摘　要： 介紹了采用混凝+ SBR (間歇式活性污泥法)工藝處理腈綸印染廢水(主要含陽離子染料)的試驗(yàn)過程。結(jié)果表明,在廢水進(jìn)水pH值為6、CODCr為640～905 mg/L、色度為6～10倍,處理量為240 m3 /d時(shí),經(jīng)該工藝處理,出水指標(biāo)穩(wěn)定,并達(dá)到紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 4287—1992)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞： 染整; 廢水處理; 陽離子染料; 聚丙烯腈纖維

0　前言

江陰實(shí)益毛紡有限公司主要產(chǎn)品為各色腈綸地毯、毛毯。其工藝為先用陽離子染料將腈綸纖維(上海金山石化)染成各種顏色,然后再織成各種地毯、裝飾物等。所用的染料有:陽離子金黃X2GL、陽離子黃X28GL (上海染化三廠) ,陽離子紅X2GRL、陽離子藍(lán)X2GRRL (蘇州東吳染料廠) ;助劑有:表面活性劑1227、醋酸等。該廠1997年設(shè)計(jì)的污水處理裝置(生物濾池法)效果不好,加入活性污泥后處理的廢水也只能達(dá)到國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)外對(duì)陽離子染料廢水的研究主要集中在脫色[ 1, 2 ] ,而該廠廢水色度極低,個(gè)別研究COD去除率的工藝較復(fù)雜[ 3 ] ,不適應(yīng)小企業(yè)。我們在不改變原有設(shè)施的基礎(chǔ)上,采用混凝+ SBR (間歇式活性污泥法)工藝,使出水指標(biāo)穩(wěn)定并達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[ 4 ] 。

1　工藝設(shè)計(jì)

1. 1　工藝流程

圖1　廢水處理工藝流程

1. 2　工藝特點(diǎn)

1. 2. 1 　預(yù)處理系統(tǒng)包括格柵和調(diào)節(jié)池,均化水質(zhì)水量。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有預(yù)曝氣的管道系統(tǒng),利用鼓風(fēng)機(jī)通入壓縮空氣,將污水充分混合,并使廢水中的可溶性染料重新被氧化為不溶性物質(zhì),保證后續(xù)處理系統(tǒng)連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1. 2. 2　混凝反應(yīng)塔、沉淀塔合二為一。為節(jié)省場地和費(fèi)用,將混凝反應(yīng)塔和沉淀塔合二為一?；炷齽┻x用硫酸亞鐵,因?yàn)榱蛩醽嗚F中的亞鐵離子與易溶于水的偶氮型陽離子染料分子能形成大分子絡(luò)合物,而降低其水溶性[ 5 ] ,從而使其大部分混凝沉淀。

1. 2. 3　采用生物膜法和活性污泥法相結(jié)合處理染料廢水。池內(nèi)除了新加入的活性污泥外,原來還設(shè)置了聚丙烯塑料做的纖維狀填料。好氧微生物附著在填料上形成生物膜,當(dāng)廢水流經(jīng)生物膜時(shí),廢水中的有機(jī)物和空氣中的氧氣,經(jīng)過運(yùn)動(dòng)進(jìn)入生物膜內(nèi),在生物膜內(nèi)完成消化過程,放出二氧化碳,排出無機(jī)物。隨著運(yùn)行時(shí)間和進(jìn)料負(fù)荷的增加,生物膜不斷生長,密度越來越大,從而在生物膜內(nèi)貼近填料表面處形成厭氧層。此時(shí),廢水中的小部分有機(jī)物通過好氧層擴(kuò)散到厭氧層中,厭氧層中的微生物進(jìn)入內(nèi)源呼吸狀態(tài),使內(nèi)層生物膜附著能力減弱,引起生物膜的大塊脫落。在膜脫落的填料表面,很快又有新的生物膜生成,新的處理又重新開始。

1. 2. 4 　采用SBR 法,處理效果好且省電。SBR 法通過時(shí)間上的安排,在一個(gè)池子內(nèi)完成進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀和排水等一系列工藝過程,形成了一個(gè)周期。它的運(yùn)行以序列間歇操作為主要特征。序列間歇有兩種含義: 1)在空間上是按序排列、間歇的。SBR系統(tǒng)由多個(gè)反應(yīng)器組成,廢水連續(xù)按序列進(jìn)入每個(gè)反應(yīng)器,它們運(yùn)行時(shí)的相對(duì)關(guān)系是有次序的,也是間歇的。2)在時(shí)間上也是按序排列、間歇進(jìn)行的。一般一個(gè)運(yùn)行周期包括時(shí)間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化,以及運(yùn)行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水性質(zhì)、出水質(zhì)量與運(yùn)行功能要求等靈活掌握。SBR法的主要特點(diǎn)是:

(1)生化反應(yīng)推動(dòng)力大,效率高[ 6 ]

在SBR法中發(fā)生的過程是一典型的非穩(wěn)態(tài)過程,底物和微生物濃度是變化的。在每個(gè)操作階段,這種變化是連續(xù)的。但在階段交替時(shí),這種變化是不連續(xù)的。在運(yùn)行中,雖然反應(yīng)器內(nèi)的混合液呈完全混合狀態(tài),但是底物和微生物濃度的變化在時(shí)間上是一個(gè)推流過程,并且呈現(xiàn)出理想的推流狀態(tài)。反應(yīng)器中的底物濃度,從進(jìn)水的最高逐漸降解至出水時(shí)的最低,整個(gè)反應(yīng)過程底物沒有被稀釋,過程推動(dòng)力大。

(2)裝置結(jié)構(gòu)簡單,節(jié)約費(fèi)用

SBR法處理裝置的構(gòu)成簡單,反應(yīng)池、水泵、配管數(shù)目少,反應(yīng)池的容積也比傳統(tǒng)活性污泥法小。因此,反應(yīng)池等設(shè)施的建設(shè)費(fèi)用和水泵、配管檢修的維護(hù)費(fèi)小。
(3)運(yùn)行靈活,便于操作和維護(hù)管理

工藝過程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)整,靈活運(yùn)行,由于反應(yīng)在同一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行,可以從時(shí)間上安排曝氣、缺氧和厭氧等不同狀態(tài)的工作,達(dá)到除磷脫氮的目的。

4)污泥活性高,沉降性能好, 運(yùn)行效果穩(wěn)定

SBR集厭氧(缺氧)和好氧兩類特征各異的微生物于一體。可以充分發(fā)揮各類微生物降解污染物的能力和潛力。這些微生物在共生環(huán)境中互為調(diào)節(jié)、互相補(bǔ)充,既厭氧硝化,又好氧分解。污水在理想的靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀,時(shí)間短、效率高,出水水質(zhì)好。

(5)污泥不易膨脹

在SBR法的整個(gè)反應(yīng)階段,不僅底物濃度高,而且濃度梯度也大,只有在反應(yīng)階段末進(jìn)入沉淀階段前,其底物濃度才與完全混合曝氣池相同。從供氧狀態(tài)來看,在進(jìn)水和反應(yīng)階段,缺氧(或厭氧)和好氧狀態(tài)交替出現(xiàn),能抑制專性好氧菌的過量繁殖。因此, SBR法中限制性曝氣比非限制性曝氣更不易發(fā)生污泥膨脹。

(6)耐沖擊負(fù)荷,處理能力強(qiáng)

SBR法雖然在時(shí)間上是一個(gè)理想的推流過程,但在空間上仍屬典型的完全混合式。因此具有耐負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。由于SBR 法在沉淀階段屬于靜止沉淀,加之污泥沉降性能和固液分離好,可以在反應(yīng)器中維持較高的MLSS(混合液中懸浮的固體)濃度。

1. 3　主要構(gòu)筑物及工藝說明

1. 3. 1　預(yù)處理

調(diào)節(jié)池有效容積為140 m3 ,停留時(shí)間為8 h,設(shè)置預(yù)曝氣系統(tǒng)。

1. 3. 2　混凝處理

混凝反應(yīng)、沉淀塔有效容積為24 m3 ,反應(yīng)時(shí)間為15 min,有效停留時(shí)間為2 h。在一缸中配好FeSO4 溶液,用生石灰在小池里配好石灰水,廢水從調(diào)節(jié)池抽入混凝塔的同時(shí),抽入這兩種溶液,三者在塔內(nèi)充分混合,反應(yīng)15 min后靜止、沉淀。

1 3. 3　生化處理

三個(gè)SBR池尺寸均為6 m ×4 m ×4. 5 m,有效容積為100 m3 ,均采用生物膜法和活性污泥法相結(jié)合的方法來處理染料廢水。距離底部0. 8 m處設(shè)有曝氣系統(tǒng),距離上部0. 5 m處開始設(shè)置聚丙烯塑料做的纖維狀填料,好氧微生物附著在填料上形成生物膜。第三個(gè)SBR池內(nèi)的污泥經(jīng)常要回流到第一個(gè)SBR池。

1. 3. 4　后處理

SBR池的出水先進(jìn)入沉淀池,沉淀下來的污泥回流到SBR池,剩余污泥排放到污泥濃縮池。污泥系統(tǒng)污泥經(jīng)污泥濃縮池濃縮,泵入板框壓濾機(jī)壓濾后外運(yùn)。污泥濃縮池有效容積25 m3。

2　工藝控制

2. 1　混凝塔

關(guān)鍵是選用和控制混凝劑及CaO 的投加量。采用經(jīng)典的燒杯法,分別對(duì)混凝劑的最佳投加量,最佳pH值進(jìn)行篩選,并考察助凝劑、混凝時(shí)間對(duì)混凝效果的影響。其中,色度采用稀釋倍數(shù)法; CODCr采用重鉻酸鉀法。其結(jié)果如表1 (其中助凝劑PAM、混凝時(shí)間等對(duì)混凝效果影響不大) 。

表1　試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表1,綜合考慮CODCr去除率及價(jià)格因素后,選擇FeSO4 混凝劑,生產(chǎn)中用CaO調(diào)節(jié)pH值至8,混凝劑FeSO4 投加量一般為600～800 mg/L。

2. 2　SBR池

根據(jù)充分利用晚上的谷電、出水要達(dá)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)等原則,結(jié)合工廠實(shí)際,采用以下工藝條件:

(1)進(jìn)水階段　曝氣少于1 h,進(jìn)水時(shí)不斷曝氣,否則SBR池四周會(huì)發(fā)黑(有機(jī)厭氧分解出的H2 S與Fe反應(yīng)生成FeS[ 7 ] 。)

(2)反應(yīng)階段　不進(jìn)水,但繼續(xù)曝氣,白天反應(yīng)10 min (晚上10 h) 。

(3)沉淀階段　不曝氣,靜止20 min左右。

(4)排水階段　打開溢水口閥門,放出上清液。

放完上部(近50 cm)清液后(約30 min) ,關(guān)閉閥門,第一個(gè)SBR池內(nèi)污泥流掉很多,第三個(gè)SBR池內(nèi)的污泥很多,必須回流到第一個(gè)SBR池,然后進(jìn)水,重新開始下一個(gè)周期。

2. 3　沉淀池

盡管SBR 池排出的是“清液”,但由于條件有限(無撇水器等) ,還是含有許多污泥,必須通過沉淀池沉淀(約1 h) ,再回流到SBR池。

3　運(yùn)行結(jié)果

pH值、色度等都符合標(biāo)準(zhǔn),主要問題是CODCr不達(dá)標(biāo),經(jīng)過幾個(gè)月的試驗(yàn),運(yùn)行結(jié)果如表2。

表2　每周試驗(yàn)平均結(jié)果

表2的運(yùn)行結(jié)果表明,出水符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

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