w a t e r ，c o a g u l a t i n gs e d i m e n t a t i o nm e t h o d ， a c t i v a t e ds l u d g e ，p h y s i c a lc h e m i c a lt r e a t m e n t ，b i o c h e m i c a lt r e a t m e n t 5 浙江丁业人学倾i ：学位论文 第一章综述 1 1 课题的研究背景 工业生产的三废排放造成了严重的环境污染问题。世界卫生组织( w h o ) 的 资料表明，全世界大约有8 0 的疾病是由于饮水或卫生不良引起的；在我国，8 0 的疾病、1 3 的死亡均与饮水水质有关。水体中的大量污染物严重威胁着人类自 身的健康。 根据2 0 0 4 年中国环境状况公报【l 】，2 0 0 4 年全国废水排放量为4 8 2 4 亿t ，其 中工业废水排放量为2 2 1 1 亿t ；化学需氧量排放量为1 3 3 9 2 万t ，其中工业排放 量为5 0 9 7 万t ；氨氮排放量为1 3 3 0 万t ，其中工业排放量为4 2 2 万t 。全国工业 废水排放达标率为9 0 7 ，比上年提高1 5 个百分点。其中重点企业工业废水排 放达标率为9 1 9 ，比上年提高1 4 个百分点；非重点企业工业废水排放达标率 为8 0 6 ，比上年提高2 9 个百分点。污染物处理率和排放达标率保持增长势头， 但工业废水的排放量仍然很大，环境形势依然严峻，总的污染趋势不容乐观。其 中部分化工废水由于污染物浓度高、治理难度大，因而还有相当部分企业的废水 未达到排放的标准，废水治理的任务仍很艰巨。 循环经济是一种以资源的高效和循环利用为核心，以低消耗、低排放、高效 率为基本特征，符合可持续发展理念的经济增长模式，是对“大量生产、大量消 费、大量废弃的传统增长模式的根本变革。对于目前我国许多污染物浓度高、 难以治理的化工废水、废渣，建立在循环经济基础上的末端治理是化工企业实现 可持续发展的根本出路。国外发达国家在上世纪9 0 年代就颁布了关于循环经济的 法律法规，而且将循环经济广泛的运用到工业生产中【2 ，3 ，4 】；国内也已经有部分化 工企业在生产过程中，引入循环经济的发展思路产生了很好的经济效甜5 ，6 ，7 1 。 本文针对某大型化工污水处理厂的废水，研究了体现循环经济思想和末端治 理相结合废水处理方案，为化工行业的废水治理提供新的思路。 浙江某大型化工污水处理厂现有的污水处理一期工程有7 5 万吨日的污水处 理能力，处理对象主要为浙江杭州湾上虞工园区内的染料废水，同时具有医药、 农药、颜料废水，其典型特征为色度高、成分复杂、化学需氧量( c o d ) 高、可 生化性差。目前，园区内企业日益增多，现有的污水厂纳污能力逐渐不能满足快 浙江t 业人学倾。i ：学位论文 速增长的需要，对污水处理厂进行扩建迫在眉睫。该厂决定新上一套日处理量2 2 5 万吨的污水处理系统，根据该地区居民生活水平和目前工业构成确定二期工程仍 以化工废水为主，7 0 为以染料、医药、农药废水为主的化工废水，3 0 为生活 污水，进水水质特征为： 表1 - 1 进水水质特征 项目进水水质 b o d s ( m g l ) c o d ( r a g l ) s s ( m g l ) 色度( 稀释倍数) p h 氨氮( r a g l ) 总磷 本研究主要针对该污水厂进水的水质特征，借鉴国内外先进技术，设计出一 套适合该厂实际情况的化工废水处理系统，使出水水质达c o d c ， 2 0 0 m g l ， n h 3 - n 2 5 m g l ，其余指标符合污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) i i 级排放 标准。且为积极响应国家节能减排政策，减少c o d 排放，该厂决定将尾水c o d 排放浓度下降到1 2 0 m g l 以下，即出水水质： 表1 - 2 出水水质标准 1 2 课题的研究内容及意义 该污水厂现有一期工程工艺如图所示： 2 一一一蚴一。i一一一一一。i 浙江丁业人学硕“ ：学位论义 图1 - 1一期工程工艺流程图 混凝气浮、厌氧和改良型序批式生物反应器( m s b r ) 为污水厂的主体工艺。 厌氧水力停留时间为8 h ，m s b r 停留时间为2 1 h 。m s b r 反应池由4 个主要部分 组成：进水缺氧区、曝气格和两个交替序批处理格。主曝气格在整个运行周期过程 中保持连续曝气，而每半个周期中，两个序批处理格交替作为曝气池和澄清池。 通过原水与循环液混和，可以形成缺氧区，容易实现硝化、反硝化。此工艺采用 单池多格方式，结合了传统活性污泥法和序批式活性污泥法( s b r ) 技术的优点， 不但无需间断流量，还省去了多池工艺所需的更多的连接管、泵和阀门，容易实 现计算机自动控制，在较低的投资和运行费用下，能有效地去除含高浓度的生化 需氧量( b o d ) 、氮、磷的污水i s , 9 1 。 由于该厂污水的特殊性，一期工程处理效果并不理想，大部分主要污染物指 标如c o d 、b o d 、氨氮均未达到排放要求。鉴于此情况，二期工程在设计时需选 择其它工艺以解决当前问题。综合考虑当地的客观条件、污水性质及处理出水要 求，参考目前国内外相关行业处理的经验，经过反复论证，二期工程决定采用物 化+ 生化+ 物化的基本处理工艺路线： 前物化处理 生化处理 - ( 厌氧水解+ 后物化处理 ( 混凝沉淀) ( 混凝沉淀) 缺氧处理+ 好 氧处理+ 沉淀) 图1 - 2 二期工艺流程图 设计前物化处理的目的主要是去除2 0 左右的c o d c ，同时去除悬浮物( s s ) 。 为后续处理单元减轻负担；生化厌氧处理的主要目的是通过水解作用实现难生物 3 浙江t 业入学预j ：学位论文 降解有机物的转化，通过分子结构的改变( 开环、断键、裂解、基团取代、还原 等) ，使结构复杂难生物降解的有机物分子转化成可慢速或快速生物降解的有机 物，从而明显改善污水的可生物处理性和脱色效果；缺氧好氧处理的主要目的是 大幅度去除c o d c ，、b o d 5 和氨氮( n h 3 n ) ；后物化是各项指标达标的重要保障。 本研究对该污水厂二期工程污水处理系统进行了方案设计、构筑物及设备参 数确定、混凝剂选择和运用、工程调试和分析。具体从以下几个方面进行讨论研 究： ( 1 ) 针对所确定的物化+ 生化+ 物化处理工艺，分析该工艺系统的技术特点和功 能，确定适合该工艺特点的构筑物和设备及其参数。 ( 2 ) 选择前物化处理工艺，进行中试，考察前物化处理效果及设备对药剂的负 荷能力。 ( 3 ) 确定生化系统最佳工艺，并对生化处理各运行参数进行调试，确立最佳运 行参数，为该厂生化部分的经济有效运行提供参考依据。 ( 4 ) 确定后物化处理工艺，筛选经济有效的后物化混凝剂，确定其最佳反应条 件并进行生产性调试。考察后物化处理效果及设备的处理负荷。 1 3 化工废水的来源及特点 环境污染中有7 0 来源于工业污染，化学工业既是用水大户也是废水排放大 户。全国十大废水污染大户中化工行业占了六个，全国各大河流湖泊港口的污染 无不与化工排放废水有关。其中以化肥、硫酸、钛白粉等行业排水量最大，占化 工年排放废水总量的8 0 以上。农药、染料、有机化工等行业排水量虽小，但废 水中的污染物浓度高，毒性大，很难处理。 化工废水的来源主要有以下几种途径： ( 1 ) 化工原料的开采和运输过程中，由于排出矿山废水或污染物流失，在雨 水冲刷下形成废水污染。 ( 2 ) 化学反应不完全所产生的废料。在可逆的化学反应中，或由于反应条件 和原料纯度的不同，原料在反应过程中只能达到一定的产率，而难以得到完全的 转化。化工生产般的产率只有7 0 9 0 ，有的产品工序长，产率则更低，往往 要几吨原料才能生产一吨产品，部分原料在不同环节转入废水中。 ( 3 ) 副反应所产生的废料。例如，原油或重油裂解制取烯烃时，产生一些粘 - ， 4 浙江工业大学侦i j 学位论文 稠物质，即不饱和烃聚合物。这些副产物的分离较困难，常常作为废水排放。 ( 4 ) 生产过程中排出的废水。如蒸汽蒸馏和汽提过程的排水，以及酸洗或碱 沈中的排水等。 ( 5 ) 冷却水。化工生产常在高温下进行，因此，对成品或半成品需要进行冷 却，采用水冷时，将排出冷却水。如果采用直接冷却，冷却水与反应物料直接接 触，不可避免地在排出冷却水时带走部分物料，形成废水污染。如果用间接冷却， 冷却水不直接与反应物接触，排出的冷却水温度升高，可能形成热污染。另外， 为了保证冷却水系统不产生腐蚀和结垢，常常在冷却水系统中投加水质稳定剂， 如杀菌灭藻剂等，当加有这些药剂的冷却水排出时，也会形成废水污染。 ( 6 ) 设备和管道的泄漏。化工生产和物料运送过程中，由于设备和管道密封 不良或操作不当，往往形成泄露。其它如装卸、取样过程中，也常常有泄露现象。 ( 7 ) 设备和容器的清洗。化工生产的设备、管道和容器经常需要清洗，因此， 其残存的物料会随着清洗水一起成为废水排出。 ( 8 ) 开停车或操作不正常情况下，会排出大量的、高浓度的废水【1 1 l 。 由于化学工业是对各种资源进行化学处理和转化加工的生产部门，具有多产 品、多原料、多工艺、多方法等特点，因此，化工废水具有以下特征： ( 1 ) 毒性大。所排放的许多有机物和无机物中不少是直接危害人体的毒物， 如电镀废水中含有汞、铅、镉、铬等重金属，农药废水中的有机氯、有机汞，以 及多环芳烃、芳香胺等致癌物质。 ( 2 ) 组成复杂，污染物浓度高。特别是有些有机化工废水，成分复杂，含有 各种有机酸、醛、醇、酮、酯、醚等，其b o d 、c o d 高达几万m g l 。 ( 3 ) 水质、水量不稳定。化工生产很多是间歇性的，排放的废水随时间变化 很大。 ( 4 ) 水温较高。化学反应常在高温下进行，高温废水排入水体造成热污染。 ( 5 ) 含营养物较多。化工原料和产品常常包括氮、磷等化合物，排出富含氮、 磷的废水，容易造成水体的富营养化。 ( 6 ) 废水常含有油。含油的废水增加了处理的复杂性。 ( 7 ) 水体污染后恢复较困难。如汞排入水体后，沉于水底，造成底泥污染， 很难治理，而且还会由无机汞转为甲基汞，加深危害1 1 2 i 。 浙江丁业人学硕 ：学位论文 1 4 化工废水处理技术 化学工业有化肥、农药、染料、涂料、石油化工、有机化工等十多个行业， 有些行业还包括许多小行业，生产各种化工产品达4 万余种。化工生产的特点决 定了化工污染的普遍性和复杂性。生产每一种化工产品所产生的废水都不同，即 使是生产同一种化工产品，由于各个生产厂家所采用的原料、工艺、配方等有不 同，所产生的废水的水量和水质也有很大差别。在水量方茴，生产工艺的先进程 度和管理水平的高低更具有决定作用。因此，对每个化工企业的废水处理，都具 有独特性。目前，几乎所有的废水处理方法都用到了化工废水的处理上。 1 4 1 物理方法 物理方法如均和调节、沉淀、蒸发、离心分离、过滤等【1 3 i 。 化工生产过程中产生的废水水量及水质均随时间变化，其污染物的含量波动 很大，因此多采用调节池的方法使之均化。均化不仅使废水的碱度、色度、p h 值、 浊度、b o d 等变得均匀，而且更重要的是可以把集中排放的高浓度废水调平。此 时，由于废水在均化池内停留，可能会发生物理、化学和生物反应，可在一定程 度上降低污染物浓度，减轻处理负荷。 化工废水中若含有大量悬浮物时，对于粗大悬浮物可用格栅、滤网等设施去 除；而对于细小的可沉悬浮物，可考虑用沉砂池和沉淀池来去除。去除悬浮物一 方面是减少了污染物，另一方面保护了后续处理设施。 蒸发是一种对废水加热处理的方法。利用加热使废水汽化和溶质浓缩成残渣。 离心分离是利用废水在高速旋转时，污染物颗粒与水由于具有不同的密度，所受 的离心力不同而被分离。过滤是利用过滤材料分离废水中杂质的一种方法，根据 过滤材料的不同，可分为颗粒材料过滤和多孔材料过滤。由于化工废水水质复杂， 滤料的选择应十分注意。 1 4 2 化学方法 化学方法如中和、氧化还原、化学沉淀、电解等f 1 4 l 。 中和法是利用酸碱中和以调整废水中的p h 值，使废水达到中性。中和的方 法有利用酸性废水和碱性废水互相中和，或利用酸( 碱) 性废物来中和碱( 酸) 废水，也有采用加入适当的滤料使废水在过滤过程中得到中和。当废水中酸或碱 的浓度很高时，如在5 以上，应考虑回用和综合利用的可能性。当浓度不高， 6 浙江t 业人学硕：i ：学位论文 如低于3 ，回收或综合利用的经济意义不大时，才考虑中和处理。 氧化还原法是利用溶解于废水中的某些有毒有害物质，在氧化还原反应中转 化成无毒无害物质的性质，将其转化为无毒无害物质。常用的氧化剂有空气中的 氧、纯氧、臭氧、氯气、漂白粉、次氯酸钠、三氯化铁等；常用的还原剂有硫酸 亚铁、亚硫酸盐、氯化亚铁、铁屑、锌粉、二氧化硫、硼氢化钠等。 化学沉淀法一般用于处理含重金属离子的工业废水。其基本原理是向废水中 投加某种化学物质，使它和其中某些溶解性物质产生反应，生成难溶盐沉淀下来。 常用的沉淀剂有石灰、氢氧化物、硫化物、钡盐等。 电解法也是一种氧化还原的方法。它利用废水中的离子在电解槽的阴阳两极 发生氧化还原反应而生成新物质，从而降低废水中的有毒物质浓度。 1 4 3 物理化学方法 物化处理技术能去除废水部分污染物质，但是对提高废水的可生化性意义不 大，对后续的生化处理促进作用不强。物化处理技术主要包含以下几类。 混凝沉淀 混凝沉淀法是向废水中添加一定的化学混凝剂，通过物理或化学的作用，使 原先溶于废水中或呈细微粒状态、不易沉降和过滤的污染物，集结成较大颗粒， 然后通过沉淀的办法实现固液分离达到去除部分有机物的目的。j o s h i 、k i s h o r 等 用石灰与n a o h 对于染料废水进行处理移除色度和c o d l l 5 1 ；c h o iy s 用蛭石与其 它金属m g 、f e 、a i 、c a 、s i 合用作为混凝剂，其成本为活性炭处理成本的11 1 1 6 l 。 混凝法对疏水性物质、悬浮类物质和胶体类物质的处理效率很高；但是对亲 水性和溶解性物质效果差，c o d 去除率低。此外，该法还生成大量的泥渣，且脱 水困难。 吸附 吸附法是指利用多孔性的固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附在固 体表面而除去污染物的方法【1 7 l 。吸附剂包括可再生吸附剂、不可再生吸附剂、天 然高分子有机废弃物等。大连染料厂二硝基氯苯洗涤水采用活性炭塔处理，二硝 基氯苯7 0 0 m g l ，处理以后含二硝基氯苯 浙江二 业大学硕士学位论文 是游泳型纤毛虫，如豆形虫、肾形虫、草履虫等。当活性污泥培育成熟，生物絮凝 体结构良好，混合液中的细菌多“聚居 在活性污泥上，游离细菌为数较少，处理 水水质良好，此时出现的原生动物则以带柄固着型的纤毛虫，如钟虫、累枝虫、独 缩虫、聚缩虫和盖纤虫等为主。 连续运行1 5 天镜检情况如下： 表3 - 5 镜检情况 项目特点 菌胶团 原生动物 后生动物 藻类 颜色较黄、块状较大 以钟虫为主，其次有吸管虫、草履虫等。 轮虫、瓢体虫、水蚤等。 空球藻，实球藻等。 图3 - 4 、3 5 、3 - 6 、3 - 7 为实验观察到的原生动物和后生动物。其中，累枝虫是 固着型纤毛虫，属于原生动物；轮虫和瓢体虫属于后生动物。 图3 - 4 累枝虫( a ) ( l o o )图3 - 5 累枝虫( ”( x 1 o o ) 图3 石轮虫( x 1 0 0 ) 图3 7 瓢体虫( x 1 0 0 ) 浙江t 业人学硕： ：学位论文 从镜检结果看，菌胶团已形成，而且块状较大，原生动物中以纤毛虫为主说 明水质变清，有少量轮虫存在，说明菌胶团具有分解c o d 与b o d 的能力。 以上结果表明，活性污泥的培养与驯化阶段基本完成，可进入正常运行阶段。 3 4 2 调试运行阶段 3 4 2 1 溶解氧( d o ) 的影响 厌氧池不考虑d o 影响。a o 生化系统中，缺氧段作为生物反硝化系统都是不 充氧的，以便使硝酸盐通过反硝化途径转化为气态氮。缺氧段d o 应控制在0 5 m g l 以下，主要来自好氧段回流混合液中自带的溶解氧。 好氧段需氧量包括两部分，一部分是有机物转化为h 2 0 、c 0 2 、n h 3 所需氧量： 另一部分是硝化过程所需氧量，包括氨氮转化为硝态氮所需氧量，及氧化有机物 所需氧量和微生物内源呼吸需要的氧量。溶解氧的操作范围一般是高于含碳污水 所需要量的3 0 - - - 4 0 就完全能满足需要。溶解氧不足就无法进行硝化反应或反 应不完全；溶解氧过高，则细菌会自身氧化分解，并且也影响反硝化反应1 3 引。 菌胶团细菌为严格的好氧菌，只有在溶解氧比较充足的情况下( 2 4 m g l ) 才 可能正常生长。当d o i 0m g l ，菌胶团受到很大抑制：当溶解氧过高，又会影响 生物脱氮，加重污泥老化，高曝气产生的剪切又导致老化污泥絮凝体解体，出水 悬浮物( s s ) 偏高，同时增加所需动力费用。 本次试验好氧段曝气器采用盘式微孔曝气器，出气量为5 m 3 个h ，曝气盘共 1 5 0 0 0 个，曝气器按渐减方式布置，沿水流方向分成三段，分别为5 0 、3 3 、17 。 溶解氧浓度通过调节鼓风机的送风量控制，由溶解氧测定仪适时跟踪d o 变化情 况，氧化沟工艺中，曝气是不均匀的，试验只能考察溶解氧浓度在一定范围内对 生化池c o d c ，、b o d 5 、氨氮去除率的影响。结果见图3 8 。 浙江丁业火学硕，l 学位论文 7 0 6 0 2 0 0 5 - 2 51 0 3 01 5 - 3 52 0 4 02 5 4 5 d o 浓度( m g l ) ，、 銎 、一 褂 滥 稍 繇 酶 图3 8d o 浓度对生化效果的影响 结果表明平均d o 在1 0 - 4 0 m g l 的范围内对c o d c ，、b o d 5 去除率的影响不 及氨氮大。若d o 过小，溶氧速度小于好氧速度导致硝化反应速率也下降，氨氮 魏 去除率下降；若d o 过高，混合回流液将溶解氧带入缺氧池，抑制反硝化作用， 导致氨氮去除率下降，同时高曝气又导致s s 增大。所以该厂好氧段平均d o 浓度 应控制在2 0 4 0 m g l 左右。 ( 以下实验如无特别说明，溶解氧浓度都控制在 2 0 4 0 m g l 左右) 不同溶解氧浓度对应生物相关系见表3 6 。 表3 - 6d o 与生物相关系 d o ( m g l ) 生物相 ? 一 o 5 2 5 较多线虫、少量轮虫、钟虫；菌胶团颜色较浅 1 0 3 0 钟虫、累枝虫、轮虫、独缩虫、游仆虫较多活跃；菌胶团为较深的黄褐色 1 5 3 5 钟虫、累枝虫、轮虫、独缩虫、游仆虫较多活跃，菌胶团为较深的黄褐色 2 0 4 0 钟虫、累枝虫、轮虫、独缩虫、游仆虫较多活跃；菌胶团为较深的黄褐色 2 5 4 5较多轮虫且活跃、钟虫较少；菌胶团为褐色 3 4 2 2 温度的影响 温度对生化系统的影响主要反映在其对微生物的影响。 温度通过影响蛋白质、核酸等生物大分子的结构和功能以及细胞结构如细胞 膜的流动性及完整性来影响微生物的生长、繁殖和新城代谢，对污水处理效果有 明显影响，就一般情况而言，废水在夏季易于处理，而从秋季开始到冬季，处理 效果有所下降。当温度降低时，微生物机体的代谢活动与生长繁殖减慢。当温度 下降到一定程度时，生物体进入休眠状态，生命活动几乎停止。一般认为2 0 3 0 最好。此外，过高的环境温度又会导致蛋白质或核酸的变性失去活性，导致其失 5 ； 加 们 一琴一错篷佩qo，qoq 浙江丁业人学顾j ：学位论文 去降解污染物的能力3 训。 m 试验的起止时间是2 0 0 8 年1 1 月份至2 0 0 9 年7 月份。由于气候条件较好，所 以从中选取水温分别为1 5 c 、2 0 。c 、2 5 c 、3 0 c 、3 5 。c 的几个月，考察生化系统对 c o d c ，、b o d 5 、氨氮去除率的变化规律。结果见图3 - 9 。 ，_ 、 琴 锵 餐 稍 o o ， 口 o o 厂 l ! ! ! q ! 圭坠圭二! 璺! 望麦坠圣! ! 氢塾圭坠奎i 1 52 02 53 03 5 水温( ) 图3 - 9 水温对生化效果的影响 ，- 、 零 牖 篷 代 腻 城 结果表明，尽管实验运行的温差较大，但该生化系统都能比较好的降解c o d c ，、 b o d 5 、氨氮。温度对氨氮的影响较大，这是因为硝化菌对温度的变化非常敏感， 温度超过3 0 时，蛋白质的变性降低了硝化菌的活性，低温条件下( 1 2 1 4 ) 硝 化速度急剧降低，常常会出现亚硝酸盐的累积。总之，温度在2 0 3 0 c 时，适合微 生物的生长，污泥活性较高，污染物去除效果最好。 3 4 2 3p h 的影响 活性污泥系统中，微生物多系土壤细菌的混合群体，活性污泥微生物酶的最 适p h 范围为6 5 8 5 1 3 8 l ，p h 过高或过低时，微生物代谢受到抑制，生化系统污染 物去除效果明显下降。有资料显示当p h 值低于6 5 【3 9 t4 0 1 时，硝化作用会受到抑制， 不适宜的p h 影响反硝化菌的增值和酶的活性。 本次试验通过控制生化系统进水酸度来考察p h 分别为6 5 、7 0 、7 5 、8 0 、 8 5 时，该系统对c o d c ，、b o d 5 、氨氮去除率的变化规律。 3 2 为 幻 浙江丁业人学硕。j ：学位论文 ! + c o d 去除率+ b o d 去除率+ 氨氮- 2 除率： 1 0 0 ， 17 0 6 57 07 58 o 生化进水p h 8 5 图3 - l o 生化进水p h 对生化效果的影响 6 0 紧 5 0 丽 釜 4 0 煮 壤 3 0 2 0 由图3 1 0 可知，微生物更适合生存在中性偏碱性( p h = 7 5 8 o ) 的环境中- - 此时其对c o d c ，、b o d 5 的去除率达最优值。氨氮去除率受p h 影响要比c o d c ，、 b o d 5 去除率大得多，说明异养菌所受p h 影响比硝化自养菌小。随p h 的升高， 氨氮去除率先是迅速上升( 6 5 7 5 ) ，然后缓慢上升( 7 。5 8 o 8 5 ) 。p h 为6 5 时， 氨氮去除率仅为4 5 2 ，硝化反应没有进行彻底。这是因为氨氮的氧化过程有硝酸 生成，消耗碱度，使p h 下降。当好氧反应器中的碱度不足以维持硝化反应需要时， 就会抑制氨氮向亚硝酸氮的转变，促使氨氮去除率偏低。综上所述，该工艺的进 水p h 为7 5 8 0 为最佳。 3 4 2 4 内循环回流比( r ) 的影响 a o 生物处理池的脱氮工艺中需要通过内循环将好氧区生成的硝酸氮回流到 缺氧区进行反硝化，才能实现氮的有效去除，因而内循环回流量的控制尤为重要。 内循环回流比又称硝化液回流比，是指内循环回流量与处理水量之比，通常 用r 表示，它是直接影响脱氮效果好坏的重要因素，r 与系统对氨氮的去除率”可 表示为4 1 1 ： 式中：r 一污泥 7 7 = ( 1 + ，+ r ) q ! 墨10 0 1 + r + r 回流比； 加 柏 一零一讲箜qoo、aoo 浙江工业人学硕士学位论文 r 一内循环回流比： q 一进水流量 由公式可知：氨氮的去除率随回流比的提高而提高，这是因为r 的提高可以提 高反硝化的效果。但是氨氮的去除率还与反硝化菌的反硝化速率、反硝化区的环 境条件等因素有关。内回流的流量必须控制在一定的范围内。 a o 生物处理池每座好氧池与缺氧池之间墙壁上安装混合液回流泵，以控制 调节内回流比。试验首先保证外回流比r 为1 2 0 ，a o 生物池泥龄为2 0 d ，厌氧 池和a o 生物处理池的总水力停留时间为2 6 h ，控制r 分别为5 0 、8 0 、1 0 0 、1 2 0 、 1 5 0 、1 8 0 和2 0 0 的条件下，以c o d c ，、b o d 5 、氨氮的去除率为指标，确定系统最 佳r 值。结果见图3 1 1 。 零 、一 静 篷 梢 o o ， o o o 5 08 01 0 01 2 01 5 01 8 02 0 0 r ( ) 7 0 6 0 零 5 0 再 遂 4 0 尝 磁 3 0 2 0 图3 - 1 lr 对生化效果的影响 ， 由图可知，随r 的增大，氨氮去除率增大，但r 过大，氨氮去除率反而降低， 这是因为大量曝气区的溶解氧将通过内回流进入反硝化区，造成缺氧段的d o 过 高，从而破坏反硝化的条件，对反硝化产生抑制作用进而影响反硝化的顺利进行。 另外，内循环加大，会造成系统出现短流，增大动力消耗。 r 过小，一方面导致反硝化不彻底，缺氧池末端n 0 2 - n 积累，造成出水中残 余n 0 2 - n 浓度较高；另一方面导致n 0 3 - n 在二沉池底发生反硝化致使二沉池污 泥上浮，并且随水流失，使出水c o d c r 、b o d 5 增高。综合考虑个方面因素，本试 验确定内循环回流比为1 2 0 。 0 0 o 0 0 0 0 0 9 8 7 6 5 4 浙江f t 业人学硕j ：学位论文 3 4 2 5 外回流比( r ) 的影响 外回流是从二沉池至缺氧段的污泥回流。为维持反应器内的污泥浓度，必须 进行污泥回流。另外，污泥回流还可将二沉池底部的硝酸盐氮回流到缺氧区进行 反硝化，提高氨氮的去除率。 试验二沉池为辐流式沉淀池，利用池内水位将泥排至排泥管内，采用d n 5 0 0 钢管将污泥排入配水排泥井内。配水排泥井分为二圈，内圈排泥，外圈配水。= 沉池的沉淀污泥排入配水排泥井内圈，然后由剩余污泥泵排至污泥浓缩脱水车间， 回流污泥泵排至a o 生物池和厌氧池。本次试验保持厌氧池、a o 池进水水量 ( 4 0 0 0 m 3 h ) 、内回流比1 0 0 、a o 生物池泥龄2 0 d 不变，通过污泥泵房控制回 流污泥泵改变回流污泥量( 回流污泥中含泥量3 0 4 0 ) 、排泥量来改变外回流比， 考察不同外回流比对生化池c o d c ，、b o d 5 、氨氮去除率的影响，为最佳外回流比 的确定提供依据。 l + c o d 去除率卜b o d 去除率+ 氨氮去除率l j 零 褂 篮 啪 o o ， o o o 7 0 6 0 零 5 0 并 篮 4 0 盏 嵫 3 0 2 0 5 08 01 0 01 2 01 5 01 8 02 0 0 r ( ) 图3 1 2r 对生化效果的影响 结果表明，随r 的增大，氨氮、c o d e r 、b o d 5 去除率增大，但外回流比并不 是越大越好，外回流比越大，虽然活性污泥新陈代谢作用加强，有机物去除率增 大，但生化池及二沉池的停留时间就越短，从而导致出水带泥，悬浮物增多，c o d e r 去除率反而下降。且回流比越大对设备的性能要求越高，越难控制，设备负荷加 重，折旧率越高。故试验选择外回流比为1 2 0 。 3 5 加 们 浙江工业人学硕i ：学位论文 3 4 2 6 污泥龄( s r t ) 的影响 污泥龄( s l u d g ea g e ) 3 l 称固体( 或污泥) 停留时i n ( s o l i d s s l u d g er e t e n t i o nt i m e ，s r t ) 或细菌平均停留时i n ( m e a nc e l lr e s i d e n c et i m e ，m c r t ) ，在工程上一般以s r t 表示， 指曝气池中工作的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥的比值。在稳定运行时， 剩余污泥量就是新增长的活性污泥量。因此，污泥龄也是新增长的活性污泥在曝 气池中的平均停留时间，或者理解为活性污泥总量增长一倍所需要的时间。活性 污泥的泥龄反映了活性污泥系统中微生物的生长状态、生长条件、世代期等一系 列基本特性：且对活性污泥系统的运行状况如出水水质、产泥量、需氧量都有重大 影响【4 2 4 引。 该污水厂生化系统污泥负荷为0 0 7 3 0 0 9 7 k g b o d f l k g m l s s d ，负荷较低。试 验通过控制排泥量来改变a o 生物处理池的泥龄，考察该工艺脱氮，同时去除 c o d c r 、b o d 5 的最佳泥龄。试验期间，保证厌氧池、a o 池进水水量( 4 0 0 0 m 3 h ) 、 内回流比1 2 0 、外回流比1 2 0 不变。 ，一、 琴 料 篮 稍 o o ， o o o l o1 52 02 53 0 s r t ( d ) 图3 1 3s r t 对生化效果的影响 ，一、 摹 赫 篷 稍 腻 酶 由图可知，c o d c r 、b o d 5 的去除率随s r t 的延长变化不大，但过长的s r t 导致污泥老化，影响有机物的去除。随着污泥龄的延长，脱氮效果越好，这是因 为硝化菌的一个突出特点就是繁殖速度慢、世代时间较长，所以，长泥龄对硝化 有利。综合考虑，选择污泥龄为2 0 d 为佳。 3 6 浙江丁业入学硕上学位论文 3 4 2 7 水力停留时间( h i 玎) 的影响 污染物负荷与水力停留时间( h i 盯) 直接有关。h r t 越长污水在反应器内停留时 间越长，活性污泥微生物处理的时间也就越长，相应地处理效果也就越好。 试验调节进水流量，改变系统总i t r t ，不同h r t 对有机物去除效果见下图。 i 二! 曼! ! 查堕圣= ! ! ! 望查堕垩二! 堑墨壹堕璺l 7 0 6 0 器 5 0 蕃 篮 4 0 柏 觚 3 0 聒 2 0 3 5 8 2 9 9 2 5 92 1 61 9 41 7 3 h r t ( h ) 图3 1 4h r t 对生化效果的影响 随着水力停留时间的增加，生化系统c o d c ，、b o d 5 、氨氮去除率呈上升趋势， 但当h r t 大于2 1 6 h 后，增长趋势不明显，加上h r t 过长带来的能耗高、处理效 率低等经济问题，试验确定最佳h r t 为2 1 6 h 。 3 5 本章小结 从污泥的培养到生化调试阶段，。试验确定了该污水厂生化系统最佳运行参数： 溶解氧浓度2 0 4 0 m g l 、p h 为7 5 8 0 、内循环回流比为1 2 0 、外循环回流比为 1 2 0 、污泥龄为2 0 d 、h r t 为2 1 6 h 。 经生化处理后，废水各项指标处理程度见表3 7 。 表3 7生化处理效果 所以，该生化系统能取得很好的脱氮、去除c o d c ，、b o d 5 效果良好。出水 b o d 5 、氨氮都能达国家二级排放标准。 3 7 加 们 一寥一料篮球ooaoo 浙江工业人学硕f ：学位论文 第四章后物化处理过程研究 4 1 后物化处理工艺选择 后物化处理的工艺路线，视处理目的和要求的不同，可以是以下工艺的组合： 混凝沉淀、过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电渗析、反渗透等等。 1 混凝沉淀 混凝沉淀工艺在后物化处理中主要起以下作用： 进一步去除悬浮物、b o d 5 及c o d ； 除磷。因污水中的磷酸盐大部为可溶性，一级处理去除量很少，一般的二 级处理也只能去除2 0 4 0 左右，强化二级处理则可大幅度提高去除率至6 0 7 5 。混凝沉淀能除磷9 0 - 9 5 ，是最有效的除磷方法； 还能去除污水中的乳化油和其他工业水污染物。 2 过滤 过滤在后物化处理中的作用是： 去除生物过程和化学澄清中未能沉降的颗粒和胶状物质； 增加以下指标的去除效率：悬浮固体、浊度、磷、b o d s 及c o d c ，、重金属、 细菌、病毒和其它物质； 由于去除了悬浮物和其它干扰物质，因而可增进消毒效率，并降低消毒剂 用量。 生化出水进行混凝沉淀、过滤的的处理效率，见表4 1 。 表4 1生化出水进行混凝沉淀、过滤的处理效率 根据对本工程后物化进出水水质的分析：对n h 3 n 的去除，该污水处理厂由 浙江- t 业人学硕1 二学位论文 于采用了生物脱氮处理工艺，在生化处理阶段完成较好，n h 3 n 出水为2 5 m g l ， 已达到排放水质指标，可不作为后物化处理的主要内容。本工程后物化处理的目 的主要进一步降低水中的色度、c o d ，确保出水达标。 根据国内外印染废水后物化处理情况，后物