據(jù)統(tǒng)計,2007年全國印染布產(chǎn)量達660億m,占世界總量30%以上,廢水排放總量居全國工業(yè)部門第五位,COD排放總量居第六位。近年來,隨著新型染化料助劑的開發(fā)和應用,絲綢印染廢水呈現(xiàn)出有機污染物濃度高、組分復雜、色度深且波動大的特點,需要進行深度處理。

試驗在借鑒同類廢水處理工藝的基礎上,研究缺氧-生物接觸氧化-混凝氣浮-生物活性炭組合工藝的處理效果及工藝參數(shù)。

1.試驗

1.1　原水水質(zhì)

試驗原水來源于某研究機構的絲綢印染廢水。廢水中含有染料、表面活性劑、固色劑、酸、堿以及蠶絲上的雜質(zhì)與水解產(chǎn)物等,有機物濃度高、波動范圍大,色度較深。原水水質(zhì)及污水排放標準見表1。

1.2　試驗裝置及流程

由表1可知,試驗原水的BOD/COD比為0.50左右,總體可生化性尚好,因而采用生物與物化相結合的組合處理工藝,試驗工藝流程見圖1。

試驗裝置及主要參數(shù)如下:

(1)進水池　采用聚氯乙烯塑料箱,容積50L。

(2)缺氧池、生物接觸氧化池　有機玻璃制,內(nèi)徑100mm,高1.0m,有效容積6.28L,采用組合纖維填料。

(3)混凝氣浮池　有機玻璃制,內(nèi)徑100mm,高1.0m�？紤]混凝劑經(jīng)濟性、可行性及應用經(jīng)驗,采用聚合氯化鋁(PAC)和氯化鐵進行試驗。

(4)生物活性炭池　有機玻璃制,內(nèi)徑50mm,高1.0m,有效容積1.42L�；钚蕴坎捎弥鶢顑羲�,主要性能指標:碘吸附值≥1000mg/g,耐磨強度90%。

(5)進水采用電子蠕動泵,可實現(xiàn)無級調(diào)速。

(6)充氧由氣泵通過底部的多孔砂芯曝氣器進入缺氧池、生物接觸氧化池及生物活性炭池。

1.3　試驗方法

(1)連續(xù)生化試驗

每天取絲綢印染廢水至進水池,用蠕動泵提升至缺氧池進行連續(xù)生化處理,調(diào)整工藝運行參數(shù)并取樣分析。經(jīng)缺氧-接觸氧化-混凝氣浮單元處理的廢水流入生物活性炭池,定期取樣分析。

(2)混凝試驗

采用生物接觸氧化池出水進行混凝試驗,通過混凝效果比較,優(yōu)選較佳的混凝劑。

(3)生物活性炭深度處理試驗

對絲綢印染廢水中的固色劑和染料等難降解物質(zhì)進行模擬廢水配制,配水方案見表2。配制的試驗廢水通過蠕動泵提升至生物活性炭池,進水流量為11L/d,定期測量進、出水COD變化情況,研究生物活性炭技術對難降解物質(zhì)的處理效果。

1.4　測試方法

水質(zhì)檢測均按國家標準分析方法及國家環(huán)保局組織編寫的《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)進行。

2.結果與分析

2.1　連續(xù)生化試驗

連續(xù)生化試驗歷時3個月,其中填料掛膜馴化期約30d,馴化穩(wěn)定期可觀察到粘附在填料上的生物膜結構密實、污泥絮體成球狀。對生物接觸氧化池內(nèi)的填料進行顯微鏡觀察,若發(fā)現(xiàn)有大量菌膠團存在,說明生物膜基本馴化成功,污泥沉降性能良好,可進行連續(xù)試驗。試驗結果見圖2。

由圖2可知,缺氧水解對絲綢印染廢水COD具有一定的去除效果。進入穩(wěn)定運行階段后,進水COD為900~2500mg/L,廢水經(jīng)缺氧處理后,COD明顯降低,再經(jīng)生物接觸氧化進一步處理,出水COD基本控制在300mg/L以下,平均去除率為82%,表明缺氧-接觸氧化系統(tǒng)對廢水COD 變化具有較好的適應性,能夠適應絲綢印染廢水COD波動大的特點。測定缺氧池進出水揮發(fā)性脂肪酸(VFA)發(fā)現(xiàn),原水VFA為 0.6~0.7mmol/L,缺氧池出水VFA為1.1~1.4mmol/L,表明經(jīng)缺氧處理后,部分高分子有機物已轉(zhuǎn)化為分子量較小的有機酸組分,改善了印染廢水的可生化性。

2.2　混凝試驗

在相同條件下,聚合氯化鋁對廢水COD去除率為20%~30%,且受進水濃度的影響較小,混凝效果較為穩(wěn)定。而氯化鐵對COD的去除率為 10%~25%,但波動較大,因而確定采用聚合氯化鋁作混凝劑。經(jīng)混凝處理的生物接觸氧化池出水COD仍大于100mg/L,不能滿足排放標準,需要進一步處理。

2.3　生物活性炭深度處理試驗

生物活性炭法處理廢水,這一過程涉及活性炭顆粒、微生物、水中污染物(基質(zhì))及溶解氧4類物質(zhì)在水溶液中的相互作用[1-2]。由于表面微生物的存在,生物活性炭對廢水中污染物具有降解作用,可以提高活性炭的吸附量,并延長使用周期[3]。另一方面,活性炭的孔隙可作為污染物吸附平衡的“倉庫”, 有機物液相濃度高時,吸附物質(zhì)進入活性炭;液相濃度低時,吸附物質(zhì)擴散離開活性炭,被生物降解[4-5]。試驗原水經(jīng)連續(xù)生化-混凝處理后,出水仍不能達到排放標準,因而需采用生物活性炭法進行吸附-降解試驗。

2.3.1　廢水中難降解物質(zhì)的深度處理

經(jīng)分析印染廢水的組成發(fā)現(xiàn),接觸氧化處理后,固色劑和染料對廢水COD的貢獻較大,且是主要的難降解物質(zhì)。因此對這些難降解物質(zhì)單獨配水,進行生物活性炭池處理試驗。結果見表3和表4。

由表3和表4可知,生物活性炭對染料COD的去除率達50%以上,對固色劑COD的去除率在30%以上。研究結果也表明,難降解物質(zhì)經(jīng)活性炭吸附調(diào)節(jié)及催化作用后,需要有足夠的時間完成微生物降解過程[2]。因此,難降解物質(zhì)結構及停留時間是影響生物活性炭去除率的重要因素。表4表明,對于絲綢印染廢水中的主要難降解物質(zhì),在相應的停留時間條件下,采用生物活性炭深度處理可達到較好的去除效果。對色度的去除率達到90%以上,可較好地解決絲綢印染廢水的脫色問題。

2.3.2　混凝氣浮出水的深度處理

絲綢印染廢水經(jīng)連續(xù)生化處理后,進入混凝氣浮單元,采用組合工藝,最終出水作為回流溶氣水,回流比為20%~30%。由于溶氣水的稀釋作用及氣泡對混凝絮體的粘附截留作用,混凝氣浮單元對廢水COD的去除率達到30%~40%�；炷龤飧〕鏊瓹OD為170mg/L左右,再經(jīng)生物活性炭處理, 出水COD基本達到排放標準要求。處理效果見圖3。

由圖3可知,生物活性炭的處理效果受進水水質(zhì)影響,COD去除率會出現(xiàn)波動。這可能是進水有機污染物濃度較高時,其中難降解物質(zhì)含量也相對較高, 而微生物對廢水中難降解物質(zhì)的去除效果有限。因此,處理后出水回流是穩(wěn)定運行效果的重要措施之一。絲綢印染廢水通過缺氧-接觸氧化-混凝氣浮-生物活性炭組合工藝處理后,出水COD≤100mg/L。

3.工程應用

在對絲綢印染廢水進行具體分析和試驗研究的基礎上,結合該單位場地情況進行工程設計和建設。

3.1　工藝流程

工程建設的工藝流程見圖4。

由于廢水水溫較高,需先經(jīng)冷卻塔冷卻后,再進入調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水由泵輸送至生物缺氧池,自流入生物接觸氧化池進行生化處理。處理后的出水經(jīng)混凝反應池后先進入氣浮處理系統(tǒng),再進入生物活性炭濾池和纖維球過濾器進行深度處理,處理出水達標排放。收集氣浮池中的污泥,進入污泥反應池,由污泥脫水機進行脫水,脫水后的污泥含水率為75%左右。

3.2　處理系統(tǒng)進出水水質(zhì)

為保證微生物系統(tǒng)的穩(wěn)定性,工程設計中在缺氧池前設置了調(diào)節(jié)池,原水、調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水及處理后的出水水質(zhì)見表5。

由表5知,該工程調(diào)試穩(wěn)定后,運行情況良好,出水CODCr≤100mg/L,色度≤10倍,BOD5≤10mg/L,達到國家《污水綜合排放標準》GB8978—1996的一級標準。

4.結論

(1)缺氧-生物接觸氧化處理系統(tǒng)對絲綢印染廢水COD有較好去除效果,進水COD為900~2500mg/L時,出水COD低于300mg/L,平均去除率為82%。系統(tǒng)對進水COD的變化具有較好的適應性,能夠適應絲綢印染廢水COD波動大的特點。

(2)生物活性炭對進一步去除絲綢印染廢水中的難降解物質(zhì)有較好效果,對染液色度有較高的去除率,是深度處理絲綢印染廢水的有效途徑之一。

(3)采用缺氧-接觸氧化-混凝氣浮-生物活性炭組合工藝處理絲綢印染廢水,處理效果穩(wěn)定,實際工程運行良好,出水水質(zhì)達到國家《污水綜合排放標準》GB8978—1996的一級標準。

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