（环境工程专业论文）钞纸生产废水回用中试研究.pdf

叮 。 6 5 4 6 0 9 钞纸生产废水回用中试研究 环境工程专业 研究生：董彩霞指导教师：王向东孟述安 摘要 水是国家经济发展和社会进步的生命线，是企业实现可持续发展的重 要物质基础。由于水体污染，造成水资源短缺，工农业生产、生活均面临取 水危机。因此，将经二级处理的废水进行深度处理后回用于工业生产，对提 高水的重复利用率和实现废水资源化具有非常重要的意义。 成钞公司废水主要来源于造纸、印钞、金银精炼等生产性废水及生产 区生活污水，经公司污水处理中心处理后的水其水质相对于回用水的工业标 准来说，主要是c o d e r 、b o d 。值和n h , + - n 均偏高，而无法直接回用。因此， 本公司建立了中型试验装置，研究本公司废水回用工艺技术。 成钞公司生产及生活污水经处理后，从水质指标来看，属于微污染水， 并且b o ) c o d 值为0 4 5 o 5 2 ，属于易生物降解的废水。考虑到工程投 资、运行费用等因素，故成钞公司选择了具有生物活性高、体积负荷大、动 力消耗低、占地面积小等优点的好氧生物接触氧化法为主体的处理工艺，建 立了规模为6 m 3 h 的中试试验系统，对其适应性进行研究。 本研究通过水量、曝气量等工艺运行参数的变化，摸索总结出各处理 单元最佳工艺运行参数、对处理水的适应性、系统的运行费用等。研究结果 表明：在流量为6 m 3 h 、曝气量为1 2 m 3 m 的条件下，当进水的c o d e r 、b o d 5 、 n h 4 + n 、总硬度、高锰酸盐指数分别为8 0 9 m g l 、2 2 9m g l 、2 2 2m g l 、 1 6 7 6m g l 、1 6 9m g l 时，各指标去除率分别为8 0 8 5 、9 5 3 3 、9 0 8 6 、 6 2 5 1 、8 3 1 3 ，各出水水质指标均可达到或接近地表源头水标准，说明 该组合工艺应用于成钞公司废水回用工程在技术上是完全可行的，并且该试 验结果为钞纸废水回用工程设计提供了可靠的工艺参数。 辩j 丕：f ”4 蕞键词：钞纸生产麈水同用中试系统 p i l o tp l a n tr e s e a r c ho nr e u s eo ft h e 。w 白s t e w a t e rf r o mb a n k n o t e p a p e rm a k i n g e n v i r o n m e n t a l e n g i n e e r i n g 6 r a d u a t e ：d o n g c a i x i a s u p e r v i 6 0 r ：w a n gx i a n g d o n g m e n g s h u a l l a b s t r a c t ：w a t e ri sl i f e l i n eo f e c o n o m y d e v e l o p m e n t a n d s o c i e t y p r o g r e s s i nt h e c o u n t r y a n dt h ei m p o r t a n tm a t t e rb a s e do n i n d u s t r y g o i n g o n d e v e l o p m e n t b e c a u s e w a t e r p o l l u t e d t a k et h ew a t e rh a r d u p , i n d u s t r y a n d a g r i c u l t u r ep r o d u c t i o n a n dl i f ef a c ec r i s i st og e t w a t e r t h e r e f o r e ，d e e pt r e a t i n g t h es e c o n d g r a d e t r e a t e dw a s t e w a t e r , r e u s i n g i ti ni n d u s t r y p r o d u c t i o n h a s g r e a ts i g n i f i c a n c e f o ri n c r e a s i n g t h er e u s i n g p e r c e n t a n d r e a l i z i n gw a s t e w a t e rr e s o u r c ei d e a l i z a t i o n t h ew a s t e w a t e r m a i n l y c o m e sf r o m p a p e r m a k i n g ，b a n k n o t e p r i n t i n g ，b u l l i o ns m e l t i n ga n d t h e s e w a g e i nt h ec b p c ( c h e n g d u b a n k n o t e p r i n t i n gc o r p o r a t i o n ) r e l a t i v et oi n d u s t r i a ls t a n d a r do f r e u s ew a t e r , t h ew a t e r - q u a l i t yo f t h ew a s t e w a t e rt r e a t e di nt h e s e w a g e t r e a t m e n tc e n t e r o fc b p ci so nt h e h i g hs i d em o s t l yi n c o d c r ，b o d 5 a n d n h 4 + - n ，s ot h a tt h ew a s t e w a t e rc a n n o tb e r e u s e d t h e r e f o r e ，t h ec b p c h a ds e t u p m e d i u m s i z e d t e s t e r , a n d r e s e a r c h e do n t e c h n o l o g y o fw a s t e w a t e rr e u s e r e l a t i v et ow a t e r - q u a l i t ys t a n d a r d t h ew a s t e w a t e rt r e a t e di n t h es e w a g e - t r e a t m e n tc e n t e ri st i n y p o l l u t e d ，a n df o rb o d c o d = 0 4 5 0 5 2 ，i ti sw a s t e w a t e rd e g r a d e d e a s i l y c o n s i d e r i n g t h e c o m p l i c a t i o no f e n g i n e e r i n g i n v e s t m e n ta n d r u n n i n gc h a r g ee t c ，t h e c b p ch a dc h o s et r e a t m e n t t e c h n o l o g y t h a tt h ea e r o b i c b i o l o g i c a l b a c t e r i ao x i d a t i o n p r o c e s s w a sm a i n b o d y , t h ea e r o b i cb i o l o g i c a l b a c t e r i ao x i d a t i o n p r o c e s s h a s m a n ya d v a n t a g e s ，s u c ha sh i 【g h a c t i v a t e d b i o l o g i c a l ，b i gb u l kl o a d i n g ，l o wp o w e re x p e n d e d ，s m a l l g l e b ei n h a b i t e de t c t h ec b p c h a ds e tu p6 m 3 h p i l o tp l a n ts y s t e m a n dr e s e a r c h e do ni t sa p p l i c a b i l i t y t h r o u g h v a r i o u s c h a n g i n g i nt e c h n i c a l r u n n i n gp a r a m e t e r o f w a t e r - m a g n i t u d e a n d a e r a t i o n - m a g n i t u d e i nt h i se x p e r i m e n ti th a d f e l ta b o u ta n ds u m m e d u p b e s tt e c h n i c a lr u n n i n g p a r a m e t e ra n d a p p l i c a b i l i t yf o r t r e a t m e n t - w a t e ra b o u t e v e r yt r e a t m e n tc e l l ，a n d r u n n i n gc h a r g e o f s y s t e m t h e r e s u l t ss h o w e d ：w h e nf l u xw a s6 m 3 h a n d a e r a t i o n - m a g n i t u d e w a s1 2 m h ，w h e nc o d e r , b o d 5 ，n h 4 十_ n ， t - r i g i d i t y , p e r m a n g a n a t e i nt h ei n f l u e n tw a s 8 0 9 m g l ，2 2 9m g l ， 2 2 2 m e g l ，1 6 7 6 m g l ，1 6 ，9 m g n o r e s p e c t i v e l y , t h e r e m o v a l t u r b i d i t y w a s8 0 8 5m g l ，9 5 3 3m g l ，9 0 8 6m g l ，6 2 5 lm e g l ，8 3 1 3m g l r e s p e c t i v e l y , t h ew a t e r - q u a l i t y o f t h ew a s t e w a t e ri nt h ee f f l u e n th a d a c h i e v e do ra p p r o a c h e dt h ee a r t h ss u r f a c ef o u n t a i n h e a d - w a t e r s t a n d a r d t h er e s u l to ft h i sw o r ks h o w e d ：t h ec o m b i n a t i o n t e c h n o l o g y w a s c o m p l e t e l y d o a b l ei nt h ew a s t e w a t e rr e u s ei nc b p c ， a n di tc o u l do f f e rc r e d i b l et e c h n i c a lr u n n i n gp a r a m e t e rf o rt h e w a s t e w a t e rf r o mb a n k n o t e p a p e rm a k i n g r e u s e e n g i n e e r i n gd e s i g n 。 k e y w o r d ：b a n k n o t ep a p e rm a k i n gw a s t e w a t e r , r e u s e ， p i l o tp l a n ts y s t e m 四川大学工程硕士专业学位论文 1 前言 1 1 我国水资源现状与国内外废水回用情况 水是人类乃至一切动、植物的生命之源，是一个国家工农业生产和整 个经济建设的生命线。如何充分利用、认真保护地球上有限的水资源，这是 大自然给我们人类提出的一个十分严峻而且十分敏感的大课题。我国是世界 上1 3 个贫水国之一，人均水资源占有量仅为世界人均占有量的1 4 。目前 我国有3 0 0 多座城市缺水，1 0 8 座城市严重缺水。3 。但是，具有讽刺性的现 象是，在我国，一方面是严重缺水的客观事实，另一方恧却是毫无节制地浪 费水资源，农业用水利用率仅4 0 5 0 ，工业用水利用率仅3 0 4 0 ，单 位产品用水定额高，往往比发达国家高l o 倍以上。3 。与此同时，水环境污 染状况也相当严重，据资料表明“1 。我国的所有淡水湖泊在近3 0 年内已全 部富营养化，全国的九大水系都受到不同程度的污染，在抽样调查的河段中， 3 0 以上在三类水质以下，换言之有三分之一河段的水质已丧失了饮用功能， 根据2 0 0 1 年中国环境状况公报。3 公布，全国废水排放总量为4 2 8 4 亿吨， 其中工业废水排放量2 0 0 7 亿吨“1 废水是被污染、使用价值不高的水资源。废水资源化是指废水处理后 变成可供用水部门使用的合格水源。实现废水资源化，是缓解水资源紧缺、 防治水污染的一条重要途径，尤其对水资源十分贫乏的国家有着非常重要的 现实意义。 国外的污水回用起步早、规模大，净化后的污水应用于工业、农业、市 政、渔业等领域。美国每年的城市污水回用量达2 6 1 0 6m 3 ，用途广泛， 再生水早已被当地工业和老百姓接受，再生水的使用随处可见。佛罗里达州 的圣彼得堡，是美国唯一完全实现污水循环的大城市，它利用了自己产生的 全部污水，不向周围河湖排放任何污水，这个城市有两套配水系统，一套系 统输送新鲜淡水供饮用和家庭用水。另一套系统输送中水用于灌溉公园、绿 地、草坪以及清洗车辆等其它用水标准较低的地方。西欧各国污水回用也很 普遍，深度处理普及率相当高，如瑞典上世纪九十年代已经达到9 0 ，芬兰 达到7 0 ，污水回用取得了相当的效益“1 。 我国废水回用起步相对较晚，1 _ 9 8 5 年北京市环境保护科学研究所在所 四川i 大学工程硕士专业学位论文 内建成了第项中水工程。此后，我国北京、天津、青岛、大连等缺水的大 城市相继开展了污水囤用于工业和民用的试验研究，至上世纪九十年代末全 国已有近2 0 0 套中水处理设施，国内部分城市污水回用现状见表卜1 。1 。 表1 1国内部分城市污水回用现状 1 2 成钞公司废水处理状况 1 ，2 1 成钞公司废水处理工艺 成钞公司是集印钞、造纸、金银精炼、发电供热及机械加工为一体的 综合型企业，废水主要来源于造纸、印钞、精炼等生产废水及厂区生活污水。 公司污水处理中心负责处理钞票纸厂的全部造纸废水、生产区生活污水以及 经过预处理后的油墨废水和重金属废水等生产性废水，处理规模为 1 1 0 0 0 m 3 d ，处理方法采用混凝沉淀法和气浮法，其工艺流程见图1 - 1 。 混凝剂 i 废水一图囵一圆 i 泥 匡圃一圃 混凝剂助凝剂 i 板框压滤机一泥饼堆场排放 ( 1 ) 混凝沉淀工艺 2 蘑 四川大学工程硕士专业学位论文 混凝剂助凝剂 l 水 废水一一医i i j i 卜一匪画耍 至噩! i 卜一匿i i j i 卜一排放或回用于清洁环境 4 泥 睛泥储自嘲一一板框压滤机一一泥饼堆场 ( 2 ) 气浮工艺 图卜1污水处理中心工艺流程简图 1 2 2 成钞公司废水水质水量状况 污水处理中心处理水主要为造纸废水，处理后的排放水完全达到了造 纸行业废水排放标准“1 ，接近污水综合排放标准。但排放水量超过了国家 规定的吨纸消耗量的总和，为此公司每年要交纳超标排污费近2 0 万元。由 成都市第二卫生防疫站和四川省环境监测中心站检测的本公司污水处理中 心进、出水水质指标见表1 - 2 。 1 ，23 成钞公司废水回用潜力及难点 对于成钞公司而言，随着印钞生产规模的扩大、钞纸新线的增加、新 工业园区建设以及新生活区的修建，生产生活用水量日益增多，然而与之相 配套的取水工程却日渐困难，这主要是由于成都地区淡水日渐紧张，为保证 平原地区农田灌溉，都江堰采取限流措旌。据近三年的现场实地调查，成钞 公司水源地金马河畔地下水位整体下降约3 米左右，大口取水井不能正 常发挥作用，小口井报废的期限在缩短，并且目前水位正以约1 米年的速度 继续下降，可以推想，不久的将来，成钞公司很有可能将面临供水危机0 3 。 值得注意的是：成钞公司一方面每年排水量超标要交纳超标水量排污 费，另一方面却面临水资源匮乏。如何妥善解决这些问题? 本文认为，最好 的办法就是对公司现在处理后外排的废水进行深度处理，实现废水回用。将 公司外排的l 1 0 0 0 m 3 d 废水经深度处理后回用，不但可以开辟新水源，减轻 供水不足的压力和负担，缓解公司用水矛盾，节约水资源耗用，降低取水成 本，而且还能减少废水排放量，减轻对环境的污染，削减排污费，此举具有 四川大学工程硕士专业学位论文 表卜2污水处理中心废水水质监测数据表 单位：m g l 监测项目 水温 p h 硫酸盐 氧化物 溶解性铁 总锰 总铜 总锌 硝酸盐 亚硝酸盐 非离子氨 凯氏氮 总磷 高锰酸盐指数 溶解氧 化学需氧量 生他需氧量 氟化物 硒 总砷 总汞 总镉 六价铬 总铅 总氰化物 挥发酚 石油类 阴离子表面活性剂 粪大肠菌群( 个) 氨氨 硫化物 悬浮物 色度 浊度 总硬度 银 初测出水水质进水水质 2 7 7 6 4 6 7 3 5 1 7 0 0 8 0 0 9 未检出 0 0 6 1 6 6 0 0 7 8 0 0 3 3 4 7 8 0 4 6 6 9 4 3 1 3 9 l 1 1 8 0 0 1 0 0 0 4 6 未检出 0 0 3 9 2 0 0 0 0 5 未检出 0 0 0 1 3 未检出 来检出 0 2 8 i 0 3 5 5 1 i 0 0 0 0 0 9 9 3 0 0 5 l 8 9 1 2 5 8 0 0 2 9 8 0 0 2 出水水质1 出水水质2 工业用水标准 7 4 2 4 9 1 0 8 0 1 0 0 5 o i 0 1 o 4 o 0 0 l 0 0 6 1 8 l 0 0 5 8 6 7 1 2 0 * 5 5 * 0 2 0 0 1 0 0 2 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 5 0 0 l 0 0 0 2 0 0 0 2 0 2 o 1 2 5 7 4 5 5 7 3 1 3 8 0 0 5 0 0 6 未检出 未榆出 1 0 2 0 0 6 0 0 1 2 1 2 5 0 0 4 8 3 3 6 5 9 9 1 l 斟 6 3 * 0 i 0 0 3 2 未检出 来检出 0 0 0 0 5 9 未检出 0 0 0 0 9 2 未检出 未检出 0 1 1 3 0 2 3 2 0 0 0 0 6 3 7 0 1 3 4 z ，5 3 5 3 2 0 0 0 2 2 7 7 2 8 6 3 2 1 4 b 0 0 6 0 0 7 未检出 来检出 2 7 8 0 4 9 9 0 0 1 2 4 1 2 $ 00 4 4 3 4 7 6 2 8 1 2 9 5 6 9 女 0 0 8 1 0 0 0 3 8 未检出 未检出 0 0 0 0 6 3 未检出 0 0 0 0 9 9 未检出 未检出 o 0 1 2 0 1 8 3 2 0 0 0 0 7 7 4 0 0 3 8 1 6 2 5 4 5 4 6 0 0 0 2 6 5 8 5 2 5 0 2 5 0 0 5 0 5 i 2 2 0 l 0 2 2 0 2 l 0 3 3 0 6 1 5 0 0 2 0 i 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 2 0 i i 0 3 1 0 0 0 0 l5 1 3 7溶解性总固体 5 2 3 6 5 48 3 7 塑茎羞些 壶塑些 查堕些一盎焦堂一 注：l 、初测出水水质数据由成都市第二卫生防疫站检测所得a ( ：未达工业用水标准) 2 、其余检测数据由四川省环境监测中心站监测所得。 3 、工业用水标准是指地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 - - 2 0 0 2 ) 类标准1 。 4 枵一，o o o o o ，o o加儿挖坞m螗埔埔坞蚰组船孙孔撕弱卯弱札。；弘踮弘 四川大学工程硕士专业学位论文 十分明显的社会效益、环境效益和经济效益。 国内银行系统印钞造币总公司下属的企业，除了成钞公司是综合型企 业( 有钞票纸厂、印钞厂、金银精练厂和热电厂) 而外，其他都是单一工厂， 要么是印钞厂，要么是钞票纸厂，要么是造币厂。由于成钞公司生产的特殊 性、综合性，导致废水成分的复杂性，因此建立一个中型试验装置来研究成 钞公司废水回用工艺技术非常有必要，于是废水回用中试研究项目应运而 生。 由于国内外污水回用处理末涉及到钞票纸生产和印钞这种特殊的综合 性行业，国内外也无与成钞公司废水相同成分的污水回用处理工程实例，因 此中试试验只能针对成钞公司废水特性，组合和借鉴常规污水处理的工艺技 术和运行参数，建设一套较完善的中试装置，把水质分析的结果作为工艺参 数调节的主要依据，使中试项目处理水的各项指标达到工业回用水标准。 1 2 4 成钞公司废水回用的可行性分析 1 2 4 1 技术可行性 ( 1 ) 废水量大且集中，水质水量相对稳定，不受雨季旱季、洪水枯水等 影响，是水质水量变化幅度小，恒量供水的好水源。 ( 2 ) 在回用水水质要求方面，从成都市第二卫生防疫站和四川省环境监 测中心站的监测报告( 表卜2 ) 中可以看出：目前污水处理中心所排放的废 水相对于回用水的工业标准来说，主要是c o d 和b o d 值偏高，凯氏氨、商锰 酸盐指数约为高一些，其他指标都达到了回用标准。两者的对比见表卜3 。 表1 - 3水质对比表 注：工业用水标准是指地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 - - 2 0 0 2 ) 类标准哆 由此可以看出，要解决成钞公司的废水回用问题，只需要在废水深度 5 四川大学工程硕士专业学位论文 处理工艺流程上，针对废水达标处理后有机物含量较高这一特点，选取适当 的处理单元，对症下药，就能妥善解决这一问题，使回用水完全达到普通的 工业用水要求。对于去除废水中有机物的含量，生物法就是完全成熟的技术， 而且采用生物法，正好可以和废水达标处理时用的物化法优势互补，组成一 个最优化的处理流程，提高整个处理系统的稳定性和处理效果的高效性，况 且生物法在有效去除c o d 、b o d 的同时，对凯氏氨、高锰酸盐指数等其它污 染指标也有较好的处理效果。 1 2 4 2 经济上的可行性 目前城市污水处理( 二级处理) 投资大约在9 0 0 1 4 0 0 元m 3 ，在此基 础上的深度处理约4 0 0 6 0 0 元m 3 “，据此估算，若取中间费用5 0 0 元m 3 ， 则成钞公司1 1 0 0 0m 3 d 废水深度处理的投资费用约为： 5 0 0 1 1 0 0 0 = 5 5 0 万元 居前，成钞公司工业用水最近三年的成本平均是0 8 9 元m 3 ( 1 9 9 9 年 0 7 7 元m 3 ，2 0 0 0 年0 。8 1 元矗，2 0 0 1 年1 。l o 元m 3 。“，均未加入废水 排污费) ，如果能将外排的1 1 0 0 0m 3 d 废水深度处理后加以回用，假定废水 深度处理的成本小于0 5 9 元m s ( 一般污染浓度不高的废水其生物处理成 本在0 2 0 o 6 0 元m 3 左右1 ) ，那么每m 3 水将最低节约0 3 0 元，则每年 节约用水资金： 0 3 0 1 1 0 0 0 x3 0 0 = 9 9 万元年 投资回收周期：5 5 0 9 9 = 5 6 年。 根据国家经贸委 2 0 0 0 1 0 1 5 号文件“”方针，国家鼓励和支持节水技术 改造和废水回收，对于以废水为原料生产的产品，可按国家税务局财税字 1 9 9 4 0 0 1 号文件“”有关规定，减免所得税5 年，并享受相应的政策待遇。 如果再计算废水排污费、超标水量排污费、排污总量交易费等费用，投资回 收周期将大大缩短。 1 2 4 3 社会与环境效益 废水回用开辟了成钞公司的第二水源，将减少成钞公司新鲜水的取用 6 四川大学工程硕士专业学位论文 量，节水效益明显，同时对于减缓金马河畔地下水位的下降将起到积极的作 用。废水处理后圊用，还相应减少了公司废水排放量：一是减轻了对水体的 污染，二是能使部分被污染的水逐渐更新复活。因此，废水回用有明显的社 会环境效益。 四川大学工程硕士专业学位论文 2 中试试验 2 1 中试工艺方案的选择 2 1 1 基本处理工艺的确定 废水回用处理技术是介于一般给水工程和排水工程之间的水处理技 术。所以它不仅是一般污水处理技术的延伸，并且应用了给水处理的大部分 内容。本项目的工艺方案以给排水一般工艺为基础，充分考虑现有处理水的 水质情况，进行工艺选择。 根据成钞公司的排水水质情况可知( 表卜2 ) ，中试试验的处理水已达 到造纸工业水污染物排放标准( g b3 5 4 4 - - 2 0 0 1 ) 的要求，并且接近污 水综合排放标准( g b8 9 7 8 - - 1 9 9 6 ) ”1 的要求。这种水质状况相对于回用水 的工业标准来说，主要是c o d 和b o d 值偏高，凯氏氮、高锰酸盐指数约为高 一些，其他指标都达到了回用标准，故将此处理水定为微污染源水。 在众多的废水处理方法中，生化法对于有机污染物的去除是最为有效 的，况且生化法在有效去除c o d 、b o d 的同时，对凯氏氮、高锰酸盐指数等 其它污染指标也有较好的处理效果。另外，处理水的b o d c o d 值为0 4 5 0 5 2 ，属于易生物降解的废水。为此，即选定生化处理作为本次中试试验的 核心工艺。 考虑到中试试验主要是以废水回用为目标，故在生物处理后需结合常 规给水处理工艺，以微污染地表水处理特点来设计方案。即：在常规给水净 化技术( 混凝沉淀、过滤) 的基础上，加入活性炭吸附工艺，进一步去除水 中有机微污染物。为了达到废水回用的工艺要求，保证回用水质达标，考虑 在流程最后加上消毒工艺，以杀灭水中致病微生物和病毒。 综上分析，我们选择以下流程作为本次中试试验系统的基本工艺流程， 见图2 - 1 。 污水处理中心达标排放水一一匪亘i i ! 司一一匝i ：圈一一圆 回用水一一囹! ：习一一匝i ! 亘丑 图2 1中试处理工艺基本流程 四j i i ：k 学工程硕士专业学位论文 选择以上流程是基于以下几点考虑： ( 1 ) 由于中试处理水已经过物化处理，水中悬浮物被大量除去，s s 值 较小，所以中试试验流程不设置初沉和混凝沉淀装置。 ( 2 ) 以生化工艺为主体是由于生化处理对处理水的适应能力强，处理负 荷范围很大，可从0 1 2 5 0 k g b o d i n 3 d 。这给中试试验留下了较大的调节空 间。 ( 3 ) 由于处理水要回用，所以一般的沉淀处理不能完成出水水质中对s s 的要求，所以按照一般给水工艺的流程，设置过滤装置。 ( 4 ) 为了近一步保证出水水质达到回用要求，故在过滤后再考虑活性炭 吸附以及消毒处理。 2 1 2 生化处理工艺的选择 2 1 2 1 活性污泥法与生物膜法 活性污泥法是悬浮生长型好氧生物法。活性污泥由好氧和兼性微生物 ( 包括细菌、真菌、原生动物和后生动物) 及其代谢和吸附的有机物、无机 物组成，具有生物化学活性，具备降解废水中有机物( 也包括部分无机物) 的能力。活性污泥法净化废水包括吸附、代谢和固液分离三个主要过程，系 统由二沉池及污泥回流设备组成，该方法存在占地面积大，动力成本高等特 点。 生物膜法与活性污泥法一样，同属好氧生物处理方法。活性污泥法是 依靠曝气池中悬浮流动着的活性污泥来分解有机物，而生物膜法则主要依靠 固着于填料表面的微生物膜来净化有机物。由于微生物的固着生长，使得填 料上的生物相丰富许多，并且固液分离的过程大多在生化池内已经完成，只 有少数老化脱落的生物膜随水进入沉淀池。 生物膜法与活性污泥法相比有以下特点： ( 1 ) 固着于固体表面的生物膜对废水水质、水量变化有较强的适应性，操 作稳定性好，可处理难降解工业废水和低浓度有机废水。 ( 2 ) 在处理低浓度有机废水时，如果用活性污泥法，将使污泥中的丝状菌 大量繁殖，产生污泥膨胀，污泥膨胀后活性污泥的沉淀性能将大大降低，使 四川丈学工程硕士专业学位论文 其后的沉淀池失去沉淀功能，泥水分离不彻底，不仅影响出水水质，而且将 使好氧池中的活性污泥流失，长此以往好氧池将失去净化作用。而生物膜法 属于附着生长型好氧生物法，不仅生物相丰富，使得丝状菌不易成为主导菌 种，而且由于微生物的附着生长，出水中游离的微生物量很少，这大大减轻 了沉淀池和滤池负担。即使出现丝状菌大量繁殖的情况，由于生物膜附着在 固定床上，也不会对固液分离造成很大的困难，运转管理较方便。 ( 3 ) 在生物膜法中，由于微生物附着于固体表面，即使增殖速度较慢的微 生物也能生长繁殖；但在活性污泥法中，世代期比污泥龄长的微生物却不能 繁殖。因此，生物膜法中的生物相更丰富，且沿水流方向膜中微生物有适应 不同环境条件的种群分布。 ( 4 ) 生物膜法体积负荷高，处理时间短，节约占地面积。生物膜法与活性 污泥法在b o d 去除率大致相同的情况下，前者b o d 的容积负荷可高2 5 倍， 而所需处理时间只有后者的1 5 1 2 。由于缩短了处理时间，同样大小体 积的设备，处理能力提高几倍。生物膜法和活性污泥法几种工艺的容积负荷 比较见表2 1 。 表2 1几种生物处理法容积负荷的比较1 2 1 2 2 厌氧生物法与好氧生物法 废水厌氧生物处理是环境工程与能源工程中的一项重要技术，是有机 废水强有力的处理方法之一。过去多用于城市污水处理厂的污泥、有机废料 以及部分高浓度有机废水的处理，在构筑物型式上主要采用普通消化池。由 于存在水力停留时间长、有机负荷低等缺点，较长时期限制了它在废水处理 中的应用。2 0 世纪7 0 年代以来，世界能源短缺日益突出，能产生能源的废 水厌氧技术受到重视，研究与实践不断深入，开发了各种新型工艺和设备， 大幅度地提高了厌氧反应器内活性污泥的持留量，使处理时间缩短，效率提 高。目前，厌氧生化法不仅可用于处理有机污泥和高浓度有机废水，也可用 四川大学工程硕士专业学位论文 于处理中、低浓度有机废水，包括城市污水。 好氧法一般适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法既适用于高 浓度有机废水，又适用于中、低浓度有机废水处理，其有机负荷变化范围大 ( 可达2 5 0k g b o d m 3 d ) 。厌氧生化法与好氧生化法相比具有如下优点： ( 1 ) 脱氮率高，可通过反硝化作用，进行生物脱氮。 ( 2 ) 处理范围广。有些有机物对好氧生物处理法来说是难降解的，但对 厌氧生物处理是可降解的，如固体有机物、着色剂葸和某些偶氮染料等。 ( 3 ) 能耗低。好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有机物浓度 的增加而增大，而厌氧法则不需要充氧。一般厌氧法的动力消耗约为活性污 泥法的1 1 0 。 ( 4 ) 剩余污泥量少，且其浓缩性、脱水性良好。好氧法每去除1k gc o d 将产生0 2 5 0 6 k g 生物量，而厌氧法去除lk g c o d 只产生0 0 2 0 1 8 k g 生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5 2 0 。 ( 5 ) 氮、磷营养需要量较少，好氧法一般要求b o d ：n ：p = 1 0 0 ：5 ：1 ，而 厌氧法的b o d ：n ：p = 1 0 0 ：2 5 ：0 5 ，对氮、磷缺乏的工业废水，所需投加 的营养盐量较少。 ( 6 ) 活性污泥可长期贮存，厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。在停止 运行一段时间后，能迅速启动。 ( 7 ) 厌氧处理过程有一定的杀菌作用，可以杀死废水和污泥中寄生虫卵、 病毒等。 但是，厌氧生物法也存在如下缺点： ( 1 ) 厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启动和处理时间较好氧设备长。 ( 2 ) 出水往往达不到排放标准，需要进一步处理，故一般厌氧处理后串 联好氧处理。 ( 3 ) 厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。 综上所述，由于中试试验的处理水为微污染水，而生物膜法在处理微 污染水上比活性污泥法及其变形方法有优势，再考虑到厌氧法的优点，所以 将厌氧法与生物膜法联合作为生化处理的主要工艺。 四川大学工程硕士专业学位论文 2 1 2 4 生物膜法具体工艺类型的确定 生物膜法类型很多，按生物膜与废水接触方式分为填充式和浸渍式两 类。在填充式中，废水和空气沿固定的填料或转动的盘片表面流过，与其生 长的生物膜接触，典型设备有生物滤池和生物转盘；在浸溃式中，生物膜载 体完全浸没在水中，通过鼓风机曝气供氧。如载体固定即称为接触氧化法， 如载体流化则称为流化床。 生物接触氧化法是活性污泥法与生物滤池复合的生物膜法。曝气池中 设有填料，采用人工曝气，微生物部分固着，部分悬浮。具有下列特点：填 料比表面积大，池内充氧条件好，氧化池内单位容积的生物量高于活性污泥 法曝气池及生物滤池，因此，它可以达到较高的容积负荷；相当一部分微生 物固着生长在填料表面，不需要设污泥回流系统，也不存在污泥膨胀问题， 运行管理简便；池内生物固着量多，水流属完全混合型，因此它对水质水量 的骤变有较强的适应能力：因污泥浓度高，当有机容积负荷较高时，其f m 仍保持在一定水平，因此污泥产量可相当于或低于活性污泥法；动力消耗低， 一般可以节省动力3 0 左右。 另外生物接触氧化法可以间歇运行，当停电或发生事故不能供气时，只 要将氧化池中的水放完即可，附着在填料上的微生物可以从空气中获得氧气 而维持生命，在这样间歇1 个月后再重新工作，生物膜在几天内就可以恢复 正常”。这个优势特别适合成钞公司的废水处理。成钞公司的产品为人民币， 它有指令性的生产计划和高质量的产品标准，为此，成钞公司每年都有1 个月左右的停机检修期，在此期间，钞票纸厂和印钞厂均停止生产，故无废 水排放，污水处理中心也会相应停机，这就要求废水处理工艺能间歇运行。 生物接触氧化法与生物滤池、生物转盘以及活性污泥法主要运行参数 比较，见表2 2 和表2 3 。 四川大学工程硕士专业学位论文 生物接触氧化法1 0 2 0 生物接触氧化法1 0 2 0 高负荷生物滤池0 7 7 0 塔式生物滤池0 7 7 0 普通活性污泥法1 5 3 0 3 o 6 0 1 5 3 0 1 2 1 o 3 0 0 4 o 9 0 5 1 58 1 9 0 1 5 3 08 0 9 0 7 5 9 0 6 0 8 5 4 1 28 5 9 5 城市废水 印染废水 城市废水 城市废水 城市废水 表2 - 3处理方法比较” 处理方法生物接触氧化法生物转盘 普通活性污泥法 池自身的占地面积中大大 设备费用较小 较大较大 运行成本稍小少大 电耗 稍犬少大 ) j l s s ( m g l ) 6 0 0 0 1 0 0 0 0 5 1 5 9 m 22 0 0 0 3 0 0 0 培菌驯化容易容易需要2 0 3 0 d 维护管理容易容易难 污泥量最少 少大 停运后的问题长期停运，长期停运，若停运3 d 以上， 污泥剥离量大污泥剥离量大则恢复困难 从表2 2 中可以看出生物接触氧化法在生物量、容积负荷、水流停留 时间占优，而b o d 去除率指标达到普通活性污泥法的上限水平。从表2 3 中可以看出生物接触氧化法在投资、运行费用、维护管理、停运后的问题等 方面都有优势。因此，本中试系统中，生化处理工艺采用生物接触氧化法。 2 1 3 过滤和活性炭吸附 2 1 3 1 过滤 过滤能有效地去除沉淀技术不能去除的微小粒子和细菌等，对b o d 和 c o d 也有某种程度的去除效果，并且能减轻后续吸附处理装置的负担，提高 其处理效率。 对于废水回用处理来说，滤料的选择比较重要，要求具有足够的机械强 四川大学工程硕士专业学位论文 度、化学稳定性好、能提供较大的比表面积和孔隙率、价廉易得。 石英砂有足够的机械强度，在中性水、酸性水中都很稳定，并且能就地 取材，且价格便宜，所以此次试验，我们选择的滤料是石英砂。 2 1 3 2 活性炭吸附 活性炭吸附主要用来脱除水中的微量污染物，提高出水水质，从而保 证回用水质量。 生物活性炭技术将生物处理和活性炭吸附有机地揉合在一起，集中了 二者的优点，从而能高效去除水体中的微量有机物。本文认为，生物活性 炭工艺( b a c 法) 将成为今后给水深度处理的发展方向。 2 2 中试试验的工艺流程与装置 2 2 1 工艺流程 综上所述，本次废水回用中试试验系统选取的具体工艺流程如图2 2 所 示。 脉煺礼蛐扣甲 r 一泥池 lir 污水处理中心污泥池 圈匿歪巫匦塑团圆 排放+ 一 图2 - 2 占_ jf | 圆一；： j rr oi 反冲洗水 圆一圈霾圜 f 反笋 圆一匝习 中试试验系统工艺流程 来源于污水处理中心处理后的外排水用泵送入厌氧生物反应池，有机 物在此降解和反硝化，去除c o d c r 并将硝酸盐氮转化为n 。，停留1 5 h 后， 四川犬学工程硕士专业学位论文 自流入好氧生物接触氧化池，在池中与生物膜连续、均匀地接触，进一步去 除有机污染物，同时进行硝化处理，去除大部分氨氮，两段生物处理通过反 硝化一硝化作用，达到脱氮、去除大部分有机物的目的；然后进入沉淀池， 进行泥水分离，沉清后的水进入砂滤池，进一步去除悬浮物和其他小颗粒杂 质，过滤后的水再经过生物活性炭罐吸附处理，脱除水中的微量污染物，提 高出水水质，最后出水进行接触氯化消毒，杀灭水中致病微生物和病毒。系 统运行一段时间后，需要对砂滤池和生物活性炭罐进行气水反冲洗。 2 。2 2 试验装置 本试验采用钢制构筑物、管路以及泵、流量计、阀门类设备。各主要构 筑物的结构如下： ( 1 ) 厌氧生化池： 有效容积1 0 m a ( 1 7 x l - 5 4 5m 3 ) ，有效水深4 m ，水面以下0 5 m 至水 瑶以下3 5 m 为固定的球状弹性填料。 ( 2 ) 接触氧化池： 有效容积2 0 m 3 ( 3 3x 1 5 4 5i 1 1 3 ) ，有效水深4 m ，曝气深度4 m ， 水面至水面以下2 5 m 挂满盾式纤维填料，水面以下2 5 m 至水面以下3 5 m 为固定的球状弹性填料。 选择盾式纤维填料是因为这类填料避免了软性填料中出现的结球现象， 同时又能起到良好的布水、布气作用，接触传质条件较好，氧的利用率较高。 也是一种性能良好、比较经济实用的纤维填料。 ( 3 ) 竖流沉淀池：有效容积1 8 m 3 ( 2 2 2 2 5 0 一) 。 ( 4 ) 砂滤池；有效容积5 3 m 3 ( 1 。2 1 2 4 2 一) 。 ( 5 ) 生物活性炭吸附器：有效容积4 3 m a ( 巾1 2 m x 3 8 2m ) 。 ( 6 ) 污泥池：有效容积3m ( 1 8 1 0 2 0 3 ) 。 ( 7 ) 清水池：有效容积5 ，8 m a ( 1 8 x 1 8 x 2 0m a ) 。 ( 8 ) 稳压罐：有效容积1 9 m 3 ( 中1 1 m 2 0 2 7m ) 。 2 3 中试试验方法及水质分析方法 四川大学工程硕士专业学位论文 2 3 1 试验方法 取样情况见表2 4 。 混合水样1 、2 的测定时间为混合水样1 、2 制备好后的第二天。色度 监测在取样后尽早进行测定。 p h 值、d o 、水温、气温在每天试验系统启动4 小时和8 小时后测定。 p h 值、d o 的测定点为：厌氧生物反应池进水口、出水口；好氧生物反应池 出水口。水温测定点为厌氧生物反应池和好氧生物反应池。气温温度计的放 置位置为好氧生物反应池附近的栏杆上。 根据生物反应池填料挂膜情况以及好氧生物反应池中m l s s 数据，适时 检测分析废水中的c 、n 、p 比例，故需要测定总磷等辅助项目。 = 啦i 一矗 始?嚣吾嘏雌 墨鼍崔砗 瓣 妞喇期 稍健嫩整 删 囊善辇萎 区黾 眯。棼州靶 p 建 裂 芋蟊篷盘 毯 雌 雄 式基苦 拣撂# 删 盅萎耄博艘冀岬举柑鐾蜒欺 相鼹 幽 蓁耋萋蓁蓁霎重攀 雕 一 释 骊 船 划 蝰 鼹 世 馔 蚓 椒 4 秣悄唾 牡 釜 耋曩曩蓁耋量囊萋。 餐镯壮 谢* 蟪 毪目划* 丑舞”诠 咂 堪，骄兰| 窝* 轼螺。 壮 霉虫舞嚣姆唾， 盛 州* 世蛙口壮舞* 噼制蟋* 甚苌制 毯爨s 丑蜓囊 雹文迥营1 “1 掣哩芎。 害h 螺城醒甾 怅繇社 壮 鞯倏“甾婪增莒婪增憾n 群 甚 掣尉擂崾蜒峰岸剐髂u 晕 糕 蜷 酶 翠詈 晕鲁 蓉 啦 利占赵蜊 理 赠赠 蜂 u