江陰實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)到國家二級標(biāo)準(zhǔn)。國內(nèi)外對陽離子染料廢水的研究主要集中在脫色,而該廠廢水色度極低,個別研究COD去除率的工藝較復(fù)雜 ,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)到一級標(biāo)準(zhǔn)。
1 工藝設(shè)計
1. 1 工藝流程
1. 2 工藝特點
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)省場地和費用,將混凝反應(yīng)塔和沉淀塔合二為一。混凝劑選用硫酸亞鐵,因為硫酸亞鐵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,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,廢水中的有機(jī)物和空氣中的氧氣,經(jīng)過運動進(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。隨著運行時間和進(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,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 法通過時間上的安排,在一個池子內(nèi)完成進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀和排水等一系列工藝過程,形成了一個周期。它的運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)由多個反應(yīng)器組成,廢水連續(xù)按序列進(jìn)入每個反應(yīng)器,它們運行時的相對關(guān)系是有次序的,也是間歇的。2)在時間上也是按序排列、間歇進(jìn)行的。一般一個運行周期包括時間、反應(yīng)器內(nèi)混合液體積的變化,以及運行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水性質(zhì)、出水質(zhì)量與運行功能要求等靈活掌握。SBR法的主要特點是:
(1)生化反應(yīng)推動力大,效率高
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。在每個操作階段,這種變化是連續(xù)的。但在階段交替時,這種變化是不連續(xù)的。在運行中,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間上是一個推流過程,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的最低,整個反應(yīng)過程底物沒有被稀釋,過程推動力大。
(2)裝置結(jié)構(gòu)簡單,節(jié)約費用
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)費用和水泵、配管檢修的維護(hù)費小。
(3)運行靈活,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,靈活運行,由于反應(yīng)在同一個反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行,可以從時間上安排曝氣、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,時間短、效率高,出水水質(zhì)好。
(5)污泥不易膨脹
在SBR法的整個反應(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法雖然在時間上是一個理想的推流過程,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。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)時間為15 min,有效停留時間為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,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SBR池內(nèi)的污泥經(jīng)常要回流到第一個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。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、混凝時間對混凝效果的影響。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、混凝時間等對混凝效果影響不大) 。
表1 試驗結(jié)果
根據(jù)表1,綜合考慮CODCr去除率及價格因素后,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)一級標(biāo)準(zhǔn)等原則,結(jié)合工廠實際,采用以下工藝條件:
(1)進(jìn)水階段 曝氣少于1 h,進(jìn)水時不斷曝氣,否則SBR池四周會發(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SBR池內(nèi)污泥流掉很多,第三個SBR池內(nèi)的污泥很多,必須回流到第一個SBR池,然后進(jìn)水,重新開始下一個周期。
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)過幾個月的試驗,運行結(jié)果如表2。
表2 每周試驗平均結(jié)果
