某印染废水处理工程的运行调试研究

某印染废水处理工程的运行调试研究题目：某印染废水处理工程的运行调试研究摘要纺织印染工业从古至今一直都致力于服务人民，至今在人类生存发展中占据重要地位，印染废水也因此而产生。印染废水成分复杂，水量大，水质变化大、色度深、化学需氧量（COD）高等特点，属于难处理工业废水之一。目前在国际上处理印染废水的方法主要可分为物理法、化学法、生物法，由于其水质复杂性，单一的方法处理印染废水无法达标排放，经过国内外几十年的研究发展，结合多种方法以优补缺形成组合工艺成处理印染废水成为现阶段的主流手段。某印染厂运用调节-气浮-UASB-A2O-臭氧池-活性炭过滤工艺处理印染废水，经过34日的驯化调试后，UASB装置和A2O池的污泥达到稳定运行，经40日稳定运行实验结果表明，调节进水pH7.0-7.5，水温26℃左右，稳定进水流量170m3/h，废水经整套工程处理后，水中污染物COD<60mg/L，氨氮<5mg/L，色度在62倍以下均低于纺织染整工业水污染物排放标准（GB4287-2012）》。在UASB处理单元，COD的去除率于为80%左右，有效降低了废水中的COD，大大提高了废水的可生化性；在A2O单元，COD的去除率达到82%，出水COD为100mg/L左右达到国家限值排放标准；臭氧池氧化印染废水色度去除率达到73%以上；活性炭滤池过滤后的出水色度低于25倍，达到回用水质标准。关键词：印染废水；印染废水处理工艺；UASB；A2O；臭氧脱色；活性炭过滤AbstractThetextileprintinganddyeingindustryhasbeendedicatedtoservingthepeoplefromancienttimestothepresent,andhasoccupiedanimportantpositioninthesurvivalanddevelopmentofhumanbeings,andprintinganddyeingwastewaterhasalsobeenproduced.Printinganddyeingwastewaterhascomplexcomponents,largewatervolume,largechangesinwaterquality,deepchroma,andhighchemicaloxygendemand(COD).Itisoneofthedifficulttotreatindustrialwastewater.Atpresent,themethodsoftreatingprintinganddyeingwastewaterintheworldcanbedividedintophysicalmethod,chemicalmethod,andbiologicalmethod.Duetothecomplexityoftheirwaterquality,asinglemethodoftreatingprintinganddyeingwastewatercannotreachthestandarddischarge.Thismethodhasbecomeamainstreammethodatthepresentstagetoformacombinedprocessofmakingupfordeficienciestotreatprintinganddyeingwastewater.Aprintinganddyeingplantusedtheadjustment-airfloatation-UASB-A2O-ozonetank-activatedcarbonfiltrationprocesstotreatprintinganddyeingwastewater.After34daysofdomesticationanddebugging,thesludgeoftheUASBdeviceandA2Otankreachedstableoperation.ItshowsthatthepHoftheinfluentisadjustedto7.0-7.5,thewatertemperatureisabout26℃,thesteadyinfluentflowis170m3/h,afterthewastewateristreatedbythewholeproject,thewaterpollutantCOD<60mg/L,ammonianitrogen<5mg/L,colorLessthan62timesarelowerthanthedischargestandardofwaterpollutantsintextiledyeingandfinishingindustry(GB4287-2012).IntheUASBtreatmentunit,theCODremovalrateisabout80%,whicheffectivelyreducestheCODinthewastewaterandgreatlyimprovesthebiodegradabilityofthewastewater;intheA2Ounit,theCODremovalratereaches82%,andtheeffluentCODis100mg/Lreachesthenationallimitdischargestandard;thechromaticityremovalrateofoxidationanddyeingwastewaterintheozonepoolreachesmorethan73%;theeffluentcolorafterfiltrationintheactivatedcarbonfiltertankislessthan25times,reachingthequalitystandardofrecycledwater.Keywords:printinganddyeingwastewater;printinganddyeingwastewatertreatmentprocess;UASB;A2O;ozonedecolorization;activatedcarbonfiltration目录摘要 I1引言 32印染废水 33印染废水处理工艺 43.1物理法 43.1.1吸附法 43.1.2膜分离技术 53.1.3磁分离技术 53.1.4萃取法 63.2化学法 63.2.1氧化法 63.2.2还原法 63.2.3电化学法 73.2.4光化学氧化法 73.2.5混凝法 83.3生物法（活性污泥法） 83.3.1厌氧生物法 83.3.2好氧生物法 93.3.3．好氧-厌氧组合工艺 94工艺流程，实验材料及方法 104.1工艺处理流程简介 114.1.1预处理阶段 114.1.2生化处理阶段 114.1.3深度处理阶段 124.1.4污泥处理阶段 124.2实验材料 124.2.1实验仪器 124.2.2实验试剂 134.2.3污泥来源 134.3厂区介绍 134.4工艺运行时间简介 144.5实验设计方案 145工程运行效果 155.1污泥驯化过程 155.1.1UASB污泥驯化 155.1.2A2O池污泥驯化 165.2污泥驯化过程效果分析 175.2.1UASB装置COD去除效果 175.2.2A2O去除效果 175.3稳定运行效果分析 185.3.1UASB稳定运行效果分析 185.3.2A2O池稳定运行效果分析 205.3.3臭氧池脱色效果分析 225.3.4活性炭过滤池脱色分析 235.3.5污泥扫描电镜图分析 245.3.5稳定运行工程整体效果分析 266结论 26致谢 28参考文献 291引言中国经过几千年的文化沉淀成就现在的泱泱大国，国际地位日益提升，同时如今的中国也是人口大国，全国人口数量一直位于世界榜首，在人口基数的前提下，中国人民每日用于吃穿用行的资源较为庞大。于是各式各样的服务行业在国内兴起，纺织印染工业产品作为其中之一服务项目成为我们的生活提供必不可缺的部分，纺织印染工业也作为中国具有优势的传统行业之一，千年的成长没有埋落在历史的长河中，从古至今见证历史的演变，成为现今中国工业支柱之一。随着时代的发展，纺织印染工业在生活发展中的地位也越来越高，而其副产物印染废水也随之受到广大人群的关注，且在其处理方法和效果方面的竞争越发激烈，逐渐成为现今废水处理方面的热点话题之一。2印染废水纺织印染工业作为服务行业在为人民提供方便的同时也避免不了其副产物印染废水的产生。印染废水又称染整废水，是以棉、麻产品后加工、化学纤维及其混纺产品染色为主的企业在生产工序过程中排出的废水，根据来源的工序段不同主要分为8类[1]：退浆废水：水量小，但污染物浓度较高，废水中主要含有浆料及其分解物、纤维素、酶及酶类污染物[2]，SS较高，pH值12左右。煮炼废水：水量较大，有机污染物浓度高，废水中的主要成分有油脂、碱、表面活性剂和含氮化合物等，废水中的COD和BOD浓度达到数千毫克每升。漂白废水：水量大，废水中的主要含有漂白剂、少量醋酸、硫代硫酸钠等丝光废水：喊碱量高，NaOH含量在3-5%，并通过蒸发浓缩回收，最终的出水COD、BOD、SS均较高。染色废水：水质变化大，含有有毒物质、有机染料、表面活性剂等污染物，呈碱性，色度高，可生化性较差。印花废水：废水中含有大量浆料，BOD和COD浓度高。整理工序废水：水量少，废水中主要含有纤维屑、树脂、甲醛和浆料。碱减量废水：碱减量废水是涤纶仿真丝碱减量工序产生，主要是涤纶水解产物对苯二甲酸、乙二醇等有机污染物，其中对苯二甲酸含量高达75%，pH值一般超过12，CODcr可达到数万。碱减废水中的高分子有机物和部分染料难生物降解，属于高浓度难降解有机废水[3]。印染废水成分复杂，其水量大，污染物组分多且含量高、水质变化大、色度深、化学需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）均较高等特点，属于难处理工业废水之一。其废水排放量位于全国工业企业废水排放量的第4位，目前的工业技术每印染加工1t纺织品耗水100~200t，其中80%~90%成为废水。据不完全统计，我国印染废水排放量约400万t，约占整个工业废水排放的35%[4]。由此可见印染废水在我国污染废水中的比重之大，如若放任印染废水直接排放进入环境当中会直接污染水体，若是如此那么本是在水资源稀缺的基础上更是雪上加霜，直接危害到人民的生产发展。因此对于印染废水我们不能报以侥幸心理，要实实在在的落实如何处理，怎么处理好以达到不危害环境的地步，同时想出方法回收印染废水中的资源变废为宝，进一步推动资源循环，实现可持续发展。3印染废水处理工艺印染废水由于其污染物的特性，在国际上属于难处理废水之一，因此在工艺的选择上，处理印染废水需满足几点要求：经济实用，出水质量好、可适应大流量处理，对废水中各类污染物成分均有良好的去除效果。经过国内外多年的研究处理印染废水的工艺方法主要可分物理法、化学法、生物法（活性污泥法）。3.1物理法物理法即是采用物理、机械的方法去除印染废水中的大部分悬浮性固体污染物，主要可分为吸附法、膜分离技术、磁分离技术、萃取技术等技术方法。3.1.1吸附法吸附法是物理处理方法中运用最多的方法，其操作简便、工艺简单，利用多孔性物质如活性炭、活性黏土及粉煤灰等物质，与印染废水混合将废水中的分子量大、非极性的染料和助剂等污染物质吸附至表面，经过固液分离去除污染物，且吸附剂的比表面积越高吸附效果越好。吸附剂的选择主要依靠吸附再生性和吸附剂的亲和性，目前由于印染废水水质的变化，运用传统的活性炭吸附剂不能有效去除水中的胶体疏水性物质，通过近年来的研究，开发新型吸附剂对于我们来说是重中之重。胡文伟等[5]用“流炭法”取代混凝沉淀处理经过生化处理后的印染废水，当进水CODcr约为100mg/L、色度64倍，活性炭溶液中含有6g活性炭，充分反应30min，静置1h后测的，COD和色度去除率分别为57%，87%，减少污泥产生量的同时还使废水达到排放要求。3.1.2膜分离技术膜分离技术主要通过孔径筛分作用达到分离、净化的目的，是近几十年的新兴技术，具有能耗低、操作简单、无污染、分离效率高等优点，但其最大的优点为膜分离技术能去除水中污染物的同时分离出印染废水中的无机盐降低色度，但是在实际运用中膜容易被污染和堵塞，从而增加了投入成本。膜分离滤膜按照孔径的大小可分为反渗透、纳滤、超滤、微滤。刘梅红[6]运用纳滤膜技术处理印染废水，采用复合纳滤膜，在进水CODcr为520mg/L、色度380倍、pH为6-8、无机盐含量为1065mg/L，滤膜操作压力0.6-1.6Mpa、进料流量20-60L/h、试验温度20-30℃的条件下，对于废水中的COD去除率可达到98%以上，色度去除率几乎为100%，且膜稳定性好、可再生。膜分离技术属于一种清洁生产工艺，具有良好的环境效益，但就膜技术的局限性，研究新型膜材料，提高膜的性能以求降低投入成本是现今膜分离法被广泛应用的关键，需在现在的基础之上更加深入研究发展。3.1.3磁分离技术磁分离技术是依靠磁场对不同污染物进行吸附，分离等作用降低废水中的污染含量，当废水中存在不含磁性的污染物时，通常会向废水中投加磁种助以达到去除效果。孙正滨等[7]选择超导磁分离污水处理工艺，在常温下合成磁种为聚合物包裹Fe3O4磁性纳米粒子，在进水COD为960mg/L，加入磁种后的废水超声波震荡2h后，COD下降至350mg/L，去除率为63.5%，结果显示聚合物包裹Fe3O4磁性纳米粒子能够有效去除印染厂废水中的污染物。3.1.4萃取法萃取法是利用相似相溶原理，有机物在水中和有机溶剂中的溶解度差异，通过有机溶剂将水中的有机物萃取出来，再将萃取剂和污染物分离可循环使用萃取剂能够有效的节约投加成本。但同时由于萃取剂在处理过程中会存在少量溶解入水中，对处理后的废水不能达标排放，因此运用萃取法处理废水后需要结合其他方法进一步处理[8]。3.2化学法化学法主要是依据化学反应的原理及方法来分离回收废水中的污染物或改变废水的性质，对废水进行无害化处理的方法[9]。主要可分为氧化法、还原法、电化学法、光化学法、混凝法。3.2.1氧化法氧化法是利用KMnO4、ClO2、O3、芬顿试剂等强氧化剂，使材料分子中发色基团的不饱和键被氧化断开，形成小分子量的有机物或无机物，是目前较为成熟的印染废水处理方法。李昊[10]利用臭氧对印染废水进行二级生化处理，CODcr、色度去除率分别达到75%和85%，进行深度处理时，臭氧通气30min、进气流量为2.5L/min、进气臭氧质量浓度为12.5mg/L，反应30min后，废水的COD去除率为40%，色度去除率大于95%。薛懂等[11]利用絮凝芬顿法在最佳条件下对染袜厂的红蓝印染废水处理。在红，蓝印染废水进水COD分别为1200mg/L和65mg/L、pH值为4.0、双氧水投加量为4mL、硫酸亚铁投加量为300mg/L条件下，反应30min后，经氧化处理的印染蓝废水中的COD去除率大于80%，色度去除率大于95%；经氧化处理的印染红废水中的COD去除率高于91%，脱色率达到99.6%以上。芬顿试剂在氧化法中应用相当广泛，其在废水处理过程中除了具有氧化作用外，还兼性混凝作用，脱色效率高，便于与其他方法组合使用，因此其实用性较强[12]。3.2.2还原法还原法主要是利用机械铁屑，成本价低且拥有以废制废的效果。储金宇等[13]研究利用铁屑降解高浓度白坯布的退浆和染色废水，在进水CODcr为1400mg/L、色度3000倍、pH值为5、铁碳质量比为2:1、曝气量为0.4L/min，以不溶性活性炭电极反应60min后，色度的去除率达到98%以上，CODcr去除率达到66%，有效提高了印染废水的可生化性，但对于进水CODcr浓度高的印染废水，然需要后续处理才能达标。3.2.3电化学法电化学法是直接或间接利用电解作用，将水中的污染物质去除或把有毒物质转化为无毒或低毒物质，具有设备小、占地少、运行管理简单、COD去除率高、脱色效果好等优点。根据电极反应方式可划分为，电絮凝、电气浮法、内电解法、电催化氧化法和高压脉冲电解法[14]。李然等[15]采用简形电极对染料溶液和工业印染废水进行电化学脱色试验，处理后的废水脱色率达到97%。蒲柳等[16]利用二维电催化装置，对比了电催化氧化法、臭氧氧化法和电极催化+臭氧氧化组合法处理工业印染废水，废水置于二维电催化装置中，电流调节为1.2A，通入臭氧浓度47mg/L，废水COD为2215mg/L。结果表明，经4h反应后，电化学与臭氧结合处理的方法处理印染废水具有最好的降解效果，处理后的废水COD去除率达到61.76%。3.2.4光化学氧化法光化学氧化法是利用紫外光和可见光，通过催化剂氧化能有效的破坏大多数生物难降解的有机污染物，能将有机物完全氧化成简单的无机物，该方法工业简单、氧化能力强、节约能源、反应速度快、等优点，但是在高浓度印染废水中对废水的处理效果相对较低，不适用于高浓度废水。光化学氧化可分为光分解、光敏化氧化、光激发氧化和光催化氧化四种[17]，目前研究应用较多的是光催化氧化法。光化学氧化法在近20多年来得到迅速发展，具有广泛的应用前景，是当今印染废水处理方法中的热点话题之一。赵立杰等[18]研究使用TiO2膜光电催化氧化法降解印染废水，在电流密度为20mA/cm2、pH值为4、光照距离为8cm的条件下，降解初始浓度100mg/L活性蓝染料模拟印染废水，COD为723mg/L，2.5h时COD的去除率为88.4%，色度去除率为93%。结果表明光电催化氧化法的活性蓝染料溶液降解率高于电极氧化和光催化法，证明电化学和光催化之间在反应是具有协同效应。王光友等[19]采用石墨烯为新型催化剂，在石墨烯投加量为2.68mg、溶液pH为12、废水初始浓度为19.34mg/L下，亚甲基蓝降解率达到100%。3.2.5混凝法混凝法是在废水中加入混凝剂，使污染物等胶粒与混凝剂发生水解、聚合等化学反应生成的产物发生静电中和、吸附架桥和网捕等作用，生产絮状体沉降而被去除。在实际应用中混凝剂价格便宜、操作简单在废水预处理中起到绝大作用。陈建琴等[20]以甲醛、二氰胺为主要材料氯化铵为催化剂研制成SDF阳离子絮凝剂，模拟印染废水活性红和活性翠兰进水CODcr和色度分别为675mg/L和640倍，800mg/L和512倍，在pH为6.0-8.0，絮凝剂用量在150-250mg/之间时，印染废水的脱色率和CODcr去除率超过95%和75%。吴伟等[21]研究聚合氯化铝混凝剂处理印染废水，在进水COD为92.0-112.0mg/L时，混凝剂PAC加入量为160mg/L时，COD的去除率平均可达到34.6%。3.3生物法（活性污泥法）生物法主要是利用微生物和细菌，通过一系列生命活动，将废水中的有机物降解为简单的无机物或转化为各种营养物质，以达到降解水中的可溶性有机物浓度的方法，在工业处理方法中属于主流手段处理各类工业废水。生物法具有运行成本低，处理环境稳定、易培养、适应性强等优点，能够有效的降低印染废水中的有机污染物和降低部分废水色度。用于印染废水的生物处理方法有分为厌氧生物法、好氧生物法、好氧-厌氧组合工艺。3.3.1厌氧生物法厌氧生物法是在没有分子氧及化合态氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。包括升流式厌氧污泥床法（UASB）、厌氧流化床、厌氧生物滤池和厌氧接触法。在厌氧生物处理过程中，有机物的转换分为三部分：一部分转化为甲烷；一部分被分解为二氧化碳、水、氨、硫化氢等无机物；少量有机物被转化、合成为新的细胞物质。厌氧处理技术是现阶段主流能从高浓度有机物中涉取能源与能量的生化降解技术，在进行厌氧处理过程中将污染物从液态转化为无害的气态（CH4、CO2、H2）并进一步回收利用。厌氧生物法具有容积负荷高、剩余污泥少、能耗低等优点在处理工业废水中而得到广泛的应用。3.3.2好氧生物法好氧生物法是好氧微生物在存在游离氧的条件下，微生物以废水中的以胶体或溶解性的有机物作为营养源，逐步降解、稳定处理达到无害化的要求的方法，具有应该范围广、易调节pH值、BOD5去除率高等优点，但是在运用好氧生物法时，废水中的污染物可生化性需达到要求，否则影响处理效率，且在曝气池中易生产丝状菌使污泥漂浮，影响后续沉淀泥水分离。好氧生物法包括好氧活性污泥法和生物膜法。好氧性污泥法是向废水中通入空气，在有氧条件下好氧微生物及兼氧微生物利用废水中的营养物质进行生长繁殖而降低废水中有机污染物浓度；生物膜法是微生物附着于填料上生长、繁殖，在填料上形成膜状生物污泥。常用的生物膜法可分为，生物转盘、生物接触氧化法和生物滤池。3.3.3．好氧-厌氧组合工艺好氧-厌氧组合工艺是由于印染废水水质复杂多样，在仅使用好氧生物法时，只能处理废水中部分易降解有机物，无法有效降低色度，出水难以达到排放标准；厌氧生物技术能够有效去除高浓度有机印染废水，且容积负荷高、抗冲击性强，但是印染废水COD和色度基数大，处理后的废水仍难以达到排放标准[22]。根据张鹏翔[23]、王洋涛[24]等的研究综述，厌氧-好氧生物组合处理工艺的厌氧段采用水解酸化，将大分子有机物染物开环断链，转化为为小分子污染物，增加废水BC比，提高废水生化性。故利用好氧-厌氧组合工艺结合两者优点能对印染废水更有效的处理，最终达标排放。郑慧等[25]利用厌氧-好氧技术结合移动床膜生物反应器（MBR）处理偶氮染料废水，当水力停留时间10h、光照12h/d、处理温度为常温、生物转盘色度去除率达到88%、COD去除率达到77%，总色度去除率达到95%、总COD去除率为92%。COD去除率高、SS稳定、抗冲击负荷能力强。卢江涛等[26]采用厌氧水解-好氧工艺处理印染废水，水样进水COD为796.8mg/L，pH=11，色度800倍，厌氧处理8-10h，好氧护理6-8h，COD总去除率达到87.6%，色度总去除率达到98%。综上所诉，经过几十年的研究进步，现阶段人们对印染废水有着诸多方法去除废水中的污染物，以达到印染废水不危害环境，不影响人类健康，无害化的目的。但事无绝对，再好的处理方法也可能会存在微小的漏洞而无法做到最完美的形态。如吸附法操作简单，但吸附剂的再生性较差、处理废水量较小；电化学氧化还原法处理BOD5、COD的效果较好，但在投入的成本很高，能耗较大，电极材料难以制作；厌氧生物法COD去除率高、停留时间短，但微生物菌种驯化时间长且受到废水环境影响较大。于此可见每个方法都有一定的优点和缺点，仅仅使用单一的方法处理印染废水都无法达到标准排放，所以将多种方法结合形成组合工艺，以优补缺将多种处理方法结合相互协调以达到印染废水处理达标排放的目的是一新的方向去实现印染废水无害化。而经过国内外多年的研究发展，物化生联合组合工艺已较为成熟并得到广泛的应用。郭冀峰等[27]研究了偶氮染料废水使用物化－生物膜联合法处理实验，在混凝剂投加量为100mg/L，水解酸化池、接触氧化池、曝气生物滤池的水力停留时间分别在8、9、5h时，结果表明脱色率达到95%，COD去除率达到97%。丁春生等[28]采用混凝沉淀－水解酸化－好氧工艺处理印染废水，在进水COD为1000mg/L、色度为400倍、pH值为7-9条件下，处理后水中CODcr平均去除率达到81.2%，色度平均去除率为83.3%。陶星名等[29]采用水解酸化池-厌氧/好氧池-曝气生物滤池联合处理工艺，改进杭州某纺织印染企业废水处理系统，当进水COD、色度、SS平均为1580mg/L、359倍750mg/L时，去除率分别为97.4%、95.4%、98.4%，出水水质达到该印染企业回用要求。王相晶[30]等采用絮凝-水解酸化-好氧组合工艺处理企业印染废水，当进水平均COD，BOD5，色度分别为2195mg/L，485mg/L，521倍时，其去除率分别达到95.6%，96.9%，92.3%，出水符合纺织染整行业一级排放标准。4工艺流程，实验材料及方法4.1工艺处理流程简介某地印染厂污水处理运用调节-气浮-UASB-A2O-臭氧池-活性炭过滤工艺处理印染废水，处理工艺流程简易图如图4-1所示。该印染废水的水质复杂，进水图4-1处理工艺流程图COD、BOD5浓度大、色度高、碱度大等特点。为实现达标排放目的，综合印染废水的水质特性，该废水处理工艺可分为预处理阶段，生化处理阶段，深度处理阶段，污泥处理阶段。该工程处理印染废水后的各项指标均根据《纺织染整工业水污染物排放标准（GB4287-2012）》排放。4.1.1预处理阶段印染废水在产生及收集过程中，会混入一定量的悬浮物质和乳化油等污染物，因此不能直接进行生化处理。废水汇集装有粗细格栅的调节池，能有效去除大颗粒的固体悬浮物，并调节水质、水量，通过提升泵进入中和池中将pH调节至中性，在气浮装置里投加混凝剂、助凝剂，充分反应后进行固液分离，经过气浮后的废水可直接排入UASB装置进行后续的生化处理。4.1.2生化处理阶段经过预处理后的印染废水可生化性较差，废水中的高分子有机物无法直接被微生物利用降解，所以在进入A2O单元前先将废水通入UASB装置，在厌氧微生物的作用下将高分子有机物水解低分子有机物甲烷、乙酸等，有效提高了废水的可生化性，同时也去除部分COD和BOD5。UASB出水经过沉淀后进入A2O处理单元进行生物脱氮除磷。在厌氧池中聚磷菌吸收低级脂肪酸而释放磷；缺氧池中，反硝化菌将混合回流液中的硝酸盐通过反硝化作用，将硝酸盐转化成氮气排入大气中，达到良好的脱氮效果；好氧池中，硝化菌利用废水中的氨氮及含氮有机物通过硝化作用，转化为硝酸盐，聚磷菌在好氧条件下超量吸收磷，并通过剩余污泥排放去除磷。4.1.3深度处理阶段印染废水中含有大量难回收的染料，色度的基数非常大，仅依靠预处理和生化处理还不能有效降低色度。将二沉池的出水通入滤池中加入混凝剂和进一步去除水中悬浮物质，再通入臭氧进行深度脱色后达标排放。部分废水由提升泵提升进入活性炭滤池中吸附处理后回收利用。4.1.4污泥处理阶段将气浮装置，二沉池和滤池产生的污泥进行浓缩处理后，含水率为95%以上，体积较大，需进一步干燥处理，充分脱水后，使剩余污泥能当成固态废物处理，并通过车辆运送定期外运减少污泥堆积。4.2实验材料4.2.1实验仪器实验仪器如表4-1所示。表4-1实验仪器及生产厂家仪器生产厂家Spectrumlab分光光度计上海分析仪器总厂XMTA-8000温控器余姚亚泰仪表有限公司压力蒸汽灭菌器山东新华医疗器械有限公司XSP-2C光学显微镜江西凤凰光学金诺电子日平余姚市金诺日平仪器有限公司上海雷磁pH检测仪上海仪电科学仪器股份有限公司COD恒温加热器青岛金仕远电子科技有限公司4.2.2实验试剂实验试剂如表4-2所示。表4-2COD、氨氮、色度检测实验药剂及纯度药剂纯度98%浓硫酸AR重铬酸钾标准溶液（0.8mg/L）AR硫酸银粉末AR硫酸亚铁铵粉末AR硫酸汞晶体AR纳氏试剂（氢氧化钾粉末、碘化钾粉末、二氧化汞粉末）AR氧化镁粉末AR酒石酸钾钠晶体AR氯铂酸钾粉末CP氯化钴粉末CP过硫酸钾粉末AR硝酸钾粉末AR4.2.3污泥来源厌氧污泥及好氧污泥均来自于当地污水处理厂，改污水处理厂采用水解酸化-活性污泥工艺处理生活废水，目前水解酸化池COD去除率约25-30%，污泥沉降55-65，MLSS为12000-16000mg/L出水达标率99%以上。好氧污泥处理效率较高，出水COD去除率约为80-90%，污泥沉降45，MLSS为2800-14000mg/L。4.3厂区介绍厂区由办公区、车间、食堂、污水处理厂等区域组成，为该县纺织染整加工中心。厂区污水处理厂由格栅、集水井泵房、物化调节池、气浮池、UASB装置、生化池、臭氧池、活性炭过滤池、污泥加压设备、中控室、办公区及化验室组成。主要构筑物尺寸等设计参数见表4-3。表4-3主要构筑物参数构筑物项目数值集水井泵房规格（长×宽×高）17.5m×6m×3.2m提升泵房规格（长×宽×高）17.5m×6m×5.3m物化调节池规格（长×宽×高）25m×25m×6m总容积3750m3UASB装置规格（长×宽×高）25m×23m×15m总容积8625m3A2O池规格（长×宽×高）22m×19m×6m22m×19m×6m39m×37m×6m总容积13674m3污泥浓缩池规格（长×宽×高）10m×5m×6m总容积300m34.4工艺运行时间简介总实验时间为74日，在整个时间段里分污泥驯化期与稳定运行期两部分进行。其中1-34日为污泥驯化阶段，主要工作为污泥驯化、负荷提升；35-74日稳定运行期，每隔2日检测一次稳定运行下UASB装置、A2O池、臭氧池及活性炭过滤池的运行指标和去除效果，并对结果进行分析。4.5实验设计方案在污泥驯化阶段，采用连续进水方法，稀释进水方案，逐渐提升污泥的有机负荷，在驯化期内，每日对UASB装置和A2O池进出水检测COD，并计算去除效果，发现问题后及时分析并探讨解决方案。对污泥进行扫描电镜拍照，分析污泥菌胶团的情况和微生物种类。待出水趋于稳定后进入后期稳定运行阶段。在稳定运行期，检测UASB装置、A2O池、臭氧池及活性炭过滤池的COD、氨氮、色度变化情况，经结果分析出水是否达标。检测方法如表4-4所示。表4-4项目测定方法项目Projects方法MethodspHpH检测仪检测色度铂钴比色法氨氮纳氏试剂分光光度法化学需氧量重铬酸盐法SVMLSS沉降法称重法5工程运行效果5.1污泥驯化过程5.1.1UASB污泥驯化UASB（上流式厌氧污泥床）厌氧污泥驯化阶段时采用连续进水方式。将经过调节，气浮池后的废水pH控制在7.0-7.5，水温26℃左右，进水流量测得170m3/h，UASB装置水力停留时间为48h，至UASB装置开始出水后，进行负荷提升阶段，并每日检测UASB进水出水水质，发现异常状态时及时调整。负荷提升阶段采用连续进水方式，进水水质，水量pH等物化条件与驯化阶段相同。在1-10日，印染废水稀释4倍，11-20日印染废水稀释2倍，21-34日为经调节，气浮后的原印染废水试运行。在负荷提升阶段，印染废水的COD和稀释印染废水COD如图5-1所示。在整个污泥驯化期内印染废水的进水COD在3300-3600mg/L之间，进水连续稳定。在1-10日UASB装置稀释4倍进水，进水COD为840-900mg/L，11-20日稀释2倍进水，进水COD为1690-1800mg/L，，21-34日为原浓度进水，进水COD为3380-3550mg/L，在每个稀释倍数变化开始阶段的进水COD变化比较明显。负荷提升结束，装置进行稳定运行。图5-1UASB装置印染废水和稀释印染废水COD变化图5.1.2A2O池污泥驯化经过UASB装置进行生化处理后的废水引入A2O反应池，控制进水pH7.0-7.5之间，开启回流泵，设置回流比为200%。A2O的印染废水进水COD如图5-2所示。图5-2A2O印染废水和稀释2倍印染废水COD变化图在1-34日内，A2O的进水皆为UASB装置出水，同样在每个稀释倍数发生变化的开始阶段，进出水的COD均较高。经每日检测21日由于UASB装置进水为印染废水原水，进水COD较大，故21-27日出水COD较高，于是在废水引入A2O之前，将这几日的进水稀释2倍，避免由于水中COD浓度过高影响污泥驯化，在整个污泥驯化期间A2O池印染废水的进水COD在270-1000mg/L间。5.2污泥驯化过程效果分析5.2.1UASB装置COD去除效果化学需氧量（COD）是用于衡量水中有机污染物的量，根据国家印染废水排放标准，要求印染废水的出水COD在100mg/L以下，故选择测量水中的COD的去除率为衡量指标，通过分析印染废水的进出水COD变化表征污泥驯化程度。经过1-34日的驯化调试，UASB装置的进出水COD及COD去除率如图5-3所示。如图5-3UASB装置的进出水COD及COD去除率变化图由图可知，UASB装置的COD去除率为36.7-81.7%，在11日、21日的去除率呈现明显的骤降，经分析得，在11日、21日时由于印染废水的稀释倍数发生变化，微生物一时无法适应高浓度废水，不能有效去除有机污染物，且在每个稀释阶段的开始时期，COD的去除率都不高，但经过后期的连续稳定进水COD去除率逐渐提高无下降趋势。在从第29日开始COD去除率在80%上下浮动，由此可知在第29日UASB装置里的微生物已经驯化完成能够稳定运行，COD去除率的上下波动范围不大属正常现象。在负荷提升阶段，COD去除率变化规律正常，负荷提升顺利，UASB装置在整个过程中处于稳定状态。5.2.2A2O去除效果A2O池经引入UASB装置生化处理后的印染废水，经1-34日调试驯化后，进出水COD及COD去除率如图5-4所示。图5-4A2O池进出水COD及COD去除率变化图由图可知，在A2O池的COD去除率为38.9-85.2%，从每个阶段进水开始，COD的去除率都是逐渐升高，有着微小的波动，都属于正常范围内。而每个稀释阶段开始时，COD的去除率都有着明显的骤降，在第10日到11日时，去除率从82.4%骤降到39.0%，这是由于在UASB单元，稀释倍数发生改变，从而影响UASB出水进而使得A2O池的进水COD浓度较高，浓度突然增加，导致微生物无法瞬时适应高浓度废水，使得活性降低，去除效果存在骤降现象，但是经过后续的稳定进水去除率都逐渐升高。第21日时，经检测到UASB出水COD浓度过高时，采用2倍稀释进水，进水水质没有大幅度的浓度变化，故在21-27日COD的去除率都趋于稳定上升趋势，在28日由于没有稀释，进水COD浓度突然变大，COD的去除率有稍微的下降，但是后期的稳定进水恢复上升趋势，从第31日开始，COD的去除率都在80%左右，后面三日的稳定进水，去除率没有明显变化趋于稳定状态，说明A2O池的污泥已经驯化完成，可以稳定处理UASB装置的出水废水。5.3稳定运行效果分析5.3.1UASB稳定运行效果分析（1）COD去除效果分析经过34日的调试运行，UASB装置的污泥已经驯化完成，能够稳定处理经调节，气浮后的印染废水pH控制在7.0-7.5，水温26℃左右，进水流量170m3/h，水力停留时间48h，稳定运行40日后得到如图5-5所示。在稳定运行40日内，印染废水的进水COD稳定，浓度为3370-3550mg/L，COD的去除率于为80±4%，波动范围较小。结合污泥在驯化负荷提升的数据分析，表明在污泥驯化完成后，经物化条件不变的前提下UASB装置能够有效去除COD，且处理效果稳定，不存在骤降骤升现象，而废水经过UASB装置后，有效分解高分子量的有机物，提高废水的可生化性。图5-5UASB装置进出水COD及COD去除率变化图（2）色度去除效果分析色度是对水进行定量测定的指标，根据废水水质的特点，各类废水的排放标准各不相同，目前印染废水处理后的出水色度不高于80倍，废水回用色度低于25倍。进过40日的稳定运行，UASB装置的进出水色度及色度去除率如图5-6所示。运行期间，印染废水的进水色度稳定与1020-1220倍之间，色度的去除率为34.6-47.4%，色度的去除率较低最高仅有47.4%，出水的色度均达600倍以上，此结果验证了前文中说明，依靠单一的厌氧处理工艺处理印染废水虽然COD去除率较为客观，但是色度不能有效去除，远未达到标准排放，还需进一步处理降低色度。图5-6UASB装置进出水色度及色度去除率变化图5.3.2A2O池稳定运行效果分析（1）COD去除效果分析A2O池经过40日稳定运行后，进出水COD及COD去除率如图5-7所示。图5-7A2O池进出水COD及COD去除率变化图由图可得，经过前UASB单元处理后的废水，可生化性大大提高，经过A2O池处理后的废水出水COD为100mg/左右，COD的去除率达到82%，最高达到了89%，在进水水质稳定未受其他因素影响时，能够稳定处理进水COD为570-800mg/L的印染废水，且出水COD均远低于国家限值，可以达标排放。（2）色度去除效果分析A2O池经过40日稳定运行，进出水色度及色度去除率如图5-8所示。经UASB5-8A2O池进出水色度及色度去除率变化图处理后的废水色度去除率较低，导致A2O池进水色度偏高，由图5-8所示，进水的色度为590-720倍，出水为190-320倍，去除率相对UASB较高为51.6-70.6%，可见运用组合工艺在色度的去除效果要好于单一处理工艺。而国家印染废水排放的限值为80倍以下，经过A2O池生物处理后的废水色度效果虽较好，但由于进水色度基数大，出水的色度也高于标准排放限值，无法将生物处理后的废水直接排放，还需臭氧工艺降低废水色度。（3）氨氮去除效果分析在A2O池中，有缺氧-好氧结构，故在A2O池内发生硝化-反硝化反应，氨氮在好氧环境中通过硝化反应转化为硝态氮，硝态氮在缺氧条件下通过反硝化作用生成氮气直接排入大气中。根据国家印染废水排放标准，氨氮的的排水浓度低于20mg/L。经过40日的稳定运行，A2O池中的氨氮变化情况如图5-9所示。图5-9A2O池进出水氨氮及氨氮去除率变化图在印染废水进水稳定，进水氨氮含量为29-38mg/L，经过A2O脱氮除磷后的废水氨氮含量均在5mg/L以下，去除率达到90%以上，在氨氮浓度限量内可达标排放，且低于国家印染废水限值。（4）好氧池污泥沉降好氧污泥沉降表示着活性污泥的活性及生长状况，在稳定运行时需对污泥进行观测，通过观察污泥的沉降性确保污泥正常发育。据陈宝等[31]对活性污泥的研究，良好的活性污泥呈棕褐色或褐色，呈絮状或绒状，沉降性在30-50，MLSS在3000-4000mg/L之间。在稳定运行时，污泥沉降实物图如图5-10所示。污泥的沉降性在40%左右，偶有超过50情况发生，由于污泥存在少许上浮及膨胀现象，针对该情况，及时调整并打捞浮沫，对出水影响较小。经称量法测定MLSS在3400-4000mg/L范围内，整体保持平稳，稳定运行污泥活性良好。图5-10稳定运行好氧池活性污泥沉降实物图5.3.3臭氧池脱色效果分析稳定运行40日后，经UASB和A2O池的印染废水出水色度仍远高于印染废水色度排放限值，后将处理后的废水通过提升泵引入臭氧池中，经臭氧氧化脱色结果如图5-11、5-12所示。如图可得，臭氧池进水色度为198-320倍，臭氧通气40min、进气流量为3L/min，经过臭氧氧化后的废水出水色度约为55倍低于80倍排放限值，去除率达73%以上，达到排放要求。但对于回用水要求低于25倍，即臭氧脱色后的废水只满足排放标准，不能进行回收利用，需后续活性炭过滤后的废水色度方能用于回用。在图5-12中，臭氧脱色前量筒内废水的颜色呈淡黄色，不透明，可直观的看出生物处理后的废水色度不达标；脱色后量筒内废水色度低呈现透明状，与脱色前形成鲜明对比，更直观的体现出臭氧脱色效果好。图5-11臭氧池进出水色度及色度去除率变化图图5-12臭氧脱色前后色度变化实图5.3.4活性炭过滤池脱色分析活性炭滤池仅引入40%左右的废水进行过滤回用，大部分废水经过臭氧脱色后直接排放。活性炭滤池利用多孔物质活性炭过滤臭氧池出水废水，经臭氧脱色后的废水色度达到排放标准，但出水的色度约为55倍高于回用水限值25倍的要求，经过40日的实验记录，活性炭过滤效果如图5-13、5-14所示。活性炭滤池进水色度约为55倍，出水均低于25倍，去除率为52.4-66.0%，达到回用水标准，且如实物图所示，出水透明色度低，肉眼无法看出水中颜色变化。图5-13活性炭滤池进出水色度及色度去除率变化图图5-14活性炭过滤后废水色度实图5.3.5污泥扫描电镜图分析扫描电镜主要体现在污泥微观观测，在观测前需要一系列的预处理。预处理过程包括：取出一定量的污泥，用蒸馏水冲洗过后，加入2.5%戊二醛后放入4℃冰箱固定1.5h，固定完成后离心倒出上清液，用0.1mol/L的磷酸缓冲液冲洗3遍，后分别用50%、70%、90%和污水乙醇进行梯度脱水10min，反复3遍并离心。脱水后的样品用体积比为1:1的乙醇和乙酸异戊酯混合液置换15min，后用100%乙酸异戊酯置换。置换完成后的样品完全干燥后，研碎使用扫描电镜观察拍照。UASB装置与A2O好氧池污泥驯化期和稳定运行期扫描电镜如图5-15、5-16、所示。baba图5-15UASB装置污泥驯化期（a）和稳定运行期（b）扫描电镜图dcdc图5-16A2O装置污泥驯化期（c）和稳定运行期（d）扫描电镜图由图5-15（a）和5-16（c）可知，在污泥驯化期的污泥形成分离、不规则、微生物细胞结构松垮、连接薄弱粗糙，这样的结构对于外界因素的改变相当敏感。在负荷提升阶段时，每个阶段开始时的稀释倍数不同，在刚开始进水处理，出水后的COD去除率都存在骤降现象，就是由于这松垮结构，在水质浓度变化时，污泥结构变化，微生物代谢速率降低导致出水COD效果不好。由图5-15（b）和5-16（d）所示，稳定运行期污泥有着规整、压实的结构，微生物紧密聚合连接，耐高浓度有机负荷，在连续进水下稳定代谢生长，出水COD、氨氮去除率高且稳定。5.3.5稳定运行工程整体效果分析整个处理工程包括调节-气浮-UASB-A2O-臭氧池-活性炭过滤工艺，在工艺流程上，调节池和气浮装置不受后单元污泥是否驯化影响，也不影响后续污泥驯化，在整个试验中仅控制进水水质，pH、温度不变。在整套工程稳定处理中，COD总均去除率为99.5%，氨氮总均去除率为94.2%，色度总均去除率为98.0%，总体水质达到排放标准。在UASB处理单元，COD的去除率于为80%左右，有效降低了废水中的COD，且在厌氧条件下将高分子有机物分解为小分子有机物，大大提高了废水的可生化性。在A2O单元，COD的去除率达到82%，出水COD为100mg/左右，但是印染废水在经过UASN装置和A2O后的出水色度远高于标准限值，厌氧/好氧生物处理对于废水进水色度基数大时，去除效果不高，不能有效降低废水的色度，还需要后续工艺脱色后方可排放。综上可得，UASB装置和A2O池的污泥驯化完成后，在进水pH7.0-7.5，水温26℃左右，稳定进水的条件下，经处理后的废水除色度外，其他相关指标均达到《纺织染整工业水污染物排放标准（GB4287-2012）》标准，废水经臭氧脱色与活性炭过滤后的废水色度同样达到排放标准和回用水标准。6结论印染废水由于其水质、水量特点一直都是国内外废水处理研究的热点话题，虽然现阶段有许多方法处理印染废水，但每个方法都有其优缺点，都无法完美处理印染废水。而经过多年的研究仅靠单一的方法无法达到排放标准，且随着现代工业的发展，印染废水的水质更加复杂，故任需致力于方法结合形成组合工艺以求更加高效处理印染废水。该工程结果表明，运用调节-气浮-UASB-A2O-臭氧池-活性炭过滤工艺处理印染废水，当进水稳定时，工程处理效果稳定，出水COD、氨氮和色度的去除率都较高，出水经后续处理后的污染物COD<60mg/L，氨氮<5mg/L，色度在62倍以下均低于《纺织染整工业水污染物排放标准（GB4287-2012）》，达到标准排放，经活性炭池过滤后的出水色度低于25倍，达到回用水标准。事实情况表明随着科学的进步，印染废水的处理工艺技术必将更完善，实现投资更小运行费用，低能耗、操作简单，也给我们致力于更加高效处理印染废水带来新希望、新方向，对治理水体污染，保护水环境具有非常重要的意义。致谢通过74日的调试，调节