堿減量退漿廢水局部厭氧預(yù)處理工藝的選擇

堿減量退漿廢水局部厭氧預(yù)處理工藝的選擇

1染料及常用染料張家港益聯(lián)印染廠主要從事棉紡織布藝材料的染色和加工，年生產(chǎn)能力為5000萬元，2005年銷售收入1.7億元。常用染料有分散、酸性、活性、陽離子染料等,年使用量500t;主要助劑有液堿、防水劑、助染劑等,年使用量1200t。公司印染廢水情況見表1。1.1污染物排放標(biāo)準(zhǔn)按原廢水處理系統(tǒng)執(zhí)行尚不能達(dá)到《紡織工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287—1992)表1中I級標(biāo)準(zhǔn)(CODCr≤180mg/L)。本改造工程設(shè)計(jì)出水的主要水質(zhì)指標(biāo)見表2。2改造方案的確定2.1印染廢水的預(yù)處理經(jīng)測定,原水中堿堿量廢水的CODCr高達(dá)20000以上、pH值≈13;退漿廢水的CODCr高達(dá)15000、pH值≈12。經(jīng)熱水、冷水沖洗后,CODCr仍為3500～6500。這兩部分水量占全部印染廢水的10%左右,屬高濃度有機(jī)廢水。如果按照傳統(tǒng)方法,將它們與其它印染廢水混合處理,顯然不科學(xué),也不經(jīng)濟(jì)。改造時(shí)擬將其分流,進(jìn)行局部預(yù)處理(酸中和之后),然后再與其它印染廢水混合處理。本公司化纖染色所占比例較大,其印染廢水可生化性較差,僅依靠好氧生化工藝(如接觸氧化法或活性污泥法)處理,很難達(dá)到預(yù)期效果。如果在好氧生化工藝處理前進(jìn)行厭氧(兼氧)水解處理,可利用厭氧(兼氧)細(xì)菌降解能力強(qiáng)的特點(diǎn),將廢水中的大分子有機(jī)物(如化纖原料、活性染料等)轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物,將難降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易降解的物質(zhì),從而提高廢水的可生化性,可為后續(xù)好氧處理創(chuàng)造條件。對中高濃度印染廢水采用厭氧(兼氧)生化預(yù)處理,有利于去除色素(包括活性染料類)及有機(jī)污染物的毒性。鑒于物化預(yù)處理中投藥較多、污泥量大、成本高,若水中無機(jī)鹽(特別是Ca2+)濃度增加,后續(xù)曝氣池中組合填料上會出現(xiàn)板結(jié)并粘滿較硬的泥垢,使其比表面積大大降低,從而阻礙微生物膜的形成和脫落,降低了生化處理效果。因此,將先物化后生化的工藝路線改為厭氧(兼氧)-好氧生化工藝路線,運(yùn)用硝化和反硝化技術(shù)實(shí)現(xiàn)污泥的消化,可減少混凝劑用量,大大降低污泥產(chǎn)量和處理成本。2.2流程定義圖22.3處理技能的概念整個(gè)廢水處理過程分為五個(gè)單元。2.3.1濃度有機(jī)廢水的工藝流程該單元用于堿減量、退漿廢水的預(yù)處理,包括中和池、1#調(diào)節(jié)池和升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)池等。UASB反應(yīng)器是一種較好的處理高濃度有機(jī)廢水的方式,它集生化反應(yīng)、沉淀、沼氣收集于一體。其工作原理是,廢水從反應(yīng)器底部進(jìn)入,向上依次通過污泥床區(qū)和懸浮污泥區(qū)進(jìn)行生物降解反應(yīng),使廢水中的有機(jī)物濃度得以大幅度降低;最后進(jìn)入三相分離區(qū),通過三相分離器使氣、固、液三相得到有效分離;分離后的污泥可自行回流到污泥床區(qū),并使污泥床區(qū)保持很高的污泥濃度。UASB反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷率,在占地、運(yùn)行費(fèi)用和操作管理等方面都有一定的優(yōu)勢。2.3.2處理工藝、預(yù)處理前處理單元包括2#調(diào)節(jié)池、水解池、絮凝池和沉淀池等?；旌虾蟮膹U水在調(diào)節(jié)池中通過潛水?dāng)嚢杵鲾嚢?實(shí)現(xiàn)調(diào)質(zhì)、調(diào)勻和部分預(yù)處理作用;進(jìn)入水解池,通過潛水?dāng)嚢杵鲾嚢杓俺恋沓匚勰嗷亓?維持污泥平衡,實(shí)現(xiàn)厭氧(兼氧)水解;進(jìn)入絮凝池,通過充氣攪拌,進(jìn)行自絮凝反應(yīng),改善生物的表面活性,提高絮凝效果,并使沉淀池懸浮物的去除率達(dá)到90%以上,以減輕好氧生化段的負(fù)擔(dān)。2.3.3微生物的生物活性該單元包括接觸氧化池、氣浮池等。廢水在氧化池中充氧并與填料上的好氧生物膜充分接觸,可使好氧菌得以大量繁殖。控制(或創(chuàng)造)良好的生態(tài)條件是提高生化處理水平的目標(biāo),其中涉及水質(zhì)的均化與調(diào)節(jié),以及溫度、營養(yǎng)料、充氧、微生物相和污泥的沉降性能等多種因素。廢水中的有機(jī)物充分降解后,通過混凝氣浮池的固液分離,其出水就可直接排放。2.3.4元作進(jìn)一步處理該單元包括生物炭過濾器。若出水不達(dá)標(biāo),可開啟該單元作進(jìn)一步處理。經(jīng)生物炭過濾后,廢水中殘留的有機(jī)物通過活性炭吸附富集,廢水得到凈化,被吸附的有機(jī)物則通過微生物降解作用除去,活性炭也借此實(shí)現(xiàn)再生。2.3.5處理泥漿的單元該單元包括集泥井、污泥濃縮池、貯泥池和板框壓濾機(jī)等。3好氧和好氧處理技術(shù)的主要參數(shù)3.1有機(jī)負(fù)荷和表面負(fù)荷計(jì)算UASB的主要工藝參數(shù):總停留時(shí)間4.5d,反應(yīng)區(qū)有機(jī)負(fù)荷Nv=3.0～4.0kg(BOD5)/[m3(填料)·d],沉淀區(qū)表面負(fù)荷q=0.5m3/(m2·h)。3.22#調(diào)整池2#調(diào)節(jié)池的停留時(shí)間t由原方案8h增加到10h,攪拌強(qiáng)度q=4～8w/m3(水)。3.3攪拌強(qiáng)度q其停留時(shí)間t由原方案18h增加到22h,攪拌強(qiáng)度q=4～8w/m3(水),有機(jī)負(fù)荷Nv<0.1kg(CODCr)/(m3·d)。3.4有機(jī)負(fù)荷nv的變化其停留時(shí)間t由原方案12h增加到15h,有機(jī)負(fù)荷Nv由原方案0.64kg(BOD5)/[m3(填料)·d]下降至0.5kg(BOD5)/[m3(填料)·d]。3.5沉淀池其停留時(shí)間t=3.9h表面負(fù)荷q=1.04m3/(m2·h)4水處理系統(tǒng)調(diào)試(1)UASB反應(yīng)器引入高濃印染廢水預(yù)處理是一種較新的方法,各方缺乏調(diào)試經(jīng)驗(yàn)。我們的調(diào)試方法為:采用分批進(jìn)水(約為池容量的1/3),以水解池污泥為接種污泥,連續(xù)投加和進(jìn)行池內(nèi)攪拌,置一星期后再逐漸加大進(jìn)水流量,提高容積負(fù)荷。通過投加化肥、白灰等營養(yǎng)料,達(dá)到氮70mg/L、磷15mg/L以及堿度1000mg/L(以CaCO3計(jì))左右的水平,以滿足污泥生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)、pH值和堿度要求。由于進(jìn)水水質(zhì)變化較大,厭氧池調(diào)試進(jìn)展緩慢,但不可操之過急。(2)水解池的調(diào)試從投加接種污泥開始,投加量大(約為150t)。污泥來源于城市污水處理廠的脫水污泥,同時(shí)投加糞便(約為50t),以補(bǔ)充水解池的氮、磷元素,并開啟潛水?dāng)嚢杵?。?dāng)水解池內(nèi)污泥含量達(dá)1000mg/L時(shí),小流量進(jìn)水,并逐步加大,直至污泥濃度到達(dá)3500～4000mg/L。維持污泥量和pH值穩(wěn)定是水解池調(diào)試的關(guān)鍵,調(diào)試歷時(shí)較長。(3)絮凝池的調(diào)試亦是從投加大量脫水污泥(約10t)開始,開鼓風(fēng)機(jī)曝氣2～3d,以提高生物污泥的表面活性和絮凝效果。觀察水色變化,當(dāng)水色略微發(fā)黃即可開啟提升泵,向沉淀池注水。(4)沉淀池的調(diào)試關(guān)鍵是控制混合液濃度。當(dāng)混合液濃度在1500～2000mg/L時(shí),即可在沉淀池中形成懸浮污泥層,通過懸浮污泥的網(wǎng)捕過濾作用,強(qiáng)制性地去除一般情況下較難去除的懸浮物。所以,絮凝池水進(jìn)入沉淀池后,首先控制池內(nèi)污泥層高度在2m左右,泥水界面嚴(yán)格控制在距水面1.5～2.0m,在污泥層高度基本穩(wěn)定之后觀察沉淀池出水,必要時(shí)投加適量混凝劑和助凝劑,以提高去除效果。(5)接觸氧化池的調(diào)試關(guān)鍵是曝氣。投加適量氮、磷元素,鏡檢觀察微生物生長狀況、填料掛膜狀況、水色變化等;測定水中溶解氧(DO),一般DO值應(yīng)控制在1.5～4.0。如果水面翻動均勻,水色呈咖啡色,無強(qiáng)烈臭味,且出現(xiàn)少量泡沫且一吹即散,表明曝氣效果良好,微生物生長良好,預(yù)期處理效果較佳。(6)由于本處理系統(tǒng)中厭氧工藝產(chǎn)生較多臭味,局部采用了意大利先進(jìn)的除味技術(shù),并種樹植草以提高廠區(qū)和附近的環(huán)境質(zhì)量。5運(yùn)營報(bào)告本改造工程2004年4月竣工,5月份進(jìn)入調(diào)試,調(diào)試期約6個(gè)月。5.1驗(yàn)收所需的負(fù)荷表3、4表明,治理設(shè)施24h正常運(yùn)轉(zhuǎn),生產(chǎn)負(fù)荷及治理設(shè)施的處理負(fù)荷能滿足驗(yàn)收所需的工況要求。監(jiān)測期間CODCr去除效果比較穩(wěn)定,有關(guān)指標(biāo)的排放濃度均達(dá)到(GB4287—1992)表3中的Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn)。5.2運(yùn)營報(bào)告廠內(nèi)自行測定的CODCr匯總(表5)。6ybm-i型微生物反應(yīng)器的廢水預(yù)處理研究(1)采用厭氧(兼氧)-好氧生化工藝路線,在中高濃度(即CODCr>1000)印染廢水的治理中是可行的。經(jīng)環(huán)境監(jiān)測站監(jiān)測和一年的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明,排放水的CODCr平均值<75mg/L、CODCr去除率>93%,達(dá)標(biāo)率為100%,達(dá)到了預(yù)期效果。(2)鑒于廢水水質(zhì)可生化性差(BOD∶COD≤0.2),大量活性染料難以處理,漿料和其它有機(jī)聚合物難以降解,如何提高可生化性成為本項(xiàng)目工藝設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。實(shí)踐證明,推廣和應(yīng)用不完全厭氧生物處理工藝是處理中高濃度印染廢水的有效手段。(3)采用厭氧(水解)-好氧生化工藝路線的好處還在于能夠?qū)崿F(xiàn)污泥的消化,污泥產(chǎn)量約減少60%。(4)在好氧生化工藝中,選用氧轉(zhuǎn)化率較高的YBM-I型微孔曝氣器,傳質(zhì)效果好的彈性波紋立體填料以及較先進(jìn)的三葉羅茨風(fēng)機(jī);確定了合理的充氧條件,提高了生化處理的運(yùn)行水平。經(jīng)測定,混合液的溶解氧(DO)能夠控制在1.5～4.0。(5)為了提高出水達(dá)標(biāo)率,嚴(yán)格確定工藝參數(shù),如水質(zhì)、水量的確定;調(diào)節(jié)池、水解池、接觸氧化池的水力停留時(shí)間;水解池、接觸氧化池的有機(jī)負(fù)荷率等。(6)經(jīng)過生物處理單元,廢水從混凝氣浮池排出時(shí),已經(jīng)低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。廢水處理的備用單元即生物炭過濾器未用,但為今后進(jìn)一步實(shí)施印染廢水的深度治理,實(shí)現(xiàn)部分水的回用(如用于生產(chǎn)過程前處理的水洗,染色的皂洗、水洗等)創(chuàng)造了條件。(7)升流式厭氧污泥床(UASB)反應(yīng)器用于堿減量、退漿廢水的預(yù)處理是可行的,其污染物的去除率約為30%。不足之處在于堿減量、退漿廢水經(jīng)沖洗之后,CODCr濃度不夠高,其厭氧發(fā)酵作用未得到充分發(fā)揮,反應(yīng)器未能達(dá)到預(yù)期的44%的去除率。計(jì)劃嘗試采用對苯二甲酸(PTA)回用技術(shù),對堿減量、退漿廢水進(jìn)行預(yù)處理。(8)由于資金原因,該設(shè)施中的自動加藥裝置、pH值自動監(jiān)測儀以及DO監(jiān)測儀等暫未裝備到位,擬逐步補(bǔ)齊,并運(yùn)用科技手段,加強(qiáng)在線監(jiān)測,減少運(yùn)行參數(shù)的波動。(9)為了搞好廢水治理,挖掘潛力降低處理成本(目前成本為1.70元/m3),加強(qiáng)日常管理包括嚴(yán)格執(zhí)行“操作規(guī)程”、“崗位責(zé)任制”以及建立健全的考核制度是非常重要的。原廢水處理系統(tǒng)存在的主要問題有:(1)對高濃度堿減量和退漿廢水未采用針對性的預(yù)處理措施,致使廢水混合后的處理難度加大;(2)原有調(diào)節(jié)池內(nèi)缺乏必要的攪拌設(shè)施,難以達(dá)到均質(zhì)要求,運(yùn)行難以穩(wěn)