兼氧-好氧-混凝處理印染生活綜合廢水

兼氧-好氧-混凝處理印染生活綜合廢水

摘要：采用水解酸化-活性污泥-物化工藝聯(lián)合處理含堿減量印染生活綜合污水，采取預(yù)曝氣、污泥回流和分級沉淀等措施，CODcr去除率約為89.1%，脫色效果可達(dá)到86%，最終出水水質(zhì)達(dá)到《紡織染整工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-92）中規(guī)定的二級排放標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)行結(jié)果表明：該工藝具有耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，剩余污泥量少，難降解有機(jī)物去除率高等優(yōu)點(diǎn)，在含堿減量印染廢水處理中具有實(shí)用性。

關(guān)鍵字：印染廢水水解酸化活性污泥剩余污泥減量化浙江紹興污水處理廠的廢水由生活污水和工業(yè)廢水組成，其中印染廢水占80%，印染廢水中堿減量廢水占10%；印染/生活混合污水的CODcr、色度等主要來源于印染、印花過程中使用的染料、顏料助劑等。染料以分散染料為主，占總用量的50%以上；另外還有大量的陽離子染料，硫化染料、活性染料和其他染料。從總體上看，混合污水CODcr濃度高、色度深、堿性強(qiáng)、可生化性差等特點(diǎn)。據(jù)此，采取以“水解酸化-活性污泥法”為主的工藝路線并加以改良，同時輔以必要的預(yù)處理和后續(xù)處理手段并獲得成功。出水達(dá)到文獻(xiàn)[1]中規(guī)定的二級排放標(biāo)準(zhǔn)。1廢水水量及水質(zhì)參數(shù)廢水主要來源于紹興部分接管印染廠、城市污水及堿減量廢水預(yù)處理后的出水。水量為3×104t/d，其主要水質(zhì)指標(biāo)見表1。水質(zhì)在一天內(nèi)的變化情況見圖1，水質(zhì)隨季節(jié)變化規(guī)律見圖2。從圖1可以看出，一天內(nèi)CODcr峰值(接近2000mg/L)出現(xiàn)于早上5～9時和晚上9～12時，CODCr谷值(接近1300mg/L)出現(xiàn)于下午2時左右，水質(zhì)晝夜變化幅度高達(dá)700mg/L；從圖2可看出，3~5月份為印染廢水堿減量生產(chǎn)旺季，平均CODCr濃度較高，大于1500mg/L；6月份為梅雨季節(jié)，平均CODCr濃度降至1500mg/L以下；2月份為農(nóng)歷春節(jié)，[CODCr]波動最大。表1

主要水質(zhì)指標(biāo)及排放標(biāo)準(zhǔn)

項目pH值[CODcr]//mg.L--1[BOD5]/mmg.L-11[SS]/mg..L-1[NH3-N]//mg.L--1色度(倍)進(jìn)水9～121200～18000400～600300～40015～30400～550排放標(biāo)準(zhǔn)6～918040100≤25802工藝流程根據(jù)該廠廢水水質(zhì)特性，設(shè)計如下的工藝流程見圖3。普通印染廢水、生活污水和經(jīng)預(yù)處理后的堿減量印染廢水經(jīng)各級泵站提升后進(jìn)入污水廠穩(wěn)流池，經(jīng)過自動格柵去除懸浮物，防止雜物堵塞提升泵，后入調(diào)節(jié)池進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)和水質(zhì)的均化，調(diào)節(jié)池安裝穿孔管曝氣系統(tǒng)，進(jìn)行預(yù)曝氣以均化水質(zhì)、氧化部分CODcr和吹脫硫化物，pH值大于11時加酸中和。調(diào)節(jié)池污水經(jīng)潛污泵提升至兼氧池水解酸化后經(jīng)過中沉池沉淀厭氧污泥后進(jìn)入曝氣池，兼氧池底鋪設(shè)穿孔曝氣系統(tǒng)，定期曝氣，防止池內(nèi)污泥淤積；池內(nèi)設(shè)置彈性填料，以利于世代周期長的兼氧微生物附著生長。曝氣池采用活性污泥法，其色度去除效率優(yōu)于接觸氧化池，采用離心風(fēng)機(jī)和微孔曝氣管供氣，以提高氧轉(zhuǎn)移效率、降低能耗和減少噪音污染。曝氣池出水?dāng)y帶的生物污泥經(jīng)二沉池沉淀后，出水進(jìn)入折板絮凝池，通過投加AL2(SO4)3和PAM進(jìn)一步去除殘余的懸浮物、色度和CODcr，出水達(dá)標(biāo)后流入排水泵房，排入曹娥江入?？?。其中厭氧污泥部分回流至兼氧池；好氧污泥部分回流至曝氣池，當(dāng)出現(xiàn)污泥膨脹時部分回流至兼氧池；剩余的污泥經(jīng)過污泥泵房提升至污泥濃縮池，濃縮后污泥經(jīng)過帶式壓濾機(jī)脫水后，泥渣外運(yùn)填埋。圖3廢水處理工藝流程圖3工藝特點(diǎn)分析3.1調(diào)節(jié)預(yù)曝氣由于來水來自多家印染廠和城市污水，因此水量水質(zhì)多變，預(yù)曝氣能有效地均化水質(zhì)。而且由于有的印染廠采用硫化染料，染色廢水中殘余的硫化染料和硫化助劑含量較高，硫化物對微生物有很強(qiáng)的抑制和毒害作用。硫化堿是強(qiáng)還原劑，如進(jìn)入曝氣池則大量消耗氧氣，可使溶解氧急劇下降[2]。因此采用預(yù)曝氣能有效地將硫化物氧化或吹脫除去。3.2水解酸化染料、助劑大多是高分子化合物，慢速生物降解有機(jī)物和難生物降解有機(jī)物所占比重較高，可生化性差，直接好氧生物處理對色度和難生物降解有機(jī)物的去除率不高，這是因為某些染料、中間產(chǎn)物和添加劑在單純好氧條件下分子結(jié)構(gòu)很難破壞，生物降解半衰期很長[3]；而嚴(yán)格意義上的厭氧生物處理對設(shè)備和環(huán)境的要求較高，因此采用兼氧水解酸化(Hydrolization)工藝，利用厭氧工藝的前兩段，即把反應(yīng)控制在第二階段之前，即第一階段水解；第二階段酸化；不進(jìn)入第三階段酸性衰退和第四階段甲烷化。圖1

CODcr日變化圖圖2

CODcr月變化圖水解工藝系統(tǒng)中的微生物主要是兼性微生物，它們在自然界中的數(shù)量較多，繁殖速度較快[4]。其主要作用是使難降解有機(jī)物及其發(fā)色基團(tuán)解體、被取代或裂解(降解)，從而降低廢水的色度，改善可生化處理性。即使不能直接降低廢水色度，由于分子結(jié)構(gòu)或發(fā)色基團(tuán)已發(fā)生變化，也可使其在好氧條件下容易被降解并脫色，降低后續(xù)生物處理的負(fù)荷，提高后續(xù)處理的穩(wěn)定性和效果[5]。同時水解產(chǎn)生的有機(jī)酸可以有效地中和部分堿度，將pH值降至10.5以下，這樣就省去了加酸調(diào)pH值的麻煩，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。3.3

分步沉淀在兼氧池的末端設(shè)置一中沉池，在曝氣池末端設(shè)置二沉池，將水解酸化產(chǎn)生的厭氧污泥和曝氣池產(chǎn)生的好氧污泥分開來。這樣兩種不同性質(zhì)的污泥嚴(yán)格分開，互不混雜，有利于各自回流及控制污泥膨脹。圖4

1-6月份CODcr去除圖圖51-6月份色度去除圖3.4污泥回流實(shí)行多級污泥回流是該工藝的一個重要特點(diǎn)。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，掛填料的水解酸化池主要利用填料上的生物相，液相中不需要維持較高的生物量。剩余污泥少，不需要回流一直被認(rèn)為是該法的主要優(yōu)點(diǎn)。但經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)提高水解酸化池內(nèi)污泥濃度，增加液相中的生物量，對于高濃度、高色度的印染廢水處理來說是有利的。通過污泥回流，一方面可以稀釋進(jìn)水濃度，增加有機(jī)物的吸附量；另一方面可以增大進(jìn)水端污泥濃度，降低污泥負(fù)荷，提高耐沖擊負(fù)荷的能力。另外，通過污泥回流可以延長污泥泥齡，增大世代時間長的厭氧微生物的停留時間，從而減少污泥排放量[6]。曝氣池采用活性污泥(ActivatedSludge)工藝,其用于印染廢水處理中比接觸氧化法的顯著優(yōu)點(diǎn)是脫色效果明顯，利用活性污泥巨大的比表面積和良好的吸附性能，發(fā)色基團(tuán)多是大分子有機(jī)物，易于被活性污泥吸附。而活性污泥法相對接觸氧化法的一個最大弊端是其會經(jīng)常出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象；出現(xiàn)這種現(xiàn)象的一個重要原因是絲狀菌大量增殖，而其高度松散的絮狀結(jié)構(gòu)使得污泥難以沉降，為解決此問題，二沉池污泥除了回流至曝氣池保證其污泥濃度外，把多余污泥部分回流至兼氧池，部分排至污泥濃縮池。好氧污泥回流至兼氧池，維持缺氧時間10h以上，可有效地抑制絲狀菌的生長，從而達(dá)到控制絲狀菌污泥膨脹的目的。對于嚴(yán)重有機(jī)負(fù)荷沖擊所致的污泥膨脹，厭氧控制比缺氧控制更有效。為使厭氧污泥與廢水充分反應(yīng)，在池底設(shè)置穿孔管曝氣系統(tǒng)，對兼氧池微量曝氣，既維持DO在低濃度水平，又達(dá)到混合攪拌的目的?？梢杂行г鲞M(jìn)水解酸化效果，減輕后續(xù)好氧處理負(fù)荷，打開發(fā)色基團(tuán)，脫色明顯，同時可以促進(jìn)好氧污泥厭氧消化，達(dá)到污泥減量化的目標(biāo)，大大減輕了污泥處理費(fèi)用。3.5物化處理經(jīng)過兼氧水解和好氧生化處理后的廢水，一般情況下，其pH值、CODcr及SS能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但色度常有超標(biāo)現(xiàn)象；且當(dāng)3～5月份，當(dāng)大量堿減量廢水進(jìn)入廢水處理廠時，往往生化系統(tǒng)負(fù)荷過高，為防止CODcr超標(biāo)，故在生化系統(tǒng)后端設(shè)置折板絮凝池，作為把關(guān)工藝，確保色度降至80倍以下和保障CODcr排放濃度。絮凝劑AL2(SO4)3與混凝劑PAM的復(fù)配使用能有效去除SS、CODcr、色度和降低藥劑用量。其中AL2(SO4)3投加量為300～500mg/L，PAM投加量為0.3～1.0mg/L。4系統(tǒng)運(yùn)行情況本系統(tǒng)從2001年8月份進(jìn)水開始調(diào)試，至2001年12月底，系統(tǒng)出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，但至2002年1月份后由于大量春節(jié)生活污水和堿減量廢水進(jìn)入，污泥發(fā)生大量膨脹現(xiàn)象，啟用好氧污泥部分回流至兼氧池工藝，有效抑制了污泥膨脹問題，出水逐漸好轉(zhuǎn)并趨于穩(wěn)定。經(jīng)過為期一年的運(yùn)試，得到紹興污水處理廠生化系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要控制參數(shù)為：①污泥濃度、沉降比和污泥指數(shù)厭氧池：[MLSS]=4～5g/L，污泥指數(shù)SVI=50～70，[MLVSS]/[MLSS]=0.6；曝氣池：[MLSS]=4～5g/L，SVI=100～150，[MLVSS]/MLSS=0.58②污泥齡：15~20d。③回流比：50~70%。④供風(fēng)量：12.03～14.44m3/1kgCOD。2002年1月份～2002年6月份部分運(yùn)行結(jié)果見圖4、圖5。原水水質(zhì)(平均)pH為11，色度500倍，CODcr為1545mg/L；處理后水質(zhì)(平均)pH為7.6，色度為70倍，CODcr為169mg/L；去除率CODcr為89.1%，脫色率為86%。5結(jié)果與討論(1)兼氧池的設(shè)置對于含堿減量印染廢水生化處理是相當(dāng)重要的，它既可較好地改善廢水的可生化性和降低pH值，為后續(xù)活性污泥法氧化提供了條件；又可有效地通過污泥回流至兼氧池來控制污泥膨脹問題和實(shí)現(xiàn)污泥減量的目的。(2)一年多來的運(yùn)行表明活性污泥法對印染/生活廢水的處理是有效的，其去除CODcr、色度效率高，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；但生化系統(tǒng)易發(fā)生絲狀菌污泥膨脹問題，根據(jù)絲狀菌對缺氧和厭氧環(huán)境敏感的特性，通過工藝調(diào)整可以有效地控制污泥膨脹。(3)印染/生活混合污水量與CODCr同步變化。這種“雙雙升高”造成污染負(fù)荷的大幅度變化，給污水處理廠的正常運(yùn)行帶來巨大困難，因此物化處理對出水達(dá)標(biāo)排放起到了關(guān)鍵性的作用。(4)硫酸鋁是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的混凝劑?，F(xiàn)場試驗表明，硫酸鋁的最佳投藥量為350~500mg/L，COD去除率在50%~68%之間，處理成本為0.21~0.3元/m3廢水。PAM與硫酸鋁的配合使用可以顯著提高出水水質(zhì)，減少硫酸鋁的用量。Treatmentofdyeingandsewagewastewaterbyanoxia-aerobe-coagulationtechnologyAbstract:Textileprintingdyeingwastewatercontainingalkali-minimizationdyeingwastewaterandmunicipalwastewateristreatedbyhydrolyticacidification-activatedsludge-coagulationprocess.Somestepssuchaspre-aeration,returnsludge,gradesedimentationandsoonhavebeentaken.TheCODcrremovalrateisabout89.1%,theefficiencyondecolourizationcanreach86%.TheendeffluentqualitymeetstherequirementofGrade2,DischargeStandardforContaminationofTextilePrintingandDyeingIndustry(GB4287-92).Therunningresultsshowthatitisofadvantageforlessresidualsludge,strongerimpactloadenduranceandhighremovalefficiencyonrefractoryorganisms,andithasapplicabilityinthetreatmentoftextileprintinganddyeingwastewatercontainsalkali-minimizationdyeingwastewater.Key-words：dyeingwastewater;hydrolysis-acidification;activatedsludge;excesssludge;reducingquantity[參考文獻(xiàn)][1]紡織染整工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.1992[2]龔銘祖.紡織工業(yè)廢水處理[M].北京:中國環(huán)