印染廢水集中處理廠(chǎng)的工藝選擇與設計參數

摘要：廢水中的有機物分為可生物降解與不可生物降解兩類(lèi)。在可生物降解有機物中，又有易生物降解、慢速生物降解和難生物降解之分。印染廢水可生化處理性較差的主要原因是慢速生物降解有機物和難生物降解有機物所占比例較高。

1污水處理廠(chǎng)的水量、水質(zhì)

浙江省某污水處理廠(chǎng)一期(近期)工程建設規模為20×10~4m3/d，其中95%以上的污水為印染行業(yè)污水。污水處理廠(chǎng)設計進(jìn)水水質(zhì)見(jiàn)表1。

為了解該污水處理廠(chǎng)的進(jìn)水水質(zhì)特性，以確定合理適用的處理工藝，在實(shí)驗室條件下對取自一期截污工程污水收集系統的現狀污水進(jìn)行了化學(xué)分析和可生化處理性試驗測定。��

原污水水質(zhì)測定結果表明，BOD5/COD約為0.26，可生化性尚可。試驗結果還表明，單純采用長(cháng)停留時(shí)間的好氧處理，COD有可能達標，但不穩定，去除率一般在85%左右，對色度的去除率低，約50%，難以達標；采用混凝沉淀(氣浮)法處理，脫色和COD去除效果均不理想；通過(guò)厭氧處理與好氧處理相結合，COD去除率可提高到93%，色度去除率可提高到62%，出水水質(zhì)滿(mǎn)足要求。

2工藝選擇的主要考慮因素

廢水中的有機物分為可生物降解與不可生物降解兩類(lèi)。在可生物降解有機物中，又有易生物降解、慢速生物降解和難生物降解之分。印染廢水可生化處理性較差的主要原因是慢速生物降解有機物和難生物降解有機物所占比例較高。

一般好氧生物處理對色度和難降解有機物的去除率不高，這是因為某些染料、中間產(chǎn)物和添加劑在單純的好氧條件下分子結構很難破壞，生物降解半衰期很長(cháng)；投加化學(xué)藥劑和生物曝氣法相結合能增強其對色度和難降解有機物的去除能力，但運行費用依然較高。

厭氧生物處理的主要作用是使印染廢水中的難降解有機物及其發(fā)色基團解體、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。即使不能直接降低色度，由于分子結構或發(fā)色基團已發(fā)生改變，也可使其在好氧條件下容易被降解并脫色。另外，通過(guò)選育、馴化和投加優(yōu)良脫色菌也能提高色度的去除率。

在污水生物處理系統中，一種有機物能否得到降解以及降解率高低取決于系統內是否存在相應的能夠降解該有機物的微生物及其數量。而系統中相應微生物的存在與否及數量取決于系統的固體停留時(shí)間(泥θc)及微生物的比生長(cháng)速率μi。如果處理系統的θc/μi<1，則該有機物在處理系統中得不到降解。θc/μi越大，該有機物的降解率越高。在污水處理系統的進(jìn)水中存在多種有機物，其對應的降解微生物的比生長(cháng)速率和降解速率也不同。

長(cháng)泥齡的延時(shí)曝氣系統正是利用上述原理，使活性污泥微生物生態(tài)系統具有生物種類(lèi)多、穩定性好的特點(diǎn)，強化慢速和難生物降解有機物的去除，從而提高COD和色度的去除率。有印染廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項目服務(wù)平臺咨詢(xún)具備類(lèi)似污水處理經(jīng)驗的企業(yè)。

通過(guò)往曝氣池中投加鋁鹽、鐵鹽或粉末活性炭的方法可提高曝氣池對有機物特別是對難降解有機物的去除率。其原理一是絮凝作用，既提高曝氣池的污泥濃度和生物滯留性能，又提高了生物種群的多樣性；二是吸附作用，直接吸附部分難降解有機物。

但對投加鐵鹽來(lái)說(shuō)，除絮凝作用外，還有增強污泥活性的作用(能提高污泥中的微生物對有機物的降解速率)以及可能轉化部分難降解有機物的作用。

試驗結果表明，生物鐵法用于處理難生物降解的印染廢水，有機物去除率高于普通活性污泥法，COD去除率提高10%～15%，并且因其MLSS高而具有良好的抗沖擊負荷能力，其剩余污泥沉降性能好、含水率低、便于處理。從經(jīng)濟和處理效果上考慮，投加鐵鹽的生物鐵法是首選。

3工藝流程的確定

3.1水質(zhì)水量的均衡調節

該污水處理廠(chǎng)集中處理70多家印染廠(chǎng)排放廢水，水質(zhì)非常復雜，但緩解了水量水質(zhì)的波動(dòng)。特別是污水處理廠(chǎng)的進(jìn)水來(lái)自管網(wǎng)系統的8級加壓泵站，各泵站均設有調節池，根據最后一級泵站連續10d的水量監測結果，每小時(shí)的出流量沒(méi)有大的波動(dòng)，因此污水處理廠(chǎng)不設調節池，僅設置一穩壓井。

3.2PH值的調節

活性污泥處理工藝最有效和正常運行的pH值操作范圍為6.5～8.5。在活性污泥微生物中，厭氧菌比好氧菌對pH值有更強的耐受力，特別是對高pH值的污水，厭氧菌經(jīng)一段時(shí)間培養馴化后能夠適應。在厭氧生物過(guò)程中，由微生物呼吸作用而產(chǎn)生的二氧化碳將會(huì )與氫氧根離子發(fā)生反應而產(chǎn)生碳酸氫根離子，厭氧反應過(guò)程中產(chǎn)生的有機酸也能中和部分氫氧根離子，從而使處理系統的pH值緩沖到8.0左右。同時(shí)可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

對該處理廠(chǎng)進(jìn)水的試驗測試結果表明，處理工藝流程中的厭氧池對pH值確有很大的調節作用，不需要設置連續加酸調節pH值的裝置，但啟動(dòng)期需要對pH值作必要的調節。

3.3推薦處理工藝流程

推薦處理工藝流程如圖1所示。

4設計要點(diǎn)

4.1進(jìn)水和預處理段��

為了充分利用已有污水收集管網(wǎng)和泵站的能力，減少污水處理廠(chǎng)的能耗，處理廠(chǎng)內不設泵房，處理廠(chǎng)所需的水頭由加壓泵站提供。管網(wǎng)系統中數座泵站已經(jīng)設有調節池，因此處理廠(chǎng)內不設水量均衡調節池、沉砂池和粗格柵，降低投資。設一穩壓井以緩解進(jìn)水對處理系統的沖擊，并在進(jìn)水渠道中設立細格柵，去除漂浮物和粗大懸浮物。��

4.2厭氧處理段��

4.2.1厭氧處理工藝的選擇

經(jīng)過(guò)分析論證，推薦采用懸浮生長(cháng)型厭氧生物處理工藝，其特點(diǎn)是運行靈活性好、處理效果穩定可靠、適合大規模污水處理廠(chǎng)。

這里的厭氧從宏觀(guān)表現上來(lái)說(shuō)，與水解(酸化)相似，但所要控制的主要反應過(guò)程和對象與水解(酸化)過(guò)程有所不同。水解(酸化)過(guò)程主要體現為慢速生物降解有機物的水解和快速生物降解有機物的酸化，最終電子受體主要為低分子有機酸。

在該工程中，厭氧處理的主要目的是通過(guò)水解和非水解作用實(shí)現難生物降解有機物的轉化，通過(guò)分子結構改變(開(kāi)環(huán)、斷鍵、裂解、基團取代、還原等)，使結構復雜難生物降解的有機物分子轉化成可慢速或快速生物降解的有機物，從而明顯改善污水的可生物處理性和脫色效果，使最終電子受體包括難生物降解有機物(分子結構中的基團或化學(xué)鍵)。
微生物的共代謝作用是近幾年的最新研究成果，當存在或加入易降解物后，難降解的有機物可與易降解物構成微生物的共代謝關(guān)系，從而提高脫色和有機物去除率。投加比例適當時(shí)，像活性黑K—BR這種典型的生物難降解染料脫色的時(shí)間可縮短一半。共代謝的結果甚至可將部分難降解物在厭氧時(shí)也徹底分解。

慢速和快速生物降解有機物的水解酸化(發(fā)酵)過(guò)程有助于形成難降解有機物轉化與水解所需的厭氧還原性環(huán)境，可提供剩余還原力(NADH+H+)和電子，使芳香族化合物為代表的難降解有機物的可生物處理性得到明顯改善，這也是厭氧水解(酸化)能夠改善污水可生物處理性的本質(zhì)原因之一。

在實(shí)際應用上的另一個(gè)重要問(wèn)題是盡量提高反應器中活性生物濃度、加長(cháng)污泥泥齡和改善微生物的滯留能力，厭氧活性污泥與生物膜兩種生物處理法的結合可較好地完成這一作用。

4.2.2厭氧池的設計考慮

整個(gè)厭氧處理工段包括厭氧池、沉淀池及污泥回流系統。厭氧池分格，內設有攪拌器，使生物量與污染物充分接觸并維持生物量的懸浮。因生物膜法填料價(jià)格較高，不宜在大型污水廠(chǎng)中應用，故僅中間一格(約占厭氧池體積的20%～30%)裝填自由擺動(dòng)彈性立體填料，提高生物量；池的最后一格設計成短時(shí)(水力停留時(shí)間約1h)曝氣區。試驗證明，呈分散狀態(tài)的厭氧污泥經(jīng)短時(shí)間曝氣后能有效地改善厭氧活性污泥的絮凝和沉降性能，減少污泥流失。

在設計中，還設置回流設施，將好氧段的一部分剩余污泥送到厭氧區，增加厭氧區易生物降解有機物的產(chǎn)生能力，以進(jìn)一步促進(jìn)厭氧區的生物共代謝作用和厭氧還原作用。

4.3好氧處理段

好氧段的主要作用是氧化分解厭氧反應后的產(chǎn)物，包括轉化成較易降解的分子較小的有機物。例如，芳香族化合物的完全氧化、完成脫色和COD的去除。染料主要靠其發(fā)色基團產(chǎn)生各種顏色，某些在厭氧時(shí)未能脫去的發(fā)色基團在好氧段可進(jìn)一步被去除。

由于厭氧段的主要作用在于有機物的轉化，按COD度量的去除率并不高，這就使好氧段的進(jìn)水COD濃度依然很高，如果直接采用延時(shí)曝氣系統，則所需的曝氣池池容很大，工程投資和運行費用會(huì )明顯增加。

因此，好氧工段采用兩段法工藝，即第一好氧段采用中負荷，第二好氧段采用低負荷的延時(shí)曝氣系統，以達到提高COD、色度去除率和降低工程投資與運行費用的目的。經(jīng)濟分析表明，好氧段采用兩段法要比一段法節省投資5000萬(wàn)元左右，并在處理效果的穩定可靠、運行調節的靈活方便、抗沖擊負荷的能力等方面更有保證。
為防止由于絲狀菌的過(guò)量繁殖而造成的污泥膨脹，一段好氧池(好氧池Ⅰ)采用分格推流式設計。��

在二段好氧池中，增加生物鐵法作為備用(投加硫酸亞鐵或氫氧化鐵)，起增強微生物滯留能力和處理效果的作用。當進(jìn)水水質(zhì)發(fā)生變化，或污水處理廠(chǎng)所承擔的污染負荷高于設計負荷時(shí)，在不需改動(dòng)原有設計的基礎上，向好氧池中投加鐵鹽。由于鐵鹽對活性污泥的絮凝和催化作用，可提高有機物特別是難降解有機物的色度去除率。

4.4沉淀池

對沉淀池出水懸浮物的控制是保證出水標準排放的關(guān)鍵因素之一。在該處理廠(chǎng)設計方案中，對傳統輻流式沉淀池的出水堰進(jìn)行改進(jìn)，在出水堰底部增設擋板，該擋板可引導上向懸浮固體遠離出水堰板處，有效防止出水帶走懸浮污泥，以保證出水水質(zhì)達標排放。來(lái)源：中國環(huán)保頻道