水解酸化_好氧_混凝气浮工艺处理染整废水.docx

水解酸化 /好氧 /混凝气浮工艺处理染整废水彬1 ,黄凯锋2 ,吕锡武1蒋( 1. 东南大学 环境科学与工程系 , 江苏 南京 210096; 2. 清华大学 环境科学与工程系 , 北京 100084 )摘要 :为扩大生产规模和提高出水水质 ,某染整厂对原处理工艺进行了改造 ,采用水解酸化 /好氧 /混凝气浮组合工艺处理染整废水 。实践结果表明 ,对 SS、BOD5 、COD、色度的总去除率分 别达到 63. 6 % 、93. 4 % 、92. 3 % 、92. 9 % , 出水水质全部达到纺织染整工业水污染物排放标准 ( GB 4287 92 )的一级标准 。关键词 :染整废水 ;水解酸化 ;好氧生化 ;混凝气浮中图分类号 : X703. 1文献标识码 : C文章编号 : 1000 - 4602 ( 2006 ) 12 - 0026 - 04D ye in g an d F in ish in g W a stewa ter Trea tm en t U s in g Hydro ly s is2ac id if ica t ion /Aerob ic B io2ox ida t ion /Coa gula t ion /A ir F lo ta t ion Proce ssJ IAN G B in1 ,HUAN G Ka i2feng2 ,LV X i2wu1( 1. D ep t. of Environm en ta l S cience and Eng ineering, S ou theast U n iversity, N an jing 210096,C h ina; 2. D ep t. of Environm en ta l S cience and Eng ineering, Tsinghua U n iversity, B eijing100084, C h ina )In o rde r to en la rge p roduc tion cap ac ity and imp rove effluen t qua lity, the o rigina l trea t2A b stra c t:m en t p roce ss fo r dye ing and fin ish ing wa stewa te r from a textile fac to ry in J iangsu P rovince wa s mod ified toa com b ined hyd ro lysis2ac id ifica tion / ae rob ic b io2oxida tion / coagu la tion / a ir flo ta tion. The p rac tica l re su lts ind ica te tha t the remova l effic ienc ie s of SS, BOD5 , COD and co lo r a re 63. 6 % , 93. 4 % , 92. 3 % and92. 9 % , re sp ec tive ly. The effluen t qua lity sa tisfie s the c la ss I c rite ria of the D ischa rge S tanda rd of W a terPollu tan t fo r D yeing and F in ish ing of Tex tile Industry ( GB 4287 - 92 ) .Key word s:dye ing and fin ish ing wa stewa te r;hyd ro lysis2ac id ifica tion;ae rob ic b io logica l oxi2da tion;coagu la tion / a ir flo ta tion染整废水具有色度大、有机物浓度高、碱性强 、水质水量变化大等特点 1 。试验和实践结果证明 , 生物处理法去除有机物效果好、费用低 ,但对色度的 去除不够理想 ;物化法脱色快速 、高效 ,但对有机物 的去除效率低且处理费用高 。因此 ,对有机物浓度 和色度都较高的染整废水常采用生化和物化组合工 艺处理 2 。江苏省某染整厂近年来不断扩大生产 规模和调整产品结构 ,原有废水处理设施已不能满 足要求 ,亟需进行改造。1 水量与水质该厂废水主要有染色废水、后整理废水及少量 生活污水。生产过程中所使用的染料主要有活性红 、活性黄、活性蓝等 ,助剂主要有洗涤剂、固色剂、 保险粉、纯碱、烧碱、硅乳、平滑剂等 。生产废水和生活污水合并进行处理 ,废水水量 、水质及设计要求见表 1。改造后设计处理规模为 3 000 m3 / d,执行纺 织染整工业水污染物排放标准 ( GB 4287 92 )中 一级标准。26第 12期蒋 彬 ,等 :水解酸化 /好氧 /混凝气浮工艺处理染整废水第 22卷表 1 废水水量 、水质Tab. 1 W a stewa te r quan tity and qua lity213 改造工艺特色 改造过程中充分利用原有构筑物及设备 , 使之与工艺改造有机结合 。水解酸化池由原水解酸 化池和接触氧化池改建 ,将原有接触氧化池改造为一级接触氧化池 ,原有 3 台风机也得到充分利用 ,大 大降低了投资 。由于用地紧张 ,工艺中不设初沉池、 中沉池 ,也不单独设二沉池。 预沉调节池 。新建预沉调节池 1 组 ,钢筋 混凝土结构 ,地下式 ,有效池容为 650 m3 , HR T = 5. 2h,预沉区尺寸为 14 m 8. 5 m 3. 5 m。进水口处 装设 1 台钢制旋转机械格栅 ,以拦截粗大悬浮物或 漂浮物。池内设 2 台 A SJ - 2 型射流曝气机进行预 曝气 ,间歇运行。预曝气一是起到搅拌作用 ,使废水 均质 ,并使回流的剩余污泥和气浮浮渣充分与废水接触 ;二是可大幅提高回流污泥吸附有机物的能力 , 减轻后续处理工段的负荷 ;三是适当降低废水温度 , 保证后续工段的正常运行 。 水解酸化池 。染整废水可生化性差 、色度 大 ,采用水解酸化工艺可利用水解菌破坏染料等难降解物质的分子结构 ,断开发色基团 ,降低色度 ,使 难降解的大分子有机物分解为易降解的小分子有机 物 ,去除部分 COD ,提高废水的可生化性 3 ,同时适 当降低 pH 值 ,以利于后续好氧生物处理 。通过设计参数和水力条件的优化 ,在水解酸化池底部形成悬浮污泥层 ,使废水中污染物充分与污 泥层接触后得到降解 ,同时发挥污泥层的絮凝网捕 作用 ,降低废水中 SS浓度。设计中将原水解酸化池 (推流式 ,共分 6 格 )改造为 6格并联处理 ,增加 1台 流量分配器使布水均匀。有效池容为 1 224 m3 ,容 积负荷为 2. 08 kgCOD / (m3 d ) , HR T = 9. 8 h。为 保证泥水混合充分 , 提高反应效果 ,每格增加 QJB 4 型潜水搅拌机 (N = 2. 2 kW ,间歇运行 ) 1 台。池内 布置 0. 8 m 高的弹性填料以形成生物膜 ,增大废水 与污泥的接触面积 ,延长泥水接触时间 。出水靠重 力流入一级接触氧化池 。 一级接触氧化池。接触氧化池设 1 组 ,利 用原有构筑物 , 总有效池容为 450 m3 , 容积负荷为5. 33 kgCOD / (m3 d ) , HR T = 3. 6 h。池底新装设 高效散流曝气器 ,使曝气均匀 ,每个曝气器服务面积为 2. 2 m2 。同时增设污泥回流管 ,剩余污泥回流至 调节池 ,出水进入一体化复式曝气池。 一体化复式曝气池 (见图 2 ) 。鉴于原好氧01 500 -3 30011 000 372 工程改造2 11 原工艺存在的问题原处理设施采用调节 /水解 /接触氧化 /气浮工 艺 ,处理能力为 2 300 m3 / d,污泥采用板框压滤机脱水。该工艺存在的问题主要有 : 调节池尺寸为010 m 4. 5 m ,有效池容为 360 m3 ,由于染色废水 和后整理废水中沉淀物的沉积 ,导致有效池容仅为200 m3 ,水质、水量调节能力差 ; 废水进入水解池前未能去除沉淀物而导致该池中无机污泥大量沉 积 ,有效池容大大减少 ,水解酸化效果差 ; 接触氧 化池设计停留时间仅为 4 h,由于预处理工段没有使废水的可生化性得到较大的改善 ,池中污泥浓度低 ,曝气不均匀 ,导致对 COD 的去除率仅为浮反应时间过短。2 12 工艺流程改造40 % ; 气通过分析废水水质 ,参考国内外印染废水处理的先进工艺并结合对染整废水治理的工程经验 ,考 虑到工程用地紧张的实际情况 ,确定改造后的工艺 流程如图 1所示。图 1 废水处理工艺流程图F ig. 1 Schem a tic d iagram of wa stewa te r trea tm en t27项目最大水 量 / (m3d - 1 )SS / (m gL - 1 )BOD5 / (m gL - 1 )COD / (m gL - 1 )pH色度/倍水温/ 染色废水1 75029032020030060070081后整理 废水1 1002803202003001 5001 600111-生活污水5024026018023035040068-综合废水2 900302 (平均值 )249 (平均值 )987 (平均值 )9120设计处理 要求-6025906932-排放标准-70251006940-中 国 给 水 排 水第 12期第 22卷工况三 : A 廊道内的泥水分离完全 ,关闭 3#位置出水口和 2#位置进水口 ,打开 3#位置进水口和 1#位 置出水口 , 此时 D 廊道进水 , A 廊道不曝气作为沉 淀区 , B、C、D 廊道均曝气。运行时间为 10. 5 h。工况四 :关闭 3#位置进水口 , 打开 2#位置进水 口 。此时 D 廊道停止曝气 , 其内混合液开始沉淀。B、C廊道继续曝气 , A 廊道不曝气 , 仍从 1#位置出水口出水。运行时间为 1. 5 h。 如上所示反复交替运行。由于 A、D 两廊道会间断性地受到曝气作用的扰动 ,生物膜或污泥不会 在斜管上大量沉积。3 处理效果该工程运行调试后通过了当地环境保护行政主 管部门的竣工验收 , 验收时间为 2003 年 11 月 12 日 15日 ,监测频次为 4 次 / d,每 2 h 监测一次 ,结 果见表 2。表 2 竣工验收监测结果Tab. 2 W a te r qua lity de te rm ina tion re su lts of fina l comp le tion and accep tance处理单元水力停留时间太短 、污染物去除率低及用地紧张等实际情况 ,采用两级好氧处理 ,新增一级泥 膜共生系统的一体化复式曝气池 。它兼有活性污泥 法和生物膜法的特点 , 增加了液相中的生物量 4 , 并使其既有接触氧化法适应性强、耐冲击负荷的特 点 ,又有活性污泥法 COD 去除率高的特点 5 。池中 布置组合式填料 ,既可固定丝状菌 ,防止污泥膨胀现 象的发生 ,又可大幅提高曝气池中污泥浓度 ,保证生 物处理效果。同时 , 该工程融入了 UN ITAN K的设 计理念 ,利用两侧廊道交替作为沉淀区 ,并在沉淀区 布置了斜管 ,不另设二沉池 。图 2 复式曝气池平面图F ig. 2 P lane d iagram of compound ae ro tank一体化复式曝气池尺寸为 24 m 11 m 5 m , 有效池容为 1 188 m3 ,在宽度方向共设 4个廊道 ,池 底均布置曝气系统 。中间 2 个廊道为曝气区 ,每条 廊道宽度为 2. 77 m; 两侧廊道为斜管沉淀区 ,每条 廊道宽度为 2. 05 m。共设 3 个进水口 ,分别布置在 A、C、D 廊道 , 2 个出水槽分别布置于 A、D 廊道 。曝 气区内综合污泥浓度为 3 500 m g /L , 污泥负荷为0. 16 kgBOD / ( kgML SS d ) , 池底装设高效散流曝 气器 ,曝气强度为 10. 1 m3 / (m2 h) 。两侧廊道中放置斜管交替作为沉淀区 ,表面负荷为 2. 6 m3 / (m2h) , HR T = 1. 73 h。剩余污泥通过厂区污泥管线 重力回流至调节池 ,出水重力流至混凝气浮池。交替运行周期为 24 h,具体工况有 4 种 :工况一 :首先从 1#位置进水 , A、B、C 廊道均曝 气 , D 廊道不曝气而作为沉淀区 , 3#位置出水。运行时间为 10. 5 h。工况二 :关闭 1#位置进水口 , 打开 2#位置进水 口。此时 A 廊道停止曝气 , 其内混合液开始沉淀 。B、C廊道继续曝气 , D 廊道不曝气 , 仍从 3# 位置出水口出水 。运行时间为 1. 5 h。由表 2 可见 ,处理后对 SS、BOD5 、COD、色度总去除率分别为 63. 6 % 、93. 4 % 、92. 3 % 、92. 9 % , 出 水水质全部达到纺织染整工业水污染物排放标准 ( GB 4287 92 )的一级标准。 水解酸化工段将废水的 B /C 值从 0. 193 提高到 0. 308 ,为后续生化处理创造了有利条件 ;同时使 色度大幅度降低 (从 421倍降低到 158 倍 ) , pH 值适 度降低 ,对 COD 去除率为 16. 7 % ,这一方面是因为 兼氧菌降解了部分 COD ,另一方面是因为通过优化水解酸化池设计参数和水力条件 ,使布水均匀 ,所形 成的悬浮污泥层的絮凝网捕作用除去了较大部分的悬浮物 (如后整理废水中的飞绒等 ) 。 原有接触氧化工艺水力停留时间较短 ,有机负28项目SS / (m gL - 1 )BOD5 / (m gL - 1 )COD / (m gL - 1 )pH色度/倍B /C调节池出水1621859609. 3411. 304210. 193水解池出水2642468009. 7410. 221580. 308复式曝气 池出水13117. 51118. 149. 011010. 158气浮池出水5912. 2747. 238. 07300. 165总排放口6712. 9707. 688. 52180. 184注 : 总排放口汇总数据按 11月 14日 15日的监测结 果统计 。第 12期蒋 彬 ,等 :水解酸化 /好氧 /混凝气浮工艺处理染整废水第 22卷荷较大 , COD 去除率仅为 40 % 。改造后采用两级好氧处理方式 ,增加了一体化复式曝气工段 ,使好氧生 化处理工段的水力停留时间延长 ,有机负荷适度降 低 ,好氧处理工段的 COD 去除率提高至 86. 1 % ,获得了较好的处理效果 。 混凝气浮池加大了水力停留时间并增加了投药系统后 , SS、COD、色度去除率分别达 到 54. 9 % 、33. 3 % 、70. 3 % ,大大优于改造前的处理效果。4 工程投资与经济分析该改造工程总投资为 219. 95 万元 ,折合吨水投 资为 733 元 ,总处理成本为 1. 06 元 /m3 ,其中直接运行费用 (包括电费、药剂费、人工费 )为 0. 89 元 /m3 。电费为 0. 56 元 /m3 ; 药剂费 , PAC、PAM 平均投 量分别为 1. 5 t / d、0. 5 kg / d, PAC、PAM 分别按 600 元 / t、20 元 / kg计算 ,药剂费为 0. 30 元 /m3 废水 ; 人工费为 0. 02 元 /m3 ; 管理费为 0. 01 元 /m3 ; 修理费为 0. 06 元 /m3 ; 折旧费为 0. 11 元 /m3 。5 结语 改造工程采用水解酸化 /好氧 /混凝气浮工 艺处理染整废水获得了成功 ,监测结果表明 ,对 SS、BOD5 、COD、色度的总去除率分别可达到 63. 6 % 、93. 4 % 、92. 3 % 、92. 9 % ,系统出水水质全部达到国 家相关排放标准。 通过对水解酸化池的合理设计 ,可以改善染整废水的可生化性。 由于用地紧张 , 工艺中不设初沉池 、中沉 池 ,也不单独设二沉池。一体化复式曝气池中融入 了 UN ITAN K的设计理念 ,与单建二沉池相比 ,可节 省占地约 60 % ,且无需污泥和混合液回流设备 , 节 省土建和设备投资 45万元。参考文献 :戴日成. 印染废水水质特征及处理技术综述 J . 给水排水 , 2000, 26 ( 10 ) : 33 - 36.祁佩时 ,李欣 ,程树辉. 水解 混凝 复合生物池工艺 处理印染废水的工程应用 J . 给水排水 , 2003