水解_气浮_曝气生物滤池工艺在印染废水处理中的应用_刘建广

·工业给排水·

水解-气浮-曝气生物滤池工艺在印染废水处理中的应用

刘建广

提要　采用水解-气浮-曝气生物滤池工艺处理印染废水的运行结果表明:在原废水COD为830mg/L,色度为560倍,BOD为290mg/L的条件下,其去除率分别为82%,94%和93%,出水达标排放。

关键词　印染废水　水解　气浮　曝气生物滤池　应用

莘县纺织印染厂主要生产棉针织产品,废水主要来源于漂炼(包括退浆、煮炼等)、染色、皂洗等生产工序,另外还有少量生活污水。由于该厂产品种类较多并且随客户的需求而变化,因此所用染料种类较多,且每天的用量及种类规律性不强。所用染料主要包括直接染料、还原染料、硫化染料及活性染料,染色过程中还需加助剂、碱等化学药剂,所用浆料为淀粉与聚乙烯醇。因此,废水中含有大量残余的染料、助剂、浆料、废碱、纤维杂质、无机盐等,有机物含量高、色度大、pH变化大,若不经处理,势必对环境造成严重污染。

该厂每日排放废水400m3,其中,漂炼废水140～160m3/d,印染废水150～170m3/d,煮炼废水的COD高达10000mg/L以上。综合废水水质一般为COD:700～900mg/L,BOD:180～230mg/L,pH在9以上,SS:150～200mg/L,色度在400倍以上。

1　工艺流程的确定

从国内印染厂运行经验教训来看,单纯的物化或生化处理很难达到甚至根本不能达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)。特别是单纯的物化处理运行费用高,污泥(浮渣)较难处理,在经济上不合理,运行不稳定,其处理效果随染料的变化而有很大波动。印染废水的可生化性较差,单纯生化处理工艺(特别是单纯好氧处理工艺)可以将BOD降到很低,但COD及色度却很难达标。

从该厂废水所含染料分析:硫化染料不溶于水多以胶体状态存在,单位织物染料的用量较大;还原染料为非离子型的疏水性染料,在水中溶解度小,主要以悬浮微粒形态存在,稳定性较差;直接染料是具有磺酸基或羧基的偶氮染料,能溶于水,但其结构具有直线展开和芳环排列同平面的特点,在水溶液中有较大聚集倾向性;活性染料的特点是分子中含有一个或几个活性基,以单偶氮型为主,易溶于水。直接染料,硫化染料,还原染料经过物化处理(混凝沉淀或气浮)有较高的去除率,COD及色度会大大降低,但活性染料经物化处理,若要达到满意的脱色效果,投药量很大[1]。根据厂内实际情况及染料特点(无法实现染料的回收与分质处理),确定将该厂废水采取物化-生化工艺,工艺流程见图1。处理过程中产生的浮渣及污泥进入干化场干化后外运。

废水格网水解、调节池气浮池曝气生物滤池清水池排放

图1　处理工艺流程

2　主要处理物筑物及设备

(1)水解与调节池。池体尺寸为8m×4.5m×4.0m,总容积144m3,平均水力停留时间8h,具有水解与调节双重功能,池体中下部为不动容积,加入污泥,池内设置配水系统,池底均匀布置布水口,上部为变水位调节容积,水泵吸水口位于二者的分界面处,污水从配水口流出上行,并通过污泥层与污泥接触,水解菌将污水中的大分子有机物分解为小分子有机物。

(2)气浮设备。气浮池尺寸:4.0m×2.3m×2.18m。处理能力为20m3/h,整套设备放于气浮间内,采用了水泵吸水管射流溶气气浮方式,省去了空压机,降低了系统的噪声。

(3)曝气生物滤池。池体尺寸2.5m×2.5m×

4.3m,共3格,滤料层高度为2m,承托层高度0.6m。选用焦炭作为滤料,设计粒径为3～5mm,承托层采用天然卵石,粒径4～32m m。池体内各设置一套大阻力配水系统与一套穿孔管配气系统。采用

给水排水　Vol.27　No.2　200143　

D OI:10.13789/ ki.w w e1964.2001.02.014

2台罗茨风机曝气,型号为L23,LD1450。

(4)清水池。尺寸为5.0m×2.0m×2.8m,用于曝气生物滤池的反冲洗。

3　处理效果

该工程于1998年底建成并开始调试运行,1999年5月经环保监测部门监测,监测结果见表1。

表1　监测结果(平均值)

项目构筑物

pH色度/倍CO D/mg/L BOD/mg/L SS/mg/L氨氮/mg/L 进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水

水解池9.818.495621048378132902723162991.767.42混凝气浮池8.497.38104668135422721952991207.426.42曝气生物滤池7.388.10663654215319519.4120836.421.50总去除率/%93.681.793.373.6

从表1看出,出水指标均满足GB4287-92《纺织染整工业水污染物排放标准》中的二级标准。其中,物化处理对COD的去除率为33%,生物处理(水解加曝气生物滤池)对COD的去除率为48.4%,水解池对色度的去除率为81%,在原水COD浓度为837mg/L,BOD浓度为290mg/L,SS浓度为316mg/L,色度为562倍的条件下,最终出水COD为153mg/L, BOD为19.4mg/L,SS为83mg/L,色度降低到36倍。在整个处理流程中,各构筑物均发挥了各自的作用,对色度,COD,BOD具有不同的去除率,其中水解池对色度的去除明显,曝气生物滤池对各项指标处理效果均较显著,确保了出水水质达标。

4　调试运行、分析与讨论

4.1　水解池

调试时,向池中加入一定量的厌氧污泥。由于车间加工产品的多样与多变性,染料变化大,来水的颜色变化较大,pH一般呈碱性,又由于水量的不均匀性,对池内的污泥冲击较大。从运行结果及表1中的监测结果看,经过水解池后,色度去除率达80%以上,COD,BOD,SS去除率不高,但水解前后氨氮相差很大,经水解后的氨氮指标高于进水4倍左右。从所用染料的成分来看,不论是偶氮染料、蒽醌染料,还是硫化染料,在分子结构组成中,均含有N元素,染料中含双键的原子基团即为发色团,如偶氮基、硝基、碳亚氨基等,经水解后,色度降低与氨氮升高的原因是染料在水解菌的作用下,其分子结构被打破,其中的N被还原为NH3,结果是染料的发色团消失,使废水的色度大大降低,而NH3的含量提高。

4.2　混凝气浮设备

气浮设备的溶气方式采用水泵吸水管吸气溶气方式。在水泵压水管上接一支管,支管上安装射流器,并与水泵吸水管相连,支管中的压力水通过射流器时把空气吸入并送入水泵吸水管,再经水泵送入溶气罐,此方式省去了空压机,噪声大大降低。

溶气回流水取处理水量的25%,控制进气量为4.0L/min,约占水泵流量5.7%,水泵运行稳定,溶气罐压力在0.3MPa左右,在水射器吸气管上装设流量计及阀门,以调节进气流量。在调试中发现,当进气量增大,则溶气罐的压力迅速下降,且不稳定,气浮无法正常运行,因此,采用水泵吸水管射流溶气方式,必须严格控制水泵的气水比,若要增加总进气量,必须相应增大溶气水回流比及回流泵,对于悬浮物非常高的污水,因空气用量较大,不宜采用吸水管吸气的方式。

在混凝剂的选用上,对易购到的聚合氯化铝与硫酸亚铁进行了试验,结果发现,两种混凝剂对该厂废水的处理效果相差不大。投加量基本相同,聚铝的投加量为50～100mg/L,硫酸亚铁的投加量为100m g/L。由于聚铝价格较高,而硫酸亚铁非常便宜,因此在运行中选择了硫酸亚铁。在调试中还发现,当车间使用活性染料比例很高时,气浮池形成的浮渣少,这说明活性染料难于单纯用物化法处理。对活性染料,要获得满意的去除效果,混凝剂的投加量非常大,如FeSO4投加量达750～950mg/L,聚铝加聚丙烯酰胺混凝处理时,聚丙烯酰胺投加量2mg/L,聚铝投加量需控制在700～900mg/L[2]。

4.3　曝气生物滤池

4.3.1　滤池的特点

曝气生物滤池属生物膜法,滤料全部淹没于水中,滤料表面生长高活性的生物膜,具有生物降解与过滤双重作用,本设计采用逆向流方式,即水流方向自上而下,空气从底部曝气,气泡向上与水流方向相反。曝气生物滤池具有以下特点:

(1)生物量大。本设计根据印染废水的特点,选用了孔隙率很高、表面极粗糙的焦炭为滤料,其粒径为5mm左右,颗粒形状不十分规则,其比表面积约

44　给水排水　Vol.27　No.2　2001