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印染廢水集中處理廠的工藝選擇與設計參數(shù)

來源：印染在線　發(fā)布時間：2009年03月26日

印染廢水集中處理廠的工藝選擇與設計參數(shù)　

1 污水處理廠的水量、水質(zhì)

浙江省某污水處理廠一期(近期)工程建設規(guī)模為20×10４m3/d，其中95%以上的污水為印染行業(yè)污水。污水處理廠設計進水水質(zhì)見表1。

表1 污水處理廠設計進水水質(zhì)和出水要求
項目	進水	出水要求
BOD5（mg/L）	450	40
COD（mg/L）	1700	180
SS（mg/L）	180	100
色度	180	80
pH	11.5	6-9
氨氮（mg/L）	40	25
硫化物（mg/L）	2.50	1.0
六價鉻（mg/L）	0.10	0.5
銅（mg/L）	0.10	1.0
苯胺類（mg/L）	0.20	2.0
二氧化氯（mg/L）	0.10	0.5

為了解該污水處理廠的進水水質(zhì)特性，以確定合理適用的處理工藝，在實驗室條件下對取自一期截污工程污水收集系統(tǒng)的現(xiàn)狀污水進行了化學分析和可生化處理性試驗測定。? 原污水水質(zhì)測定結(jié)果表明，BOD5/COD約為0.26，可生化性尚可。試驗結(jié)果還表明，單純采用長停留時間的好氧處理，COD有可能達標，但不穩(wěn)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；通過厭氧處理與好氧處理相結(jié)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。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(jié)構(gòu)很難破壞，生物降解半衰期很長；投加化學藥劑和生物曝氣法相結(jié)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(jié)構(gòu)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(tǒng)中，一種有機物能否得到降解以及降解率高低取決于系統(tǒng)內(nèi)是否存在相應的能夠降解該有機物的微生物及其數(shù)量。而系統(tǒng)中相應微生物的存在與否及數(shù)量取決于系統(tǒng)的固體停留時間(泥θc)及微生物的比生長速率μi。如果處理系統(tǒng)的θc/μi<1，則該有機物在處理系統(tǒng)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(tǒng)的進水中存在多種有機物，其對應的降解微生物的比生長速率和降解速率也不同。長泥齡的延時曝氣系統(tǒng)正是利用上述原理，使活性污泥微生物生態(tài)系統(tǒng)具有生物種類多、穩(wěn)定性好的特點，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。通過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。但對投加鐵鹽來說，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(zhuǎn)化部分難降解有機物的作用。試驗結(jié)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(diào)節(jié) 該污水處理廠集中處理70多家印染廠排放廢水，水質(zhì)非常復雜，但緩解了水量水質(zhì)的波動。特別是污水處理廠的進水來自管網(wǎng)系統(tǒng)的8級加壓泵站，各

泵站均設有調(diào)節(jié)池，根據(jù)最后一級泵站連續(xù)10d的水量監(jiān)測結(jié)果，每小時的出流量沒有大的波動，因此污水處理廠不設調(diào)節(jié)池，僅設置一穩(wěn)壓井。3.2 PH值的調(diào)節(jié) 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)一段時間培養(yǎng)馴化后能夠適應。在厭氧生物過程中，由微生物呼吸作用而產(chǎn)生的二氧化碳將會與氫氧根離子發(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(tǒng)的pH值緩沖到8.0左右。對該處理廠進水的試驗測試結(jié)果表明，處理工藝流程中的厭氧池對pH值確有很大的調(diào)節(jié)作用，不需要設置連續(xù)加酸調(diào)節(jié)pH值的裝置，但啟動期需要對pH值作必要的調(diào)節(jié)。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

4.1 主要設計參數(shù)? 設計規(guī)模：20×10４m3/d 總變化系數(shù)：1.3? 穩(wěn)壓井及細格柵：柵條間隙6mm? 厭氧池：θc=10d,HRT=9 h,X=3g/L? 沉淀池Ⅰ：q=1.75m3/(m2·h),?HRT=2.3h? 好氧池Ⅰ：?θc=4d,?X=3 g/L,?HRT=8h? 沉淀池Ⅱ：?q=1.75m3/(m2·h),?HRT=2.3h? 好氧池Ⅱ：?θc=20 d,?X=3 g/L,?HRT=9h? 沉淀池Ⅲ：?q=0.85 m3/(m2·h),?HRT=4h?4.2 進水和預處理段? 為了充分利用已有污水收集管網(wǎng)和泵站的能力，減少污水處理廠的能耗，處理廠內(nèi)不設泵房，處理廠所需的水頭由加壓泵站提供。管網(wǎng)系統(tǒng)中數(shù)座泵站已經(jīng)設有調(diào)節(jié)池，因此處理廠內(nèi)不設水量均衡調(diào)節(jié)池、沉砂池和粗格柵，降低投資。設一穩(wěn)壓井以緩解進水對處理系統(tǒng)的沖擊，并在進水渠道中設

立細格柵，去除漂浮物和粗大懸浮物。?4.3 厭氧處理段? 4.3.1 厭氧處理工藝的選擇經(jīng)過分析論證，推薦采用懸浮生長型厭氧生物處理工藝，其特點是運行靈活性好、處理效果穩(wěn)定可靠、適合大規(guī)模污水處理廠。這里的厭氧從宏觀表現(xiàn)上來說，與水解(酸化)相似，但所要控制的主要反應過程和對象與水解(酸化)過程有所不同。水解(酸化)過程主要體現(xiàn)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水解和非水解作用實現(xiàn)難生物降解有機物的轉(zhuǎn)化，通過分子結(jié)構(gòu)改變(開環(huán)、斷鍵、裂解、基團取代、還原等)，使結(jié)構(gòu)復雜難生物降解的有機物分子轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)中的基團或化學鍵)。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(gòu)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，像活性黑K—BR這種典型的生物難降解染料脫色的時間可縮短一半。共代謝的結(jié)果甚至可將部分難降解物在厭氧時也徹底分解。慢速和快速生物降解有機物的水解酸化(發(fā)酵)過程有助于形成難降解有機物轉(zhuǎn)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。在實際應用上的另一個重要問題是盡量提高反應器中活性生物濃度、加長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(jié)合可較好地完成這一作用。4.3.2 厭氧池的設計考慮整個厭氧處理工段包括厭氧池、沉淀池及污泥回流系統(tǒng)。厭氧池分格，內(nèi)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。

因生物膜法填料價格較高，不宜在大型污水廠中應用，故僅中間一格(約占厭氧池體積的20%～30%)裝填自由擺動彈性立體填料，提高生物量；池的最后一格設計成短時(水力停留時間約1h)曝氣區(qū)。試驗證明，呈分散狀態(tài)的厭氧污泥經(jīng)短時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(qū)，增加厭氧區(qū)易生物降解有機物的產(chǎn)生能力，以進一步促進厭氧區(qū)的生物共代謝作用和厭氧還原作用。4.4 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(zhuǎn)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，某些在厭氧時未能脫去的發(fā)色基團在好氧段可進一步被去除。由于厭氧段的主要作用在于有機物的轉(zhuǎn)化，按COD度量的去除率并不高，這就使好氧段的進水COD濃度依然很高，如果直接采用延時曝氣系統(tǒng)，則所需的曝氣池池容很大，工程投資和運行費用會明顯增加。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曝氣系統(tǒng)，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(jié)省投資5000萬元左右，并在處理效果的穩(wěn)定可靠、運行調(diào)節(jié)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。當進水水質(zhì)發(fā)生變化，或污水處理廠所承擔的污染負荷高于設計負荷時，在不需改動原有設計的基礎上，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。4.5 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。在該處理廠設計方案中，對傳統(tǒng)輻流式沉淀池的出水堰進行改進，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。

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