江阴实益毛纺有限公司主要产品为各色腈纶地毯、毛毯。其工艺为先用阳离子染料将腈纶纤维(上海金山石化)染成各种颜色,然后再织成各种地毯、装饰物等。所用的染料有:阳离子金黄X2GL、阳离子黄X28GL (上海染化三厂) ,阳离子红X2GRL、阳离子蓝X2GRRL (苏州东吴染料厂) ;助剂有:表面活性剂1227、醋酸等。该厂1997年设计的污水处理装置(生物滤池法)效果不好,加入活性污泥后处理的废水也只能达到国家二级标准。国内外对阳离子染料废水的研究主要集中在脱色,而该厂废水色度极低,个别研究COD去除率的工艺较复杂 ,不适应小企业。我们在不改变原有设施的基础上,采用混凝+ SBR (间歇式活性污泥法)工艺,使出水指标稳定并达到一级标准。
1 工艺设计
1. 1 工艺流程
1. 2 工艺特点
1. 2. 1 预处理系统包括格栅和调节池,均化水质水量。调节池内设有预曝气的管道系统,利用鼓风机通入压缩空气,将污水充分混合,并使废水中的可溶性染料重新被氧化为不溶性物质,保证后续处理系统连续正常运转。
1. 2. 2 混凝反应塔、沉淀塔合二为一。为节省场地和费用,将混凝反应塔和沉淀塔合二为一。混凝剂选用硫酸亚铁,因为硫酸亚铁中的亚铁离子与易溶于水的偶氮型阳离子染料分子能形成大分子络合物,而降低其水溶性,从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结合处理染料废水。池内除了新加入的活性污泥外,原来还设置了聚丙烯塑料做的纤维状填料。好氧微生物附着在填料上形成生物膜,当废水流经生物膜时,废水中的有机物和空气中的氧气,经过运动进入生物膜内,在生物膜内完成消化过程,放出二氧化碳,排出无机物。随着运行时间和进料负荷的增加,生物膜不断生长,密度越来越大,从而在生物膜内贴近填料表面处形成厌氧层。此时,废水中的小部分有机物通过好氧层扩散到厌氧层中,厌氧层中的微生物进入内源呼吸状态,使内层生物膜附着能力减弱,引起生物膜的大块脱落。在膜脱落的填料表面,很快又有新的生物膜生成,新的处理又重新开始。
1. 2. 4 采用SBR 法,处理效果好且省电。SBR 法通过时间上的安排,在一个池子内完成进水、反应、沉淀和排水等一系列工艺过程,形成了一个周期。它的运行以序列间歇操作为主要特征。序列间歇有两种含义: 1)在空间上是按序排列、间歇的。SBR系统由多个反应器组成,废水连续按序列进入每个反应器,它们运行时的相对关系是有次序的,也是间歇的。2)在时间上也是按序排列、间歇进行的。一般一个运行周期包括时间、反应器内混合液体积的变化,以及运行状态等都可以根据具体污水性质、出水质量与运行功能要求等灵活掌握。SBR法的主要特点是:
(1)生化反应推动力大,效率高
在SBR法中发生的过程是一典型的非稳态过程,底物和微生物浓度是变化的。在每个操作阶段,这种变化是连续的。但在阶段交替时,这种变化是不连续的。在运行中,虽然反应器内的混合液呈完全混合状态,但是底物和微生物浓度的变化在时间上是一个推流过程,并且呈现出理想的推流状态。反应器中的底物浓度,从进水的最高逐渐降解至出水时的最低,整个反应过程底物没有被稀释,过程推动力大。
(2)装置结构简单,节约费用
SBR法处理装置的构成简单,反应池、水泵、配管数目少,反应池的容积也比传统活性污泥法小。因此,反应池等设施的建设费用和水泵、配管检修的维护费小。
(3)运行灵活,便于操作和维护管理
工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整,灵活运行,由于反应在同一个反应器内进行,可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧等不同状态的工作,达到除磷脱氮的目的。
4)污泥活性高,沉降性能好, 运行效果稳定
SBR集厌氧(缺氧)和好氧两类特征各异的微生物于一体。可以充分发挥各类微生物降解污染物的能力和潜力。这些微生物在共生环境中互为调节、互相补充,既厌氧硝化,又好氧分解。污水在理想的静止状态下沉淀,时间短、效率高,出水水质好。
(5)污泥不易膨胀
在SBR法的整个反应阶段,不仅底物浓度高,而且浓度梯度也大,只有在反应阶段末进入沉淀阶段前,其底物浓度才与完全混合曝气池相同。从供氧状态来看,在进水和反应阶段,缺氧(或厌氧)和好氧状态交替出现,能抑制专性好氧菌的过量繁殖。因此, SBR法中限制性曝气比非限制性曝气更不易发生污泥膨胀。
(6)耐冲击负荷,处理能力强
SBR法虽然在时间上是一个理想的推流过程,但在空间上仍属典型的完全混合式。因此具有耐负荷冲击能力强的优点。由于SBR 法在沉淀阶段属于静止沉淀,加之污泥沉降性能和固液分离好,可以在反应器中维持较高的MLSS(混合液中悬浮的固体)浓度。
1. 3 主要构筑物及工艺说明
1. 3. 1 预处理
调节池有效容积为140 m3 ,停留时间为8 h,设置预曝气系统。
1. 3. 2 混凝处理
混凝反应、沉淀塔有效容积为24 m3 ,反应时间为15 min,有效停留时间为2 h。在一缸中配好FeSO4 溶液,用生石灰在小池里配好石灰水,废水从调节池抽入混凝塔的同时,抽入这两种溶液,三者在塔内充分混合,反应15 min后静止、沉淀。
1 3. 3 生化处理
三个SBR池尺寸均为6 m ×4 m ×4. 5 m,有效容积为100 m3 ,均采用生物膜法和活性污泥法相结合的方法来处理染料废水。距离底部0. 8 m处设有曝气系统,距离上部0. 5 m处开始设置聚丙烯塑料做的纤维状填料,好氧微生物附着在填料上形成生物膜。第三个SBR池内的污泥经常要回流到第一个SBR池。
1. 3. 4 后处理
SBR池的出水先进入沉淀池,沉淀下来的污泥回流到SBR池,剩余污泥排放到污泥浓缩池。污泥系统污泥经污泥浓缩池浓缩,泵入板框压滤机压滤后外运。污泥浓缩池有效容积25 m3。
2 工艺控制
2. 1 混凝塔
关键是选用和控制混凝剂及CaO 的投加量。采用经典的烧杯法,分别对混凝剂的最佳投加量,最佳pH值进行筛选,并考察助凝剂、混凝时间对混凝效果的影响。其中,色度采用稀释倍数法; CODCr采用重铬酸钾法。其结果如表1 (其中助凝剂PAM、混凝时间等对混凝效果影响不大) 。
表1 试验结果
根据表1,综合考虑CODCr去除率及价格因素后,选择FeSO4 混凝剂,生产中用CaO调节pH值至8,混凝剂FeSO4 投加量一般为600～800 mg/L。
2. 2 SBR池
根据充分利用晚上的谷电、出水要达一级标准等原则,结合工厂实际,采用以下工艺条件:
(1)进水阶段 曝气少于1 h,进水时不断曝气,否则SBR池四周会发黑(有机厌氧分解出的H2 S与Fe反应生成FeS[ 7 ] 。)
(2)反应阶段 不进水,但继续曝气,白天反应10 min (晚上10 h) 。
(3)沉淀阶段 不曝气,静止20 min左右。
(4)排水阶段 打开溢水口阀门,放出上清液。
放完上部(近50 cm)清液后(约30 min) ,关闭阀门,第一个SBR池内污泥流掉很多,第三个SBR池内的污泥很多,必须回流到第一个SBR池,然后进水,重新开始下一个周期。
2. 3 沉淀池
尽管SBR 池排出的是“清液”,但由于条件有限(无撇水器等) ,还是含有许多污泥,必须通过沉淀池沉淀(约1 h) ,再回流到SBR池。
3 运行结果
pH值、色度等都符合标准,主要问题是CODCr不达标,经过几个月的试验,运行结果如表2。
表2 每周试验平均结果
