工艺技术路线及试验材料与方法

　　第二章 工艺技术路线及试验材料与方法
　　
　　2.1 现有处理系统问题分析及中试工艺技术路线
　　
　　2.1.1 试验水质
　　
　　本课题研究的废水来自广州市番禺区某纺织印染有限公司现有调节池内的印染综合废水，如表 2-1 所示。该企业内配套有专门的生产设备，集合针织、染色、印花及整理的综合生产线，年产量约 8700 公斤，因此随之产生的废水量巨大，且废水成分复杂。

　　在中试试验期间法发现，该废水在不同时段水质会发生变化，水质波动较大，具体表现为进水 COD 及色度等水质指标的变化，但总体具有以下特点：（1）可生化性较差，B/C值小于 0.3;（2）固体悬浮物含量较高；（3）硫酸盐含量较高；（4）色度较高，且色度变化较大。【1】

　　
　　2.1.2 现有处理系统的问题及分析
　　
　　目前该纺织印染有限公司共有 4 套印染综合废水处理系统，均采用“混凝沉淀-水解酸化-脱色（漂水）-砂滤”废水处理工艺，图 2-1 为现有系统的工艺流程，其设计规模均为 15000t/d.该系统实际处理水量约 50%,进水 COD 在 700-1500mg/L,通过该系统处理能将 COD 降至 110~180mg/L 左右，随着印染纺织工艺逐渐完善，废水的水质及成分发生变化，且随着新标准的推出，原有系统难以保证出水稳定达标，经过调研分析，该系统主要存在以下问题：（1）废水水质波动较大，现有处理系统无法保证其出水稳定达标；（2）现有处理系统水解酸化单元对废水的生化性改善不大，基本不能去除废水的色度；（3）废水中含有较多的固体悬浮颗粒物，若先采用混凝沉淀器污泥产量较大，易造成二次污染，且药剂投加量也较大，成本较高；（4）采用漂水进行脱色，脱色效果相对较差，且在废水处理中漂水脱色需投加大量的漂水，导致出水中含有的游离氯较高，对生态与环境亦造成破坏，且漂水脱色易与水中有机物反应生成致癌物质三卤甲烷 THMs.【2】

　　
　　2.1.3 中试工艺技术路线
　　
　　根据该纺织印染企业现有水处理系统的特点及主要问题，结合该印染综合废水的水质特点，拟采用“兼氧接触-混凝沉淀-接触好氧”组合工艺为常规处理系统，采用“两级臭氧-曝气生物滤池”组合工艺为深度处理系统，该中试规模为 20t/d 的成套印染综合废水处理系统，常规处理系统与深度处理系统之间设有缓冲池，当水位过高时废水可从溢流管溢流，因此两系统可独立运行，工艺流程如图 2-2 所示：

　　（1）该组合工艺以现有处理工艺及处理效果为基础而提出，主要分为生化与物化互补的常规处理系统及深度处理系统。考虑到试验废水具有可生化降解性较差、悬浮固体颗粒物含量较高、水质波动较大等特点，直接采用物化处理方法药剂投加量大，成本较高，且污泥产量大，容易造成二次污染；若直接采用水解酸化法进行处理，废水中所含的有毒有害物质会抑制厌氧微生物的水解酸化作用，其运行条件苛刻，废水中高含量的有机固体颗粒物亦会在水解酸化作用下转化为可生化小分子有机物，使水解酸化的停留时间延长，不利于厂区水处理系统的运行，水解酸化一旦长期运行，在高浓度硫酸盐的情况下会滋生大量的硫酸盐还原菌，长期运行会产生恶臭，影响周边空气环境。本次中试采用兼氧接触氧化法为废水预处理工艺，其运行条件相对宽松，易于实现，一方面能够利用兼氧微生物吸附或截留去除废水中的悬浮固体颗粒及胶体物质，降低后续物化混凝的污泥产生量；另一方面，兼氧接触氧化工艺具有良好的抗冲击负荷能力，充分利用兼氧生化池的容积，防止发生短流，保证出水水质稳定；
　　
　　（2）试验废水经兼氧接触氧化预处理后，其出水水质稳定，通过混凝沉淀-接触好氧工艺进一步处理后能达到深度处理进水水质要求。采用常规混凝沉淀-接触好氧组合工艺，其操作简单，且经兼氧接触氧化预处理后可进一步通过混凝沉淀有效去除废水中的胶体物质，降低后续生物处理单元的进水负荷。后续采用接触好氧工艺，能够进一步降解废水中的有机物，满足深度处理进水水质要求。【3】

　　
　　（3）针对该厂印染综合废水难生物降解及脱色较难等特点，采用一体化臭氧-曝气生物滤池为深度处理工艺。本中试采用两级臭氧曝气生物滤池工艺为深度处理系统，其中二级臭氧-曝气生物滤池可通过臭氧进气管的开闭实现臭氧-曝气生物滤池与曝气生物滤池的切换。废水经常规处理系统处理后，仍残留部分难生物降解有机物，其色度仍有几百倍，难以达到排放要求。本工艺将臭氧氧化与生物氧化结合为一体，在曝气生物滤池中实现。如图 2-3 为一体化臭氧-曝气生物滤池深度处理系统，废水通过提升泵输送到滤池底部，与此同时由臭氧发生器生成的臭氧气体通过安置在进水管上的文丘里管或静态混合器进入到池体底部，在池体底部的布水层形成了臭氧预氧化区域，废水中难降解有机物经臭氧氧化后会生成分子量较小的可生化降解有机物。在废水上升的过程中流经沿程的填料，此时附着于填料表面的微生物可进一步降解废水中剩余的有机污染物；经一级臭氧-曝气生物滤池处理后，废水可通过重力直接输送到二级臭氧-曝气生物滤池，进一步脱除废水中的有机污染物及色度。
　　
　　2.1.4 主要构筑物及设备【4】

　　
　　本次中试采用“兼氧接触-混凝沉淀-接触好氧”组合工艺为常规处理系统，采用“两级臭氧-曝气生物滤池”组合工艺为深度处理系统，其主要构筑物及设备明细如表 2-2、表2-3 所示。

　　由于该中试系统直接采用格栅后印染综合废水输送管进水，原管道中带压力，故不设置兼氧池进水泵，常规处理系统直接采用厂区内原有的鼓风机进行曝气，曝气量满足系统要求，故常规处理系统也不设置单独的鼓风机：【5】

　　
　　2.2 试验材料

    本课题的研究是依赖于小试试验与中试试验的水质检测结果，综合考虑中试系统的可行性，探索该中试系统在处理试验废水的具体影响因素及最优运行参数。具体常规水质分析的主要仪器，如表2-4所示。小试试验药剂均采用分析纯及化学纯，中试常规处理系统中混凝沉淀单元混凝剂的选取需由小试试验决定，而中试试验常规处理系统及深度处理系统中所用到的药剂均为工业级如表2-5.
　　
　　2.3 试验及分析检测方法
　　
　　2.3.1 小试试验方法
　　
　　本课题常规处理段中混凝单元是由小试试验确定，通过比较聚合氯化铝、聚合硫酸铁、硫酸亚铁及高分子有机絮凝剂等一种或几种混凝剂互配的混凝效果，最终确定该中试混凝单元的混凝剂组合。

　　混凝试验方法具体如下：

　　取500mL试验水样倒入1L烧杯中，投加不同剂量的混凝剂于烧杯中并置于六联搅拌器，按照以下搅拌程序进行混凝试验：（1）快速搅拌，200r/min,反应时间为5min;（2）慢速搅拌，50r/min,反应时间为10min;（3）静置沉淀，30min.反应后取上清液测定COD及色度。

　　2.3.2 中试试验方法
　　
　　（1）取本现有污水处理厂二级沉淀池中的好氧生化污泥为中试生化系统的接种污泥，闷曝并加面粉培养数天后，开始以该企业印染综合废水驯化培养，并逐渐增加废水进水量，在驯化过程中，考察培养期兼氧接触氧化中废水COD、色度、pH等变化规律。

　　考察兼氧接触氧化预处理工艺启动期间对废水COD、SS、色度的去除情况，通过考察不同水力停留时间及进水负荷对预处理效果的影响，探索其最佳运行参数，并考察预处理系统中硫酸根与硫化物的变化情况。

　　（2）取本现有污水处理厂二级沉淀池中的好氧生化污泥为中试生化系统的接种污泥，闷曝并加面粉培养数天后，开始以兼氧接触氧化单元出水进行好氧微生物的驯化培养，并逐渐增加好氧单元进水量，在驯化过程中，考察启动期间接触好氧单元中废水COD、色度、pH等变化规律。通过混凝小试选取合适的混凝剂及组合，并考察混凝剂投加量、水力停留时间、进水负荷等对混凝沉淀-接触好氧组合工艺的影响，考察运行期间该工艺对废水COD、氨氮、色度、SS等的去除情况。

　　（3）将经接触好氧处理后的废水用于培养及驯化两级臭氧-曝气生物滤池，闷曝并加面粉培养数天后，逐渐增加废水进水量，考察两级O3-BAF组合工艺的处理效果，考察容积负荷、臭氧投加量、臭氧投加配比对废水中有机污染物的去除影响。并对比空气源与氧气源对两级O3-BAF处理效果及能耗。

　　（4）通过上述试验，得到中试系统常规处理段与深度处理段的最佳运行参数，在最佳运行参数下进行连续稳定运行，考察中试系统处理试验废水的可行性，并对中试系统进行经济技术分析。
　　
　　2.3.3 分析检测项目及其方法本课题分析检测项目及其分析方法如表 2-6【6】