旗篷厂印染废水处理试验的研究和工程改造实践 92页

摘要印染废水属难生物降解的高浓度有机废水之一，如何低成本、高效率地迸行处理，一直是众多水处理工作者的研究方向。本论文针对上海市茂丰旗蓬厂印染废水处理中遇到的困难，在深入调查研究的基础上，通过工厂废水处理小试试验取得经验，继而指导工厂实际废水处理改造工程，最终实现旗蓬厂印染废水处理达标排放，并能做到部分处理出水可回用于旗蓬厂印染生产工艺，以减少印染废水的排放量，节约水资源，降低工厂的生产成本。根据旗蓬厂印染废水的水质特点，选用“水解酸化+接触氧化+混凝气浮”处理工艺，小试研究结果表明，上述处理工艺完全适合旗蓬厂印染废水的处理。工艺对CODcr、BOD5和SS的去除率分别达到68．3-78．6％、68．3～76．1％、76．009．1％，出水色度达到8～16倍，脱色率达到90％以上。小试试验结果验证了“水解酸化+接触氧化+混凝气浮”工艺处理旗蓬厂印染废水的可行性和良好的处理效果。同时，基于小试试验得到的结果，本文对印染废水各项污染物指标的降解机理进行了初步探讨，并得到了旗蓬厂印染废水的生物降解动力学数学模型。旗蓬厂废水处理站的改造在不破坏原有构筑物的结构的基础上，选择合适的废水处理工艺，对原有的水处理构筑物进行重组和改造：将原来的自然沉淀池改造成多级水解酸化池和接触氧化池，强化原来的混凝气浮池的处理功能，电氧化活性炭塔改造成生物活性炭塔。改造后废水处理站吨水处理单耗降低了0．26元，出水的CODcr、BOD5、SS、NI-13-N和色度值分别完全满足《上海市污水综合排放标准》(DB31／199．1997)中的二级排放标准，同时主要水质指标德合《生活杂用水水质标准》(CJ／T48．1999)。经过工厂对出水回用于生产的试验，回用水对旗帜产品质量没有影响，工程改造后的当月工厂处理出水回用率达到51．8％，每天为企业节约了新鲜水用量80吨，此项废水处理改造工程取得了良好的经济效益和环境效益，并为同行业废水处理提供经验。关键词：旗蓬厂，印染废水，工程改造，水解酸化，接触氧化，混凝气浮nABSTRACTTheprintinganddyeingwastewaterisoneoforganicwastewaterwithhighconcentrationanddifficulttobebiodegradable．ThisthesisaimstOthesettlementofexixtingproblemsonthewastewatertreatmentinShanghaiMaofengBanner&TentFactory．Theoriginaltreatmentprocessisimprovedthroughon—siteinvestigationandexperiencefromexperiment．Attheend，theeffluentqualitycancometothelocaldischargestandard，andparteffluentcanbereusedinthepresentproductionprocess．Itwilldecreasethewastewaterdischarge．economizefreshwaterresourceandreducetheoperationcost．Accordingtocharacteristicsoftheprinting&dyeingwastewater,thenewprocessintroducesthe‘'hydrolyticacidification+contactbio-oxidation+coagulationandair-flotation”，whichissuitableprocessverifiedintheexperiment．TheexperimentresultshowsthattheremovalrateofCOD口，BOD5，SSandchromais68．3-78．6％、68．3—，76．1％、76．0—79．1％and90％。andtheeffluentchromaalsocomesupto8-16．Basedontheaboveresult，thethesisprimarilyprobesintothedegradationmechanismofthewastewaterpollutantindexes，andobtainedthecorrespondingmathematickineticsmodel．Themodificationofthewastewatertreatmentsystemdoesnotdamagetheoldconstrctionunits，whileisreorderingandimprovingthembychoosingthepropertreatmentprocess．Theoldnaturalsedimentationbasinischangedintomulti．classhydrolyticacidaficationbasinandcontactoxidationbasin．thefunctionoftheoldcoagulationandair-flotationbasinisstrengthened，andtheoldelectricaloxidationactivatedcarbontowerisimprovedintothebiologicalactivatedcarbonone．Aftermodification，thetreatmentcostofwastewaterpertondecreasebyRMB0．26．Theeffluent’SCODcv,BOD5，SS，NH3-NandchromacomeuptotheII-classcriteriaspecifiedintheLocalWastewaterDischargeStandardinShanghai(DB31／199—1997)．AndtheprincipalwaterqualityindexesmeetwiththeQualityStandardofDomesticWater(cJfrIln48-1999)．Throughtestofthereusedeffluentinproduction，thereisnoanynegativeinfluenceontheproductquality．Therateofreusedeffluentcomesupto51．8％．whichcansave80tonsfleshwaterperday．Theprocessimprovementachievesfavorableprofitofenvironmentandeconomy．ZhangHuifen(environmentalengineering)SupervisedbyProfessorWangYongHuiKEYWORDS：thebannerandtentfactory,printinganddyeingwastewater,processimprovement,hydrolyticacidification，contactoxidation，coagulationandair-flotationIIIn附件一：东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德。崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者躲弼彩日期：办心年肛月≯且n附件二：东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。’保密口，在——年解密后适用本版权书．。本学位论文属于不保密口。指导教师签名：沙确；／1日期：炒6年t月珀务癌碜胛～柳n符号说明CODcr：化学需氧量(铬法)，mg／LBOD5：五日生化需氧量，m龃。SS：悬浮物浓度，m班"NH3-N：氨氮浓度，mg／Lp。】：溶液中染料的浓度，mg，Lpd：纤维中染料的浓度，‘mg／I。Eh：氧化还原电位，mVT；温度，℃TNK：凯式氮，mg／t,HRT：水力停留时间，hSRT：泥龄，h总的需氧速率，m∥(L·min)降解有机物，合成新细胞的好氧速率，me,／(L·rain)(詈)。：微生物内源呼吸需氧速率m∥(L．min)0。：氧吸收量积累值，mg儿dO，．：呼吸速率，mg／(L．min)Nrv：有机物去除速率，蚝CODo，(m3·d)Nv：容积负荷，kCODc，／(m3·d)r：相关系数，无量纲参数so：进水基质浓度，mg几Se：出水基质浓度，mg／Lx：微生物浓度，g／LK2：减速增长常数，mg／(L·d)Ⅳ：微生物比增长速率，d．1∥一：在饱和浓度下微生物最大比增长速率，d|lKs：饱和常数，又称半速度常数，mg／LS：基质浓度，mg几、1．厅1．厅扣一出扣一衍，，，．．。k，，．．．．Ln塑茎[堡鲞墨查竺些苎璺堑塞塑三矍整垄壅堕(警]：单位容积氧化池的基质变化速率，m∥(L。d)唔)。：单位容积附着的生物膜利用基质的速率，m∥(L．d)(羽。：单位容积悬浮的生物体利用基质的速率，删(L．d)V：氧化池容积，LVA：附着的生物膜容积，m3V。：接触氧化池容积，LSo：进水基质浓度，mg／L8。：出水基质浓度，mg／LN：接触氧化池内填料容积，m3吼L：单位容积附着生物膜最大利用基质速率，mg／(L·d)U：单位填料面积基质去除速率，mg／(L·d)U。：饱和基质浓度时单位填料面积最大基质去除速率，mg，(L．d)Se：接触氧化池内或出口的基质浓度，myLQ：水量，m3mH：扬程，InN：功率，kW2n第一章绪论1．1课题研究背景水环境污染和水资源短缺是全球淡水资源面临的两大难题。随着我国经济的迅速发展，人口的增加，人民生活水平的逐步提高，工业化和城市化步伐的加快，用水量急剧增加，废水排放量也相应增加，加剧了淡水资源的短缺和水环境的污染【11。当前我国的水体污染状况日益严峻，全国七大重点水系地表水受到不同程度的有机污染，有些水系如松花江水系中有57．7％的断面满足II类水质要求，21．6％的断面为Ⅳ类水质，6．9％的断面属V类水质，13．8％的断面属劣V类水质。我国湖泊水库富营养化问题也十分突出。据调查121，2004年全国工业废水排放总量为197．8亿吨，工业废水中化学需氧量(coD)排放总量1041万吨。提高和改善工业废水的处理能力和处理达标率是巩固多年来国家在水污染防治工作方面所取得的成果和切实控制水体污染的关键。印染废水处理一直是工业废水处理的一个重点与难点，我国在印染废水治理技术方面己取得许多进展，一大批新颖、成熟的处理新工艺已经在印染废水处理中得到实际应用，如：厌氧．好氧生物处理系统、生物铁法、优良脱色菌和PVA降解菌的筛选和应用、新型高效混凝剂、高压脉冲电解法等。可以说，针对各种类型的印染企业，均可找到行之有效的处理方法。对于老厂废水处理流程的改造来说，由于旧的废水处理工艺落后、废水处理站面积有限、原有构筑物布局不尽合理、出水达标要求严格等因素的限制，很难找出一个使废水处理改造投资少、效果好的工艺方案，我国多数企业属于这种情况。一上海茂丰旗蓬厂位于上海市青浦区徐径镇，是一家主要生产各国旗帜和帐篷的生产企业，生产过程中产生大量的印染废水。企业原有的一套废水处理设施是于90年代初设计建造的。由于当时工艺设计方面的先天性缺陷，再加上年久失修，原有的废水处理系统已处于瘫痪状态，导致企业废水超标排放，企业每年缴纳几十万的超标排污收费，并收到上级环保主管部门限期整改的通知。面对以上的窘困局面，旗蓬厂领导找到学校老师，希望能帮助企业改造原有的废水处理系统，寻找经济、有效的处理方法，确保印染废水处理达标排放，同时尽量利用原有的构筑物，减少投资费用和运行成本。本人在导师的指导下，以上海茂丰旗蓬厂废水处理改造工程作为研究课题，即根据该厂的生产情况和现有废水处理构筑物和处理设施，选择合适的处理工艺，进行废水处理系统的优化改造和优化管理运行，降低工程改造投资、降低废水处理成本、提高废水处理效果、确保废水处理达标排放。n竖壅[堡銎堕垄竺里堇墼攀塑塑三堡堕丝塞堕1．2印染废水的处理方法印染废水是指棉、毛、化纤等纺织产品在预处理、染色、印花和整理过程中所排放的废水。印染废水成分复杂，染料主要是以芳烃和杂环化合物为母体，并带有显色基团(如-N=N-、-N=o)和极性基团(如．S03Na、．OH、-NH2)。染料分子中含较多能与水分子形成氢键的．s03H、．COOH、．OH基团如活性染料和中性染料等，染料分子就能全溶于水中；不含或少含。S03H、．COOH、．OH等亲水基团的染料分子以疏水性悬浮微粒形式存在于水中；含少量亲水基团但分子量很大或完全不含亲水基团的染料分子，在水中常以胶体形式存在。印染废水中还常带有以下助剂：①中性电解质如NaCl、Na2S04等；②酸碱调节剂如HCl、NaOH或Na2C03；③膨化剂如尿素等；④胶粘剂如改性淀粉、脲醛树脂、聚乙烯醇等；⑤稳定剂如磷酸盐等。印染废水成分复杂、色度大、COD高，并向着抗氧化、抗生物降解方向发展，已成为我国各大水域的重要污染源之一。1．2．1物理化学处理法(1)吸附法在物理处理法中应用最多的是吸附法，这种方法是将活性炭、粘土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或让废水通过由其颗粒状物组成的滤床，使废水中的污染物质被吸附在多孔物质表面上或被过滤除去。吸附法的关键是吸附剂的选择。常用的吸附剂有活性炭、离子交换纤维及各种天然矿物(膨润土、硅藻土)、活化酶【3】、工业废料(煤渣、粉煤灰)及天然废料(木炭、锯屑)等。杨宇翔等用硅藻土对印染废水进行脱色，COD去除率达到85％，脱色率在84％以上【4】。利用粉煤灰吸附脱色是电厂废物的综合利用，粉煤灰吸附后进窑制砖通过高温焚烧，将有机物高温氧化分解，消除二次污染151。但为了提高效果，需将粉煤灰进行改性。(2)膜过滤技术膜处理技术是一种较新的技术。但是由于该技术需要专用设备，投资高，且膜易结垢堵塞造成膜污染等原因，除了在有限的领域内投入使用外，在印染废水处理领域实际应用的成功案例还较少。膜处理技术包含微滤伽F)、超滤(UF)、渗析①)、电渗析①D)、纳滤(NF)和反渗透(Ro)、渗透蒸发(PV)、液膜皿M)等。刘梅红【6】选择醋酸纤维素纳滤膜对印染废水进行了深度处理，COD的去除率可达99．4％，对色度的去除率为100％。也有资料报道，选用超滤膜处理染缸脚水，回收废水中的分散染料，回收率达到60％以上。4n第一章绪论(3)化学凝聚法混凝法是向废水中投加化学混凝剂、助凝剂，由于吸附在作用，微粒间的电荷中和(染料废水通常带有负电荷，金属氢氧化物混凝剂带正电荷)和扩散离子层的压缩等产生的凝聚，形成较粗粒凝聚集，通过沉淀、浮选，过滤方法将它们除掉。主要有混凝沉淀法和混凝气浮法，所采用的混凝剂多半以铝盐或铁盐为主，其中以碱式氯化铝(PAC)的架桥吸附性能较好，而以硫酸亚铁的价格为最低。近年来，国外采用高分子混凝剂者日益增加，且有取代无机混凝剂之势，但在国内因价格原因，只使用高分子混凝剂者还不多见，主要是在无机混凝剂中添加少量高分子混凝剂，改善废水的混凝效果。混凝法的主要优点是工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积少、对疏水性染料脱色效率很高；缺点是运行费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果较差啊。值得注意的是染色废水往往含有多种类型染料，物化处理时常常采用几种混凝剂复合使用。几种混凝剂同时投加能取得更好的处理效果，这主要是因为每种混凝剂都各有其化学基团，可以在水体中发挥各自的优势起到架桥作用，使絮体增大，有更好的处理效果。(4)化学氧化法化学氧化即在强氧化剂，如臭氧、过氧化氢等的作用下使有机物氧化分解，有时需要投入催化剂以加速其氧化分解过程。这类净化方法一般需要较大的运行费用。近年来对于化学氧化，特别是高级化学氧化的研究工作十分活跃，取得了较大的进展。所谓高级氧化过程，是指利用复合氧化剂，或在光催化的条件下，或同通过非均相催化途径不断产生氧化能力极强的OH·自由基，OH·氧化电位为2．80V，仅次于氟的2．87V。OH咱由基几乎可以无选择地与任何有机物发生反应，并将其直接氧化为二氧化碳、水和矿物盐，不会产生任何中间产物。在OH自由基的作用下，染料分子中发色基团的不饱和双键可被氧化断开，形成分子量较小的有机物或无机物，从而使染料失去发色能力【8】。氧化剂一般采用Fenton试剂、臭氧、氯气、次氯酸钠、二氧化氯等。近年来，Fenton试剂处理易溶解的染料废水是国内尝试的热点。Fe2+与H202按比例混合可制成Fenton试剂。H202单独使用时氧化能力较弱，与Fe2+共存时，氧化能力增强。其脱色机理是H202与Fe2+反应产生强氧化性游离基·OH，使染料分子断键而脱色。而且由于Fe2+兼有混凝作用，因此Fenton试剂对废水中染料的去除是非常有效的【”。利用臭氧氧化法处理印染废水有显著的脱色效果，脱色率为99．9％，但是COD的去除率很低。因此，在处理印染废水时，通常将臭氧脱色放在生物处理后，经过生物处理的废水中尚存在色度时，用臭氧脱色确保废水色度达标。n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践1．2．2生物处理技术废水的生物处理是现代生物工程的一个重要分支，主要是利用微生物生命的代谢过程，对废水中的污染物进行转移和转化，从而使废水得到净化的处理方法。从最早的废水处理反应器Moris池问世至今，己有百余年的历史了，废水生物处理技术从简单到复杂，从单一功能到多功能，从低效率到高效率，己成为废水处理的主要工艺，在世界各国的水污染防治中发挥了很大作用，也在应用中经历了不断的创新和发展。与物理化学处理方法相比，生物处理法在去除废水中有机碳、硫、氮、磷等污染物质方面，存在许多优越之处。首先，污染物的生化转化过程不需高温高压，在温和的条件下经过酶催化即可高效并彻底完成，因此处理费用低廉；再者，微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境的适应性强、易实现变异等特性，适当地对其加以培养繁殖，特别是在某特定条件下进行驯化，就能使之很好地适应各种工业废水；另外，通过有针对性地对菌种进行筛选、培养和驯化可以使大多数的有机物质实现生物降解处理，因此对废水水质的适用面越来越宽。传统的废水生物处理方法主要包括活性污泥法、生物滤池、氧化塘、厌氧消化等，这些技术无论在设计理论还是实际运行管理方面，己有比较成熟的经验。(1)活性污泥法常用的活性污泥法处理工艺有传统活性污泥法、延时曝气法、纯氧曝气法等。EckenfelderN推荐使用两段活性污泥法来处理高强度工业废水。纯氧曝气生物处理在国外应用较多，由于氧转移效率高，混合液污泥浓度(MESS)高，因此可提高去除有机物及脱色能力。其缺点是装置复杂、运行管理复杂；若原水中混入大量烃类物，则可能引起爆炸，而且，有机物代谢产生的C02重新溶入系统，使废水pH值下降【l。】。从生物方法本身来看，序批式活性污泥法(SBR)能够提供良好的微生物生长环境，使微生物大量繁殖，被认为是处理难降解有机废水的一种有效方法【l”，近年来也有新型的SBR反应器不断应用于难降解有机废水的处理。SBR法处理活性黑和活性黄废水，COD去除率可达90％，而且效果稳定；脱色过程主要发生在兼氧段。好氧段脱色不佳，但好氧可以使兼氧出水交得清澈透明，可令分解产物稳定，出水水质好[12]o活性污泥法与粉末活性炭的联用(PACT)被认为是处理含有难降解污染物的工业废水的一种有效方法【13’14J51。这一方法是将粉末活性炭直接用于活性污泥工艺中，通常用于去除色度和不可生物降解的COD或TOC、降低处理后出水的6n第一章绪论生物毒性、或缓解对异氧微生物的抑制，它可以大幅度提高处理效果、脱色、防止污泥膨胀及消除曝气池中的泡沫，还能减少原水的毒性。Belkin【16】曾经用PACT法处理某高强度、成分复杂且有毒的化学废水，发现可去除93％的溶解有机碳和所有的有毒物质，而且发现对于这种废水，PAC具有高选择性，主要吸附有毒物质而不是Toe，认为原因可能是有毒物质具有较高的疏水性质。另外美国己广泛使用PAC+SBR法处理工业废水。国内也有废水厂采用该方法，但实际运行经济成本较高，不宜大面积推广。(2)生物膜法【17】生物膜法包括生物滤池法(3Z称生物滴滤法)、生物转盘法及生物接触氧化法(浸没式滤池法)。塔式生物滤池，优点是结构紧凑，布局合理，管理方便，动力消耗小，运行费用低。但是由于废水在其中接触时间较短，去除率较低，适宜作为预处理装置，对污染程度较低的废水，也可作为主要处理装置。生物转盘，优点是操作简便，运行管理方便，动力消耗较小，处理成本较低，废水停留时间可根据不同的级数进行控制，处理效果较稳定，但占地面积大，基建投资较高，耐废水水质变化的缓冲能力差。设计时要按原水的BOD高值来计算转盘的BOD面积负荷。较适宜处理废水量不太大的染色废水。生物接触氧化法具有如下特点：’①填料比表面积大，提供了巨大的生物栖息空间，使大量的生物得以附着窭毛长，可形成稳定性较好的高密度生态体系，挂膜周期相对缩短，在处理相同水量的情况下，水力停留时间短，所需设备体积小，场地占用面积小。②污泥浓度高，系统耐冲击负荷能力强。在一般情况下，生物接触氧化法的容积负荷为3N10kgBOD5／m3·d，是普通活性污泥法的3．5倍，它的COD去除率为传统生物法的2～3倍【”J。③污泥产量少，在操作过程中一般不会产生污泥膨胀，不需采用污泥回流装置。．④氧利用率高，动力消耗低。生物接触氧化法对氧的利用率比活性污泥法高3—8倍，动力消耗比活性污泥法减少20％～30％lI”。⑥操作简单，维护方便，可间歇运行，运行费用低，综合能耗低。近些年，随着水解工艺的发展，生物接触氧化法得到了更为广泛的应用，由于水解段可将一些难降解的大分子物质转化为可降解的小分子物质，从而大大提高废水的可生化性，减轻后续好氧段的负担，对难降解废水的处理具有得天独厚的优势㈨。目前，厌氧水解．生物接触氧化工艺已成功应用于印染废水的处理。7n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践(3)废水生物处理新技术随着印染工业的发展，人们生产和使用有机物的种类和数量不断增加，所需要处理的印染有机废水量日益增多，性质日益复杂。这就迫使人们不断地研究开发新的废水生物处理技术，并对现有设施加以改造，以满足水质变化所带来的新要求。另外，随着水资源的日益紧张和人们环境意识的提高，对排水水质的要求越来越高，寻求能够高效去除所谓生物难降解物质和氮磷等营养物质的方法己经成为近年来废水生物处理研究的重点。而且，传统的生化反应器在传质效率、操作管理、能源消耗等诸多方面存在不足，解决该问题也是废水处理领域所面临的挑战之一。总之，传统的废水生物处理方法已不能满足来自各方面的要求，并由此推动该技术领域不断发展。人们己经开发出许多新技术和新工艺，有的已成功地应用于生产实践。表1一l给出近一个时期以来开发研究并命名的废水处理新工艺及其特征。表l-1废水生物处理新工艺及其特征工艺形式微生物环境条件特征吸附与生化降解两段串连，耐复合与毒物冲AB工艺好氧、悬浮生长击能力强好氧+缺氧，悬浮或附批量进水，程序化间歇操作，适用于高浓度SBR工艺着生长有机废水脱氮，效果明显用膜分离装置代替二沉池，避免细菌流失，膜分离活性污泥法好氧，悬浮生长有利于繁殖速度较慢的菌体在反应器内积累往曝气池中投加悬浮状载体，为微生物提供LINPOR工艺好氧，悬浮+附着生长附着表面，提高了生物相浓度深井或塔式曝气池，占地面积小。氧利用率井式曝气法好氧。悬浮生长高好氧与厌氧过程交替操作，脱氮除磷效果明D型氧化沟好氧+厌氧显完全浸没式，上、下两种迸水方式，适合高活性生物滤池厌氧，附着生长浓度有机废水处理完全浸没式，上、下两种进水方式，适合高厌氧生物滤池厌氧，附着生长浓度有机废水处理。以粒状活性炭为填料，结合吸附与生物降解活性炭生物膜法好氧，附着生长两种特性，对难降解物质去除率高n第一章绪论以纤维等合成材料为载体，可为微生物提供软性填料生物膜法好氧或厌氧附着生长较其他填料大的附着表面，阻力小，生物量大结合砂滤与生物法特点，投资少，操作简单，生物砂滤池好氧或厌氧附着生长适用于小型污染源将氧化沟与附着生长技术相结合，对AGCR系统好氧+厌氧附着生长BOD、氮等脱除效果优良．，附着生物膜的载体在流化状态下运转，气液生物流化床好氧或厌氧附着生长固三相传质速度快，高负荷操作，处理效率优良厌氧污泥在膨胀状态下运行，传质速度高，UASB工艺厌氧，悬浮生长停留时间短，对高浓度难降解有机废水去除率良好缺(厌)氧+好氧悬浮缺氧、厌氧和好氧结合工艺，是处理高浓度刖O工艺或附着生长有机废水行之有效的方法好氧+厌氧藻类悬浮生主要利用藻类的塘沟技术组合，投资少，管稳定塘系统长理方便，可实现因地制宜利用载体对微生物进行固定化。极大提高微固定化微生物法固定化生长生物的利用率，处理效果显著提高1；1．2．3其他新方法(1)电解凝聚法采用不同的极板(可溶与不可溶)，产生电解凝聚或电解浮升两种作用以去除废水中的有机物。该法具有设备简单，操作管理方便，占地面积小，去除效果佳等优点。对印染废水COD去除率达到70％，BOD去除率为50％，色度去除率为80％～90％。缺点是电耗高(O．6～1度电／吨水)；另外，该方法需消耗一定量的铁板电极(70克／吨水)【171。(2)光催化氧化法【刀随着光催化氧化技术的发展，利用光催化氧化处理印染废水，最终能使有机物完全矿化，不存在--次污染，并且节省资金，效率提高，有良好的应用前景。光催化氧化技术主要有四种形式：附着态面02光催化降解可溶性染料、铁(Ⅲ)氧化物对印染废水的脱色作用、Ti02膜太阳光催化氧化印染废水、旋转式光催化反应器。(3)磁分离法磁分离法是将水体中微粒磁化后再分离。传统的磁分离器磁场作用力较弱，分离效率差。而高梯度磁分离器通过在过滤器中填充细小的铁磁性填充介质，9n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践从而可以在过滤器中产生高梯度磁场，颗粒受到的磁场力大，分离效率可大大提高。印染废水中的磁性污染物，可直接用高梯度磁分离器分离。对于非磁性污染物，可先投加磁种和混凝剂，使磁种与污染物缔合，然后用高梯度磁分离方法除去。国外高梯度磁分离技术已从实验室走向应用。(4)高能物理处理技术水在高能射线辐照下产生一系列高活性粒子，使有害物质降解。特点是有机物的去除率高、设备占地小、操作简便，但用来产生高能粒子的装置昂贵、技术要求高，而且该方法能耗较大，能量利用率不高。着要真正投入实际运行，还需进行大量的研究工作【7J。(5)超声波气振技术超声波强化臭氧氧化处理偶氮类染料废水是通过超声空化效应产生的高能条件促使臭氧快速分解，产生大量氧自由基，从而使偶氮类染料降解脱色，超声的作用是提高了03的利用率f2l】。陶嫒、胡祺吴等【221采用探头式功率超声发生器和自制平板超声发生器降解多种高浓度染料废水实验的结果表明，降低超声辐射声强及增大辐射有效面积可降解染料，并增大处理废水的体积。但是单独使用超声降解结构成分复杂的染料废水仍难以达到工业应用水平。(6)铁氧化法近年来，利用铁屑内电解法处理染料、印染等工业废水的试验研究及实际应用均有报道。电凝聚的原理即利用电解来氧化铁屑、铁板，使之生成Fe2+、Fe3+再絮凝生成Fe(OH)2、Fe(0H)3等沉淀物，以去除水中的污染物‘231。据报道，采用铁屑．H202氧化法处理印染废水，在pn为l～2时铁氧化生成新生态的Fe2+，其水解产物可使硝基酚类、蒽醌类印染废水脱色率达99％以上叫。美国佛罗里达大学的W．Z．Tang教授用Fe粉]n202系统进行染料脱色实验，发现在铁粉质量浓度为lg／L，pH值为2～3，H202浓度为lmmol／L时，脱色率极好，当pH值提高到10时，脱色反应停止124]。(7)生物活性炭(BAC)生物活性碳的处理过程，即包含了活性碳的物理吸附收集有机物污染物作用，又包含了微生物氧化分解和解析作用，是物理化学法与生物化学法的综合。具有设备简单，管理方便，处理效果好等优点。BAC技术由于结合并优化了生物降解与活性炭吸附两个过程，对印染废水的处理也显示了突出效果。由英国Belfast皇后大学与新西兰Canterbury大学联合研制的生物活性炭搅拌池反应器表明：BAC系统由于在微生物作用基础上引入活性炭吸附，对酸性10n第一章绪论染料的去除效果很好。染料去除率高再生成本也要比单纯GAC法低田】。蔡惠如等采用浸没式膜生物活性炭反应器(SMBACR)法处理染料废水，发现其CoD降解效果和速度都比SBR法好，染料的脱除也是又快又好，经24h的好氧分解，COD、色度的去除率可达90％DA上[251．根据印染废水的特点，选用单一工艺很难实现达标排放的要求，需将单一处理工艺进行优化组合。根据废水的水质成分、排放要求及投资状况选择适宜的治理方法，达到环境效益和社会效益的统一。以生物处理为主，再辅以物化处理的处理技术仍是目前处理印染废水比较经济有效的处理方法。生物处理采用水解酸化+生物接触氧化法，物化处理方法常选择混凝气浮法。1．3。水解酸化+接触氧化”工艺“水解酸化+接触氧化”工艺在厌氧段摒弃了厌氧过程中对环境要求严格、降解速率较慢的甲烷化阶段，使厌氧段(水解)反应器容积大大减小，同时省去气体回收利用系统，基建管理费用大大减少。该工艺目前己成功应用于城市污水12612[71、多种难降解工业废水口8~311的处理。近年来，各种新式填料的出现使得厌氧水解一好氧反应器内可以维持很高的生物量，其应用前景十分广阔。1．3．1厌氧水解与厌氧消化的区别嘲嘲：厌氧过程中，微生物将有机物分解的过程分为三个阶段，即①水解、酸化阶段，是在水解与发酵细菌的作用下，使碳水化合物、蛋白质和脂肪水解发酵转化成单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳、氢等；②产氢产乙酸阶段，是在产氢产乙酸菌的作用下，把第一阶段的产物转化成氢、二氧化碳和乙酸；③产甲烷阶段，是通过两组生理上不同的产甲烷菌的作用，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组对乙酸脱羧产生甲烷。厌氧水解处理工艺是考虑到产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，在反应器中利用水流的淘洗作用造成甲烷菌在反应器中难于繁殖，将厌氧处理控制在反应时间短的厌氧处理第一阶段。复杂有机物的厌氧降解过程可用图1．1来表述。从生物处理原理上讲，水解是厌氧消化过程的第一阶段，但“水解酸化+接触氧化”工艺中的水解段和厌氧消化追求的目标不同。“水解酸化+接触氧化”工艺中的水解段的目的主要是将原水中的不溶性有机物水解为溶解往有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。在混合厌氧消化系统中，水解酸化和整个消化过程有机的结合在一起，共处于一个反应器中，水解、酸化的目的是为混合厌氧消化过程中的甲烷阶段提供基质。n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实玻两相厌氧消化中的产酸段是将混合厌氧消化中的产酸段和产甲烷段分开，以便形成各自的最佳环境，同时，产酸相对所产生酸的形态也有要求(主要是乙酸)，此外，废水中如含有高浓度的硝酸盐、亚硝酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐时，这些物质及其转化产物不仅对甲烷菌有毒害作用，而且影响沼气的质量，也应在产酸相中予以去除。蛋白质1l碳水化合物1l脂肪(类脂物氨基酸ll单糖ll长链脂肪酸细胞外酶丙酮酸+短链脂肪酸+H2+c02+NI{3+醋酸+}b+C02+NH3+H2S产酸菌产氢产乙酸菌CH4+C02+NH3+产甲烷菌图1·1复杂有机物的厌氧分解图Fig．1-lAnaerobicdecompositionofcomplexorganism因此，尽管“水解酸化+接触氧化”处理工艺中的水解酸化段、两相法厌氧发酵工艺中的产酸相和混合厌氧消化工艺中产酸过程均产生有机酸，但由于三者的处理目的不同，各自的运行环境和条件存在着明显的差异，主要表现在以下几个方面：①Eh不同。在混合厌氧消化系统中，须将氧化还原电位Eh严格控制在．300mV以下以满足甲烷菌的要求，因而其水解酸化菌也是在此Eh值下工作的；两相厌氧消化系统则须将产酸相的Eh控制在．100mV～-300mV之间。而水解酸化工艺，只要将Eh控制在+50mV下即可发生有效的水解酸化作用。②pH要求不同。混合厌氧处理系统中，其pH通常控制在甲烷菌生长的最佳范围(6．8～7．2)以内；两相工艺中则为控制其产物的形态而将pH严格控制在6．O～6．5之间。而厌氧水解酸化工艺由于其后续处理为好氧工艺，因而对pH的要求并不十分严格，且由于水解酸化菌对pH的适应性较强，因而其适宜pH范围较宽(适宜值为3．5～lO，最优值为5．5～6．5)。③温度(T)的不同。混合厌氧系统和两相系统对温度均有严格的要求，要么控制在中温(30℃～35℃)，要么控制在高温(50℃～55℃)。而水解酸化工艺则对工作温度无特殊要求，其在常温下运行仍可获得满意的效果(研究表n第一章绪论明，当温度在10℃～20"C之间变化时，水解酸化反应速率变化不大，说明水解酸化微生物对低温变化的适应能力较强)。表1．2水解．好氧处理工艺中的水解段与厌氧消化的比较{11I水解+好氧中的水两相厌氧消化中的项目厌氧消化解段产酸相Eh(mV)<+50—100～-300-300pH。5．5～6．56．O～6．56．8～7．2温度不控制控制优势微生物兼性菌兼性菌+厌氧菌厌氧菌产气中的甲烷产量极少少量水溶性基质(各种乙酸、少量低碳酸、最终产物CI-h、C02有机酸、醇)、C02CI--14，C02④参与微生物种群及产物的不同。混合厌氧工艺优势微生物种群为专性厌氧菌，因而完成水解作用的微生物以厌氧菌为主。两相工艺中则因所控制的Eh值的不同而以不同菌群存在。如Eh较低时，以专性厌氧菌为主，而Eh值较高时则以兼性菌为主。水解酸化工艺通常可在兼性条件下运行，因而其微生物菌群多以厌氧和兼氧菌的混合菌群，有时也以兼性菌为主。微生物种群的差异导致不同工艺的产物也不同。在混合厌氧消化系统中，水解产生的有机酸被立即转化为甲烷和二氧化碳。“水解酸化+接触氧化”处理工艺中水解段的最终产物为溶解性有机物、各种形态的有机酸和醇以及二氧化碳，个别情况下，还有极少量的甲烷。而两相厌氧消化中的产酸相的产物主要为有机酸(大多为乙酸)、少量甲烷和二氧化碳，见表1-2。1．3．2“水解消化+接触氧化”工艺的优点“水解酸化+接触氧化”处理工艺与单独的厌氧或好氧工艺相比，具有以下优越性：①由于在水解酸化阶段可大幅度地去除水中悬浮物和部分溶解性有机物(视工艺要求而定)，其后续好氧接触氧化处理工艺的污泥量可得到有效地减少，从而设备容积也可缩小。②水解消化工艺的产泥量远低于接触氧化工艺，并已高度矿化，易于处理。同时其后续的好氧接触氧化处理所产生的剩余污泥必要时可回流至水解酸化段，以增加水解酸化段的污泥浓度同时减少污泥的处理量。③水解酸化工艺可对进水负荷的变化起缓冲作用，为接触氧化处理创造较为稳定的进水条件。④水解酸化处理运行费用低，且其对废水中有机物的去除亦可节省接触氧n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践化段的需氧量，从而节省整体工艺的运行费用。⑤重要的是当将厌氧控制在水解酸化阶段时，不仅可为好氧接触氧化工艺提供优良的进水水质(即提高废水的可生化性)条件，从而可提高好氧处理的效能，而且可利用产酸菌种类多、生长快及对环境条件适应性强的特点，以利于运行条件的控制和缩小处理设施的容积。此外，与两相厌氧工艺相比，“水解酸化+接触氧化”工艺不但降低了对环境条件(如温度、pH、DO等)的要求，使厌氧段所需容积缩小，而且可以不考虑气体的收集利用系统，从而节省基建费用。1．4研究课题的目的与意义本课题研究的目的是通过试验研究，寻求并优化适合于上海茂丰旗蓬厂印染废水处理的一种工艺，使旗蓬厂印染废水出水水质达到《上海市污水综合排放标准》(DB31／199．1997)中的二级标准，具体水质排放限值标准见表1-2，同时为废水处理改造提供优化控制运行参数和条件；并通过试验结果，探讨旗蓬厂印染废水的生物降解动力学数学模型。表1-3‘上海市污水综合排放标准二级标准》(DB31／199．1997)(rag／L)：!!!：!：j!坠!业!i!i!!!!!避璺竺!型!!垡!竺!!兰型!!!翌型三：!CODoBOD5SSNil3-NpH色度10030150156～970倍旗蓬厂位于青浦区徐泾镇，项目处于青浦区非水源保护区范围内，青浦区环保局对管辖的工厂企业的排污监管力度不断加大，要求排污企业必须达标排放。旗蓬厂的出水不达标，对工厂来说，需要缴纳大笔的超标排污收费，面临关厂停业的威胁，对于周围环境来说，超标废水的排放带来了日益严重的水体污染，因此保证对废水处理的良好效果已迫在眉睫。综合调查与分析，通过试验研究和工程技术改造，寻求一条符合旗蓬厂印染废水处理的有效工艺，保证废水处理达标排放，是工厂跟前的紧迫任务。通过旗蓬厂废水处理工程的改造，也可为同行业印染废水的治理提供有价值的成功经验。1．5课题研究的内容本课题的具体研究内容主要包括以下几个方面：①对旗蓬厂目前的生产工艺、废水特性及废水处理站的处理工艺和运行状况进行调查、分析，确定废水的水质水量以及废水处理不达标的原因，初步选择合适的改造工艺。②在工厂进行小型废水处理试验，确定旗蓬厂印染废水处理改造工艺路线，总结废水处理经验，探索新工艺处理的可行性。14n③通过试验结果分析，对难降解有机物的降解机理进行初步探讨，并确定旗蓬厂印染废水生物降解动力学的数学模型。④提交旗蓬厂废水处理站总体改造方案，指导工厂技术人员付诸实施。⑤对改造后的废水处理工艺进行调试运行，同时对工厂持证上岗的污水处理操作人员进行技术培训。⑥在工厂技术人员的配合下，对处理出水回用于生产进行试验。参考文献【l】杨鲁豫，王琳，王宝贞，我国水资源污染治理的技术策略，给水排水，2001，27，1，94～10l【2】国家环保总局，中国坏境统计年报2004，2005．7[3】郭丽等，活化煤处理印染废水初探，环境工程，1993，11(4)，7～8[4】杨宇翔，张亚匡，吴介达等，硅藻土脱色基理及其在印染废水中应用的研究，工业水处理，1999，19(1)，15～18【5】阎存仙，罗漫，粉煤厌吸附去除活性艳兰X-BR[J]，上海交通大学学报，1998，32(9)，126～129i61刘梅红，姜坪，膜法染料废水处理试验研究，膜科学与技术，2001，21(3)，50～52f7】蒋少军，印染废水处理的探讨，染料工业，2002，39(4)，39～42【8】王九思，韩相恩，赵红花等，絮凝沉淀一Fenton氧化处理含印染废水的研究，兰州铁道学院学报(自然科学版)，2000，20(6)，68～71【9]Eckenfelder，Innovativebiologicaltreatmentforsustainabledevelopmentinthechemicalindustries，Wat．Sci，Tech．，38(4-5)，111～120．[10】唐受印，戴支芝，汪大晕．废水处理工程，2004，第二版，化学工业出版社，北京，80～281【II]Maniz，Start-upstrategyforSBRtreatmentofcomplexindustrialwastewater，Wat．Sci．Tech．，30(3)，149～155【12】蔡惠如，高从堵，膜生物反应器与SBR法处理染料废水的比较，水处理技术，2002，28(6)，347～349【13】H硝ivassilis，Jointtreatmentofindustrialet!h：tlent：casestudyoflimassolindustrialestate，Wjt．Sci．Tech．，29(9)，99～104[14】(美)埃肯费尔德等著，姜文焯等译，1997，工业废水的活性污泥处理法，中国建筑工业出版社，北京，126～212n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践[15】兰淑澄，活性炭水处理技术，环境工程治理技术从书，1991，中国环境科学技术出版社，北京，114～128[16】Belkin，Treatmentofhigh-strength，complexandtoxicchemicalwastewater：end。ofpipe”Bestavailabletechnology”VSAnin-plantcontrolprogram，Wat．Sci．Tech．，29(8)，221～233【17】林昆霞，印染废水处理探讨，云南环境科学，1998，17(4)，36～38[18】SchlimC，HeitzE．Developmentofawastewatertreatmentprocess：ReductiveDehalogenationofChlorinatedHydrocarbonsbyMetals阴．Environmentalprogress，1996，15(1)，38～47【19】沈耀良等，固定化微生物污水处理技术，2002，化学工业出版社，北京，111～112【20】DelfinC，EvaluationoftherateofhydrolysisofslowlybiodegradableCOD(SBCOD)usingstarchassubs打ateunderanaerobic，anoxicandaerobicconditions，Wat．Sei．Tech，1994，30，11，191～199[21】TereseMO．PhilippeFB，Oxidationkineticsofnaturalorganicmatterbysonolysisandozone[J】．WaterResearch，1994，28(69)，1338【22】陶媛，胡祺昊，王黎明等，超声技术降解染料废水的实验研究，高电压技术，2002，12，47～48[23】贾金平，申哲民，周红．电化学方法治理废水的研究与进展，上海环境科学，1999，18(1)，29～31【24】TangWZ，ChenRZ，DepolarizationkineticsandMechanismsofCommercialDyesbyHydrogenPerogenPeroxide／IronPowerinone—dimensionalsystem，Chemosphere，1996，32(59)，947～958【25】GM．Walker，L．R．Weatherley，BiologicalActivatedCarbonTreatmentofIndustrialWastewaterinStirredTankReactors，ChemicalEngineeringJoumai，1999，75，201～206[26】王凯军，城市污水处理问题与水解．好氧生物处理工艺，城市管理与科技，1999，l(1)，22～27【27】王聪亮等，水解一好氧系统处理生活污水的特性研究，环境科学与技术，200l，12，2，28～31[28】李武，水解一好氧生物处理工艺在制药废水处理上的应用，环境工程，1997，15，3，23～2缸【29】陶涛，废水稳定塘在垃圾填埋场渗滤液处理中的应用，环境卫生工程，1998，6(3)，115～12216n第一章绪论[30】方建章、成文、罗国维等，水解一好氧一混凝沉淀工艺处理涤纶厂聚酯废水，环境污染与防治，1997，19，6，9～1l[31】李旭东等，水解酸化一好氧生物处理天然脱硫废水的试验研究，环境工程，1999，17，2，19～2l【33】张希衡，废水厌氧生物处理工程，1996，中国环境科学出版社，北京【33】J．B．JeHy，eta1．Anacrobic／acxobictreatmentofpiggeryandcheese—dairywastewater-acasestudy，Wat．Sci．Teeh．，1989，21，1861～186417n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践第二章旗蓬厂废水处理系统现状调研2．1旗蓬厂概况上海茂丰旗蓬厂位于上海市青浦区徐泾镇，属于一家国内合资的有限责任公司，公司注册资金人民币300万元，实行董事会决策，总经理负责制，专业生产各国旗帜和帐篷，年产值1000多万元。公司自1988年成立以来，经过艰苦创业，已颇具规模。现拥有三家专业制旗工厂，在上海地区设有十多家产品专卖店，在全国各省市有近三十家特约经销商，产品已行销美国、德国、英国、东南亚等国家和地区。曾经被第一届东亚运动会、第三届民运会、第八届全运会指定为吉祥物旗帜指定生产单位，为1997年在我国举办的第43届世界乒乓球锦标赛赶制一百多个国家和地区的国旗和区旗；1999年特定为中华人民共和国澳门特别行政区区旗定点生产单位；2001年是庆祝中国共产党成立80周年特大巨幅党旗承制单位；2004年作为雅典奥运会城市装饰旗的生产厂家，成为中国第一家生产奥运会旗帜的国内企业。旗蓬厂生产过程中主要使用的染料为分散染料，同时也使用少量活性染料，废水排放量140～170t／d。旗蓬厂位于青浦区徐泾镇，工厂附近地区没有污水处理厂纳管，废水经废水处理站处理后排放至附近河道。根据上海市环保局近期出台的一系列政策，工厂排污将严格管理，废水必须做到达标排放，不允许出现超标排放的违法行为，要求旗蓬厂排放出水达到《上海市污水综合排放标准》(DB31／199—1997)中的二级标准。2．2旗蓬厂生产工艺及用水情况分析2．2．1生产工艺上海茂丰旗蓬厂共有员工150名左右，全年工作天数330天，实行二班制，年生产旗帜700余万面。旗蓬厂使用的染料主要是分散染料。分散染料是聚酯纤维织物的专用染料，色谱齐全，色泽牢而艳丽。分散染料染色时，染料中一部分晶粒溶于水，分散和溶解在水中的染料，与进入纤维内的染料存在平衡，由于染料对纤维的亲和力，染料分子逐渐从染液中吸附到纤维表面，再从纤维表面扩散到纤维内部。首先是染料分子被聚酯纤维所吸附，吸附决定于分散染料与聚酯纤维的亲和力，主要通过氢键、偶极矩力和范德华力而形成。聚酯分子存在大量羰基，n第二章攘蓬厂废水处理系统现状调研这和分散染料分子中的氨基、取代氨基或羟基等容易形成氢键。>。O—C'＼／CH2分散染料聚酯纤维此外，还存在着偶极矩力的结合>o“一NH2——宇一c＼cH．／‘和非极性的范德华引力。其次是分散染料在纤维和染浴中的分配关系，分散染料染聚酯纤维时，符合一种物质在两种溶剂的分配定律，即溶解在水中的染料和溶解在纤维中的染料之间存在着平衡关系。染料在溶液中的浓度和在纤维上的浓度比为常数K。[Dd=K[Ds](式2-1)式中[Dd——溶液中染料的浓度；pd——纤维中染料的浓度。K值越大，在平衡时染料上染到纤维上的量越多。在一定温度下增加溶液中染料的用量，最后达到饱和值【”。最后是分教染料在聚酯纤维中的扩敖。影跪分散染料在聚酯纤维中扩散的因素是染料和纤维问吸引力的大小，吸引力大，染料易被吸附至纤维表面，不易扩散至纤维内部；分散染料染聚酯纤维，主要是要增大纤维间的孔道，温度高时，无定形区域的分子键段运动增大，孔道增大，使染料分子易于扩散进入纤维。旗蓬厂使用直接印花工艺。分散染料直接印花工艺，就是将分散染料调配成所需色泽的印浆直接印制在白色或浅色的涤纶织物上，待干燥后，在高温下固色，经水洗，皂洗，烘干整理而成。其工艺流程如图2-1。主要工艺工序说明如下：①刻字、制版：印制旗蓬采取电脑在红膜刻字，晒制网版。配备一些不同规格网框并绷上丝网待用。②配色：配色时，分散染料用量根据色泽深浅而定，一般不超过5％。作为载体并含有助剂的浆料占65％．80％，余下用水合成100％。③网印：旗蓬厂采用案台式手动网板印刷。④蒸锅：纺织品丝网印花工艺中，印后处理十分重要，必须进行蒸化固色，使染料扩散进入纤维，或固着在纤维上，以确保色泽的牢度。在蒸化过程中，19H～HllN—Dn旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践蒸汽先在纺织物上冷凝，使纺织物温度迅速上升。色浆吸收水分以后，染料和化学药剂发生溶解，有的还发生化学反应，染料便从色浆向纤维转移，向纤维图2-1旗蓬厂工艺流程和排水接点分析Fig．2-1Analysisofprocessflowandout-waterjointintheBannerandTentFactory内部扩散。蒸化温度随染料种类和印花工艺的不同，蒸化温度也不同。一般都在100度以上。旗蓬厂采用蒸汽加热，蒸汽由工厂锅炉房提供。⑤产品清洗：目的是清除印浆中的载体和未固着的染料，使色泽艳丽。皂洗采用含有烧碱和保险粉的碱液清洗，80～85℃／10～15分钟。皂洗后水洗，洗净残留的碱液。⑥烘干定型：产品清洗后，进行烘干定型，以保持织物原有的良好性能、稳定尺寸和降低缩水率等。⑦缝纫：印后还需进行缝制，在确保旗帜规格尺寸的同时，保证缝线的坚固性，防止悬挂中被风吹坏。n第二章旗篷厂废水处理系统现状调研2．2．2用水情况(1)给水从厂区附近市政供水管接入引入管，供给全厂生产、生活用水及消防用水。厂区各生产、生活设施供水情况见表2．1。表2-1旗蓬厂各生产，生活设施供水情况生产、生活设施给水性质给水方式冲洗用水网印车间工艺用水蒸锅车间生活用水产品清洗车间清洗用水由厂区自来水管网直接供给厕所冲洗用水食堂、浴室、办公楼生活用水洗脸池等(2)排水旗蓬厂采用案台式手动网板印花技术，印花过程中用水量较少，主要用水集中的生产单元是印花后案台和网板的清洗、蒸锅和印花织物清洗，另外还有部分的生活用水。生产过程排水节点见图2．1。另外还有生活用水及食堂键饮废+水。改造前生产废水直接排入工厂废水处理站，处理后排入附近的河道；餐饮废水进三仓式膈油池，厕所冲洗废水进化粪池消化处理后，直接排入附近的河道。2．2．3水平衡分析根据旗蓬厂2004年第四季度的用水数据，工厂总体给排水基本数据为：①生产生活总耗水量175t／d。其中：生活用水30t／d，生产用水145t／d。②排放各类污废水总量154．5t／d。其中：需要进入厂区废水处理站处理的印染废水127．5t／d，生活污水27t／d。③外排至附近河道的废水共141．5t／d。其中：生活污水27t／d，废水处理出水114．5t／d。旗蓬厂水平衡见图2-2。2ln旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践自来水管网外排至河浜图2-2旗蓬厂给排水平衡分析(rid)Fig．2·2Balanceanalysisforwatersupplyanddischarge(t／d)2。2．4各釉污废水水量和水质(1)生产工艺废水在生产过程中的蒸锅、网印、产品清洗、烘干定型工序中都会有染色废水产生，这是本工程最主要的工艺废水来源。生产过程中需要自来水120～160t／d，排放废水的水质见表2．2。表2-2生产工艺废水水量水质水量COD。BOD5NH3-NSS色度(t／d)(rag／L)(mg／L)pH(倍)108～142400～650115～1308．5～11．O100～1206．5．8．O200(2)终端废水中所含主要成分分散染料分散染料是一种水溶性很低，疏水性较强的非离子型染料，在水中呈分散的微粒状态。分散染料分子中，不含有磺酸基、羧酸基等水溶性基团，常含有硝基、卤素原子、氰基、氨基，为了提高染料的分散性能，赋予染料微小的水溶性，染料分子中含有羟基、羟烷基、氨磺基亲水性基团。从化学结构分析，分散染料包括偶氮型、葸醌型及其他类型的分散染料，n第二章旗蓬厂废水处理系统现状调研其中以偶氮型为主，葸醌型次之。单偶氮染料工艺简单，价格低廉，约占全部分散染料一半，双偶氮染料色谱从黄到蓝，竭染性和日晒牢度较好。蒽醌型染料废水色度较高。活性染料圆活性染料分子含有一个或一个以上的反应性基团(俗称活性基团)。在适当条件下，能和纤维素纤维上韵羟基，蛋白质纤维及聚酰胺纤维上的氨基等发生键合反应，在染料和纤维之间生成共价键结合。印花糊料常用的糊料有淀粉及其制品、树胶、海藻酸钠、纤维素衍生物等。印花糊料的作用是把染料，助剂等化工材料传递到纤维上，防止花纹渗化。当固色以后，糊料容易洗去。在染色中，水是染料的分散介质，而印花中，糊料即成为染料的分散介质，所以糊料分散丽聚集，造成印花不均匀。同时还要考虑糊料的性质，它应不会与酸、氧化剂等起反应。印花糊料与印花效果关系十分密切，所选用的糊料需满足下列要求：糊料与染料，助剂相容性要好；糊料在水中的分散性要大；糊料含水量要小；糊料对纤维的粘着性要好；糊料要有适度的浸湿性；糊料的易洗涤性要好。旗蓬厂使用的印花糊料内含分散染料染色助剂。烧碱学名氢氧化钠，分子式NaOH，烧碱易溶于水，溶化时放出高热，所成溶液呈强碱性，烧碱不但能与酸中和，生成盐和水，而且，可以皂化油脂，生成皂和甘油，印染厂使用的烧碱多含杂质，主要有氯化钠、碳酸钠、硅酸钠等，如果保存和管理不普，烧碱极易吸收水分和二氧化碳，变为碳酸钠。烧碱在印染中主要作为退浆剂、煮炼剂等。保险粉分子式Na2S204，旗蓬厂使用的保险粉外观为白色细粒结晶，易溶于水，具有很强的还原性。旗蓬厂使用保险粉作用是剥色、漂白等。旗蓬厂2003年染料和主要使用助剂用量可参考表2．3：表2-32003年旗蓬厂年使用染料和主要助剂用量Tab．2-3Quantityofd),esmffandprimar!additivein2003用品年用量(吨)分散染料活性染料印花糊料烧碱保险粉4．5O．41822．716．2旗蓬厂终端废水含染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质及无机盐等，有害健康的重金属和其他有毒有害物质不多。废水色度高，可生化性较差。需要指出的是，由于管理不善和职工的节水意识不够，印染生产过程中产生的废水量偏大，旗蓬厂终端废水的污染物浓度相对于其它同类型企业排放的终端废n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践水的污染物浓度较低。(3)生活污水旗蓬厂职工总人数150人，设有职工食堂、厕所、浴室等生活设施，大约产生生活污水量27t／d。生活水水质按照下表2-4水质测算。表2-4生活污水水质情况(rag／L)Tab．2-4Qualityofdomesticsewage(mg，L)2．3旗蓬厂原有废水处理站概况旗蓬厂原废水处理系统于90年代初期委托某外地环保设备公司进行设计建造，设计最高日处理废水能力100t／d，现实际废水处理量为140～170们。2．3．1原有废水处理工艺工艺改造前，旗蓬厂废水处理站采用“混凝气浮一电氧化活性炭”工艺，如图2．3所示。进水图2-3改造前废水处理站处理工艺图Fig．2-3Processflowbeforetheprocessimprovement该系统主要包括沉淀池一座(15格)，储水池一座(3格)，提升泵前水池，混凝气浮池一座，电氧化活性炭塔一座。其构筑物分布和废水、污泥走向如图2-4示。原有废水处理工艺为“混凝气浮+电氧化活性炭”工艺：混凝气浮：即在废水中投加混凝剂后采用混合、反应、上浮工艺，使废水得到净化。该法利用混凝剂的凝聚作用，与废水中的有机质形成絮体，依照不同比重上浮，以达到去除污染物的目的。电氧化活性炭：电化学再生法是采用电解化学方法进行活性炭再生的方法。它是通过氧化还原的方法，除去孔内的污染物，使孔放大恢复活性炭的活性。原理是：使阳极与活性炭直接接触，利用活性炭的导电性使阳极面积扩大，每个小炭粒都变成一个小阳极。在阴极前面用绝缘板把阴极与活性炭相隔开，因为电解液中存在大量的cr，所以电解时cr不断向阳极运动，在阳极上有C12析n第二章旗蓬厂废水处理系统现状调研出，旷不断向阴极运动，在阴极上析出H2。发生电解反应为：阳极2C1。2e斗C12阴极2矿+2e斗H2在电解液中存在C12与水反应：C12+rH20=HClOd-HCI(式2—2)这样在电解液中就存在HCIO和Ch，它们都是强氧化剂，可以将吸附在活性炭上的有机物氧化，从活性炭中解析出来，从而使活性炭再生【3】。过水池L一一一一一一j塾些墨_I图2-4改造前废水处理站构筑物分布图F蟾．2-4Constructionlayoutbeforeprocessimprovement污泥浓缩池2．3．2主要构筑物情况废水处理站的主要构筑物如下：沉淀池(过水池)：共有10格，钢筋混凝土结构，每格尺寸为5．5m×2．0m，有效水深2．0m，总有效容积220m3，水力停留时间为31～37．5小时。储水池：共3格，钢筋混凝土结构，尺寸为6．5rex2．5m，有效水深2．0m，有效容积为97。5m3，水力停留时间为13．5～16．5小时。提升泵前水池：钢筋混凝土结构，尺寸6．0rex5．0m，有效水深2．0m，有效容积为60m?，水力停留时间为8．5～10小时。混凝气浮池：钢结构，尺寸1．6rex3．Om，有效水深2．0m，有效容积为9．6m3，处理能力10吨／小时。每天工作10小时，水力停留时间0．6～0．7小时。气浮池n旗蓬厂目】染废水箍理试验研究和工程改造实践采用部分出水加压回流溶气气浮法，溶气水回流率控制在进水量的20～25。使用的混凝药剂采用PAC和烧碱混合使用，投加量由操作工调节，其中PAC投加量约100ppm，烧碱投加量约20ppm。电氧化活性炭塔：钢结构，尺寸为直径2m，c3m，有效容积9．4m3，水力停留时间0．6~o．7小时。其他相关构筑物有：泵房、风机房、配电房、操作室及化验室。2．3．3原有废水处理工艺设计及运行情况表2-5原设计迸水标准(rag／L)Tab．2-5Influentstandardoforiginaldesign(mg／L)表2-6改造前废水处理系统主要运行参数Tab．2-6Principaloperationparameterbeforeprocessimprovement单元，。溶气水压DOpH(Mpa)(m班)HRT(h)原有废水处理系统的设计进水标准和主要运行参数分别如表2．5和表2-6所示。在原系统运行初期，处理效果尚好，出水基本能够达到排放标准。这主要是由于活性炭的吸附效果好。经过半年的运行后，效果逐渐下降，此时电氧化设备腐蚀后已失去作用，仅靠化学混凝和活性炭吸附实现有机物去除。但活性炭吸附已趋饱和，同时由于生产规模的扩大，水量增加，生产品种变化频繁，水质也在变化，经调查和现场监测，其工艺废水水质水量现状参见表2—2。原废水处理系统面对水质水量的改变，无法做到废水处理达标排放，企业曾几次被青浦区环境监测站取样分析，CODcr超标2～3倍，甚至一度超标5倍，BOD5超标1．5倍，色度也超标，企业面临着巨大的环境压力。表2-7为2004年8月16日至2004年8月26日的各处理单元中CODc，和色度测定值。从表2．7可以看出，整个生化处理系统效果不明显，出水严重超标。n第二章旗蓬厂废水处理系统现状调研表2．7废水处理系统各单元CoD∞色度实测值Tab．2-7MonitoreddataofCODcrandchromaCODo(mpJL)色度(倍)泵前混凝电氧化进水磊篆蠢日期进水水池气浮活性炭出水8．16467327186192160128648．1753235819020225612832408．1848640623024025612864408．1949141224721916025664408．252346324624320012864408．2159846925216012864408．2251243226925216012832648．2346142323224025612864328．2448242624120012832408．2557638120723220032408．2653441223122925612864402．4废水处理缺陷分析通过调查分析，旗蓬厂废水处理超标排放的原因可以归结为以下几点：2．4．1废水处理工艺本身缺陷(1)构筑物设置不合理原废水处理工艺的设计中，由于设计单位缺乏对旗蓬厂生产状况和废水水质的了解，设置了lO格的沉淀池过水池，还有储水池和泵前蓄水池，仅仅起到缓冲调节水质水量和初次沉淀的作用，对降低废水的COD、BOD效果甚微。(2)工艺路线设计不合理化学凝聚法对印染废水的色度去除率比生化法高，一般可达80％左右：COD的去除率也较高，一般可以达到40～60％。混凝气浮应考虑混凝剂种类、气浮池池型、溶气设备的效果及释放器等，并对处理操作工的操作水平要求较高。旗蓬厂主要使用分散染料，粟帑混凝气浮作为处理工艺是合理的，但是由于废水中还含有相当数量的其他可溶性有机物，履冰经初沉后直接进久混凝气雳用药量大，很不经济。再者如果生产规模扩大，废水排水量增加，混凝气浮池的容积有限，负荷增高，造成废水的有效停留时间缩短，加入混凝剂后还没有来得及形成絮凝体上浮就进入电化学活性炭塔。电化学活性炭是一种正处于试验研究的新方法，电化学再生法再生活性炭的效率较高，可以接近90％，但再生效率和再生成本受到许多因素的影响，还有待研究探讨【4】。上海茂丰旗蓬厂的实际运行表明，电氧化活性炭技术尚没有完n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践全过关：设备材料不过关，运行较短时间后，设备腐蚀严重，导致材料电解阻力加大，维修更换困难；而且耗电量惊人，粗略估计，每处理1吨水需要电费投入0．30～O．40元。因此工厂使用不到半年，电化学活性炭塔就无法正常运行了。2．4．2废水水质水量变化频繁旗蓬厂的生产特点就是多品种少批量。多品种是指生产根据客户订单调整的，旗蓬厂根据客户对旗帜或帐篷的颜色要求选择合适的染料和助剂；少批量是由工厂的生产产品决定的，相对其它印染企业来说，旗蓬厂的一次订单产品产量低，且需要经常变换染料品种。旗蓬厂使用的染料以分散染料为主，但有时也会用到活性染料等其它染料。分散染料品种较多，按化学结构来说，以偶氮、葸醌为主，这两类染料约占全部分散染料的85％，其他各类型的分散染料只占少判51。以上因素造成旗蓬厂印染废水水质水量变化频繁。由于生产规模的不断扩大，旗蓬厂的废水排放量也一直在增加，由原来的每天排放70吨增大至1700吨。导致废水处理站的处理压力过大，废水来不及处理，自然不能达到排放标准的要求。2．4．3运行管理落后(1)缺乏有经验的操作人员旗蓬厂现有两名废水处理操作人员，实行轮班制工作。两名工作人员只有一名接受过市环保局组织的污水处理工的培训，对于个别废水指标的测定有粗浅的了解；另外一名兼做厂里的维修工，对于废水处理一窍不通；两位甚至连废水进水的pn值都不会调节，因此操作人员对废水处理的理论和实践都不甚了解，无法承担废水处理的重任。改造前两名工作人员的主要工作内容就是查看设备是否运转，给混凝气浮池加药。对于处理系统出现的问题不能及时发现。旗蓬厂处理系统的进水水质随时在改变，因此，当进水污染物浓度较大时，气浮池的加药量要大，而当进水污染物浓度较小时，加药量则要调小。但由于操作工业务能力不够，对进水水质没有进行及时观察，往往造成加药量过大，而使药剂浪费，处理成本提高。或者加药量过小，使得后续处理系统的负担加大而导致出水污染物指标偏高。(2)缺乏常规的监测手段废水处理站没有配备常用的监测分析仪器，不了解废水的变化动态，也不知道废水处理后是否能够达标。按规范管理的标准，废水处理站应该记录每天的废水处理情况，而且要对进水出水的COD、BOD、NH3-N、pn等常规指标进行分析，并记录在案。分析n第二章旗蓬厂废水处理系统现状调研内容包括技术经济指标、显示处理装置基础水平的工艺变量和影响绩效的因素等。另外，还能及时发现异常问题，迅速解决问题，使废水处理系统能够高效运行。2．5小结在综合调查的基础上，对上海茂丰旗蓬厂的生产工艺、印染废水的组成成分、废水处理站构筑物组成分布、处理工艺特点以及工艺运行状况进行了分析和探讨：①旗蓬厂生产主要使用分散染料，同时也有少量活性染料，产品特点决定出水水质水量变化频繁。②原废水处理站是90年代委托外地环保设备公司设计制造的，其流程为废水一沉淀池一储水池一加药混凝气浮一电氧化活性炭一出水。③由于处理工艺不合理，某些混凝气浮处理不能充分达到效果，电氧化活性炭塔工艺不成熟，出水的各项指标严重超标。④运行管理落后。参考文献【1】候毓汾，朱振华，王任之，染料化学，1994，化学工业出版社，北京，34l～342【2】李家珍，染料、染色工业废水处理，1997，化学工业出版社，北京，36～37[3】薛正，周宝宇，王三反等，电化学方法再生活性炭的实验研究，甘肃科技纵横，2004，(33)6，58～70【4】张会平，钟辉，叶李艺，不同化学方法再生活性炭的对比研究，化工进展，1999(5)，31～35【5】刘正超等，1985，染料应用手册(第五册分散染料)，纺织工业出版社，上海，8～18n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践第三章旗蓬厂印染废水改造工艺确定及小试试验研究根据对旗蓬厂印染废水的水质水量分析，以及原有废水处理系统构筑物的分布，吸取原废水处理系统废水不成功的教训，确定改造工艺，并在工厂进行旗蓬厂印染废水处理小试试验，验证改造工艺的可行性，取得合适的工艺参数和废水处理经验。3．1废水处理改造工艺3．1．1改造工艺的基本原则①根据旗蓬厂印染废水的水质情况，拟选用成熟可靠的处理工艺，在不破坏原构筑物结构的基础上，合理设计新的处理工艺路线，以满足旗蓬厂水质水量频繁变化的要求，确保处理出水达标排放；②选择的废水处理工艺运行要稳定，操作维护管理要方便；③采取有效措施防治废水处理站风机、水泵等设备产生的噪声和臭气影响周围环境质量；④废水处理设施在运行上要有较大的灵活性和可调节性，以适应水质水量的变化，同时应设置事故应急排放管道和事故存放池，供应急，以防出现事故性排放；⑤增设污泥处理设施，干污泥堆放场，污泥脱水后委托有资质的单位处理处置。3．I．2旗蓬厂印染废水处理的改造工艺在工艺改造中，要有针对性的选择成熟的处理工艺，才能达到较好的处理效果。印染废水的治理技术应用最广泛、技术上占优势的方法仍然是生物法。目前对印染废水治理工艺大多采用生化和物化联合处理工艺路线，在众多的物化手段中，优先被采用的还是加药混凝技术。近年来“水解消化+好氧处理”工艺在我国应用十分普遍，比较适合处理印染废水。旗蓬厂生产废水中不仅含有分散染料，同时还含有大量的化学助剂和纤维表面溶解下来的有机物。分散染料属于非溶解性染料，通过混凝法处理效果较好，但直接混凝处理化学药剂的投加量大，不经济。许多水溶性有机物的生化降解性能并不好，原废水的BIC比值也只有0．25左右，印染废水直接进好氧生物处理池的处理效果未必就好。因此，为了节约化学药剂的投加量，同时受废水处理站构筑物布置的客观条件限制，考虑选用“水解酸化+接触氧化”工艺，混凝气浮放在生化处理单元之后。n第三章旗蓬厂印染废水改造工艺确定及小试试验研究3．1．3旗蓬厂废水处理系统选用该工艺的优势旗蓬厂的构筑物中有大容积的水池，可以不改变水池结构，加以充分利用，只在部分池中布置曝气系统，并安装填料，即可很方便地改造成水解酸化池和接触氧化池。另外，原有的废水处理系统中的混凝气浮池经适当改造后也可以充分利用，取消建造二沉池的基建费用。充分利用原有的活性炭塔，将原来塔内完全失效的活性炭排出，用新鲜活性炭进行置换，并布置充氧装置，改造成生物活性炭塔，保证废水处理系统能达标排放。充分利用旗蓬厂原有的处理构筑物，经适当改造，节省了构筑物的建筑费用，基本投资减少，可满足废水处理达标排放的要求。3．2旗蓬厂印染废水处理小试试验概况旗蓬厂印染废水处理小试试验于2004年9月～12月在旗蓬厂废水处理站内进行。小试工艺选用“水解酸化+接触氧化+混凝气浮”工艺，根据工艺在废水处理站的实验室内搭建小试装置。试验主要是对旗蓬厂印染废水处理的可行性进行研究，找出一条切实可行的技术路线，分析废水CODc，、BOD5、NI-13-N、色度等指标的去除效果和变化规律，得出该工艺改造的有效设计和控制参数，为工艺改造和实际运行提供技术数据和经验。73．2．1试验用水水质旗蓬厂印染废水处理小试试验用水就取自工厂的实际印染废水，生活污水取自工厂的生活污水，小试试验初期使用生活污水和旗蓬厂实际废水的混合废水，为了培菌的需要不断改变废水的配比，并适当投加营养；启动后期和运行阶段完全使用旗蓬厂实际的印染废水。水质见表3-1。表3-1试验原水主要水质指标CODcrBOD5SS色度项目pH(mg／L)(倍)范围407～658119一13l95～1256．5～8．O16m弓20平均值5321251107．252403。2，2试验装置流程．小试试验装置见图3-1。n藏蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实黢口图3-t试验装置流程图Fig，3-lProcessflowforapparatususedinexperiment表3-2小试装置尺寸表出水＼设施月卜＼材料规格(m)有效容积(L)备注配水箱塑料0，8*0．8"1．5940厌氧酸化池塑料oO，50"1，5280安装软性填抖接触氧化池塑料0．8*0．4*0．5140安装组合填料二沉池塑料70加药混凝池塑料0．7*0．2*0．440其中，各反应器尺寸和容积如表3．2所示。所用反应器都使用塑料制成：水解酸化池的填料为软性填料，绕中间的旋转周设置一周；接触氧化池的填料为组合纤维填料，呈绳状连接，纤维柬间距为80mm，中心绳间距为150mm，填料在池中分布都为3排，每排5串。另外，使用到的设备有恒流泵一台，气泵一台．3．2．3试验测定项目与分析方法试验过程，主要CODcr、BOD5、pH、ss、色度、DO，NI-13-N等项目进行盆涮、控制、分析取样为每天8：00、12：00、16：00、20：∞取样，每次lOO垃兄，将每日四次混合，作为监测水样，具体测试方法及使用的仪器如表3-3：n第三章旗蓬厂印染废水改造工艺确定及小试试验研究表3—3监测项目监测方法和监测仪器表测试项目测试方法使用仪器CODo重铬酸钾标准分析法BODj标准稀释接种法生化培养箱(Lm．250-A)pH口H试纸SS重量法电子天平(FA．1004)NHrN蒸馏滴定法磷酸盐钼蓝分光光度法紫外分光光度仪(TLll800)DO溶解氧测定仪经典台式溶氧仪ⅣSI52)Ⅳ儿SS重量法电子天平(FA-1004)色度稀释倍数法生物相显微镜镜检，观察填料上的生物膜摄形生物显微镜(XSP．gCZ)3．2．4试验安排①取上海市青浦中国纺织科技产业城污水处理厂的污泥进行培养驯化，挂膜启动。对启动阶段COD变化进行分析，探讨好氧预挂膜在水解酸化启动阶段的作用。②考察水力停留时间对生化系统处理效果的影响。主要考察水解酸化对印染废水的处理效果，并初步探讨旗蓬厂印染废水中难降解有机物的生物降解机理。③微生物呼吸速率实验，考察水解酸化对废水可生化性的影响。，④考察pH值和容积负荷变化对整个系统处理效果的影响。⑤进行生化系统稳定运行实验和混凝气浮实验，确定改造工艺的运行效果。3．3微生物培养驯化、挂膜启动阶段微生物培养驯化、挂膜启动是难降解有机废水处理过程中较困难的一个环节，也是系统能够有效运行的重要步骤。通过分析认为，旗蓬厂印染废水具有如下水质特点，将对生化处理系统的启动产生不利的影响：①旗蓬厂印染废水可生化性较差，BOD／COD仅为0．26左右。②虽然旗蓬厂印染废水中偶氮染料本身有N元素存在，但废水中可被微生物希j用的N源严重不足。分析数据表明，NHa-N和TNK很少，P为0～40mg／L。上述特点，试验初期采用了将旗蓬厂印染与生活污水按一定比例混合配水，对试验系统进行启动。对于厌氧生物膜反应器，其启动阶段是一个较为缓慢的过程，有的厌氧反应器启动期需数月甚至长达一年，因此，开发快速启动工艺，缩短启动时间，是厌n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践氧技术应用中急待解决的技术问题。厌氧生物膜反应器启动期长的主要原因大致可归结为三个方面：①有机物代谢速率慢，微生物增殖速率也相对较慢；②多数厌氧微生物为球菌和杆菌，不易附着生长，而易于随出水流出反应器；③产甲烷微生物对外界环境的变化十分敏感，特别是在启动阶段，产甲烷微生物量少且没有形成良好的结构，很容易被抑制或流失。一般的情况下，给定的系统中悬浮微生物的浓度代表了微生物与载体间的接触频度，随悬浮微生物浓度的增加，微生物与载体问的可能接触的几率也随之增高。所以为了增加微生物与载体之间相互作用的机会，应该使悬浮相中保持较高的微生物浓度，在此条件下，丝状菌可以快速生长并形成网状结构，为其它微生物的生长提供栖息地。根据以上微生物学原理，即按照丝状微生物的生理、生化和生态特性，创造有利于其增长的条件，丝状微生物即可快速生长并附着形成网状结构，为其他微生物的生长提供栖息地。根据这一思路，本研究采用填料在好氧条件下快速挂膜，表面形成良好的丝状菌结构，以利于厌氧菌的附着生长，从而达到加速启动的目的。3．3．1启动阶段及分析启动阶段用水使用生活污水和旗蓬厂印染废水的混合水。接种污泥取自上海青浦纺织科技产业城污水处理厂的厌氧污泥和生物曝气池的回流污泥进行驯化。由于厌氧微生物代谢速率慢，增值速率也相对较慢：而且多数厌氧微生物为球菌和杆菌，易随出水流出反应器，因此在驯化中要在水解酸化反应器中加入大量接种污泥，使其中MLSS达1500mg／L左右。驯化初期采用间歇进水，在分批进水间歇运行的同时，逐步缩短反应时间，直至反应器完全适应污水水质后开始连续运行。具体方法是在反应器中加入污泥后，开始试验进水至反应器满，调节搅拌器，叶片缓慢转动，使废水和污泥充分混合，反应器内溶解氧大于3mg／L。l天后停止曝气静置半天，使接种污泥与载体填料充分接触，接种微生物，将水放掉重新进水，然后再次开始曝气、静置、换水不断循环。好氧接触氧化池中同样加入接种污泥和试验迸水，曝气，使废水和试验进水完全混合。l天后停止曝气静置半天，使接种污泥与载体填料充分接触，接种微生物，然后开始接受水解消化池的出水。两个星期后厌氧水解酸化池和好氧接触氧化池即可看到填料被完整的生物膜所覆盖。好氧膜驯化过程中观察到生物膜变得更厚也更密实，外观颜色呈灰褐色，池水表面均有土黄色浮泥生成；显微镜观察可见生物膜上的微生物相良好且稳定，出现了许多固着性纤毛虫如累枝虫、钟虫等。至此可认为好氧膜挂n第三章旗蓬厂印染废水改造工艺确定及小试试验研究膜成功，能够进入厌氧生物膜驯化实验阶段。从第5天开始，厌氧水解酸化池停止曝气，开始进行厌氧生物膜驯化阶段，可以发现厌氧水解酸化池的生物膜颜色逐渐变暗，最终变为黑色，开始时生物膜结构逐渐松散，生物膜有少量脱落现象，从图3．2和图3．3可以看出，出水CODcr略有上升；去除率稍有上升后又下降至近0。700毫600粤500趔400嚣300鼍2008100080，、70鬟卯基器硝30营20u10O7891011121314151617181920212223242526日期序号+进水+水解酸化出水+接触氧化出水图3-2驯化期反应器CODCr监测数据图Fig．3-2MonitoredCODerdataduringdomesticationperiod．．t—生，b．▲．r^，—1rr一一一一＼L／、、心L．刽＼．^2■＼2玉z：／|／一1，／’．．．．／’、·—^．．．．“．卜．／～／．．．．．123456789lO111213141516171819ZOZ1ZZZ3z4z5z6日期序号+水解酸化去除率+接触氧化去除率+总去除率图3．3驯化期反应器CODo处理效率图Fig．3-3CODoremovalefficiencyduringdomesticationperiod随着驯化的深入，厌氧生物膜逐渐形成，驯化，生成的厌氧生物膜体积已较原好氧生物膜大，而且厌氧池表面的生物膜联为一体，好氧生物膜向厌氧生物膜转化。从水解酸化过程中前后CODc，的变化情况来看，在前16天的运行过程中，水解酸化出水的CODcr高于进水CODo，这主要是由于染料废水具有毒性，污泥不能适应该废水，使污泥自身分解，导致酸化水解出水CODcr升高。但从第17天起，水解酸化出水CODcr开始下降，并从第17～26天的运行数据看，水解酸化单元CODc，的降解率在不断提高，说明水解酸化池中的污泥己逐渐适应该染料废水，并对其有了一定的降解能力。驯化过程由于浮泥的生成和污泥的脱落，接触氧化池的污泥不断增多，由于没有定期排泥，引起二沉池污泥上浮。因此，在驯化阶段，需要不定期从二n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践沉池排泥，使接触氧化池SV30控制在20％左右。从图3-2可以看出，从接触氧化单元前后CODcr的变化情况来看，水解酸化出水进入接触氧化单元，第1天的CODc，去除率高达42．8％，而第5天下降至21．O％，而后又有所回升。说明第l天的CODc，去除主要靠吸附作用。有可能由于水解酸化出水仍有一定的毒往，致使好氧污泥的活性大大降低。而后在运行10天左右，CODc，去除率又逐渐上升至57％左右。在监测开始21天左右，由于水解酸化开始产生去除效果，使接触氧化段的CODcr去除率达到30％，说明随着反应器的运行，好氧污泥受到了驯化，增加了活性，污泥降解作用稳定，生物膜驯化成熟。水解酸化池和接触氧化池的生物膜培养驯化基本成熟后，根据反应器中的溶解氧，水解酸化池中DO<0．5mg／L，接触氧化池中DO控制在2～4mg／L。每天人为调节工况，采取开始小流量进水，逐步增加进水负荷的方法。由于本试验中反应器的形状和容积固定，因此本试验通过增大进水流量来提高进水负荷。为了使反应器尽快适应旗蓬厂印染废水的水质，未对进水浓度进行调整，随着时间延长，生物膜逐渐增厚，开始新陈代谢，老膜开始脱落，出水中出现悬浮物，表明驯化阶段已经成功。从图3-2和图3．3可以看出，历经26天的驯化试验，总的来说水解酸化单元CODc，的降解率达35％，接触氧化单元CODc，的降解率为30％。总CODcr的降解率为65％，这与一般文献上采用“水解酸化+接触氧化”处理染料废水的效果差距不大，说明反应器已经达到稳定。由于分散染料是颗粒性染料，因此若在生化处理前经过物化沉淀或膜过滤等预处理，或在生化处理后再辅以这种处理，可能会得到更好的处理效果。而在本试验中，该染料废水经厌氧后，不但色度降为4～8倍，而且厌氧出水可生化降解性能提高，是由于废水经厌氧处理后，染料结构被破坏，偶氮键被打开，使生化性能有所提高。3．3．2好氧预挂膜在水解酸化启动阶段的作用(1)丝状菌在加速启动中的作用好氧预挂膜试验生成的生物膜中主要是丝状菌，丝状菌较早附着在固相上，大量交织生长形成网状结构，厌氧启动时这些结构为厌氧微生物的附着和生长提供了良好的固定相，死亡的丝状微生物为厌氧菌提供一定的可利用的营养物质，使载体表面形成亲水层，而亲水层更易于微生物附着。所以厌氧微生物能够较快的栖居、繁殖。按照进化论的观点，生物在长期的演化过程中，适者生存、不适者淘汰。丝状菌具有比表面积大，一端固着、营养和需氧要求低、代谢速率快、粘液层能够减小流动阻力等特点，非常适应流动水体的特点，因此在水处理构筑物中，n第三章簸蓬厂印染废水改造工艺确定及小试试验研究丝状菌不仅能很好的适应环境，而且是生物相形成的先行者，与后来附着其上的微生物一起共同完成废水的净化作用。因此丝状菌在生物膜结构形成和提高废水处理效率方面的作用是十分重要的。(2)加速启动研究的工程意义本研究通过好氧预挂膜过程，在填料表面形成良好的丝状菌结构，并以此作为厌氧微生物的附着体，这也是一种固定化微生物技术。固定化微生物技术反应速率快，便于控制，已成为研究热点，它分为结合固定法、包埋固定法和自身固定法三类。这些方法优越性很多，但由于固定化工艺复杂、固定化微生物活性不够、固定化材料传质性能不佳等原因，应用受到一定影响。本研究中，通过预挂膜过程，丝状菌交织生长形成一定的网状结构，相当于结合固定化法的载体，由于它还能不断生长，可不断形成新的载体供微生物附着，基因工程菌通过自絮凝作用，或通过分泌多糖类物质的具有絮凝作用的微生物，固定在丝状菌上，就可以得到具有良好结构的能处理特种废水的固定化微生物。3．4系统运行试验3．4．1水力停留时间对系统处理效果的影响试验水力停留时间对系统处理效果的影响试验是通过调节进水量来改变水力停留时间，由于产甲烷菌的增殖速度慢、繁殖世代长，而水解产酸菌的世代期短，水解酸化过程较产甲烷过程迅速，可通过控靠4废水在反应器中的停留时间来将厌氧反应控制在水解酸化阶段。本试验将水解酸化过程的水力停留时问HRT控制在4～12h。表3-4给出了试验系统中水解消化池和接触氧化池的主要运行参数。表3．5是水解酸化段运行试验数据。(1)HRT对水解酸化池处理效果的影响从表3．4中数据和图3-4可以看出，水解酸化池对CODcr，BOD5有一定的去除效果，最高去除率分别为41．2％和16．5％。水解酸化池对SS去除率较高，最高可达62．O％，一半以上的ss在水解酸化池中可被除去。分析原因，认为在水解酸化反应中，大量微生物把进水中的颗粒物质和胶体物质迅速截留和吸附，这是一个快速反应的物理过程【“，截留下来的物质吸附在水解污泥的表面，慢慢被分解。从图3．4还可看出，水解酸化池对CODcr的去除率均显著高于对BOD5的去除率，文献【2】的研究也显示出相应的规律，这与传统活性污泥法及甲烷发酵过程中BOD5的去除率高于CODc，的去除率的规律不相符合。这种现象可以通过水解酸化的处理机理加以解释。水解酸化反应器并没有彻底完成对有机物的降37n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践解任务(即把有机物降解为CH4、NH3，C02、H20等)，而是将有机物的形态和结构加以改变，即把难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的低分子物质，这些低分子有机物大部分可以生物降解，因此表现为BOD5的去除率不如CODcr的去除率。表3．4系统运行重要参数HRT水力停留时间HRT(h)序号流量(m3／d)水解酸化段接触氧化段总水力停留时间1O．424262O．286393O．2l841240．1681051550．1412618表3．5水解酸化段运行试验数据水力停留时间(h)4681012进水(mg几)42l442468455452COD臼出水(mg／L)307293286271266去除率(％)28．233．738．939．141．2进水(rag／L)11912713l128126BODs出水(rag／L)105106110107108去除率(％)11．816．516．016．414．3进水(rag／L)102107111109108SS出水(rag／L)4746424549去除率(％)53．857．062．058．754．6进水(rag／L)0．2820．2880．2810．279B／C出水(rag／L)0．3410．3620．3740．3870．406提高率(％)20．925．736．637．745．57060一50琶40錾30求2010O一————一：一．：—／’。．x—／4水力停留时问(h)十CODcr+BOD5---●--SS—x—B／C图3-4水解酸化池COD∞BOD，、SS去除率和B／C的提高率图Fig．3-4RemovalefficiencyforCODcr，BODsandSS,andenhanciveefficiencyforB／Cduringhydrolyticacidificationsegment14n第三章旗蓬厂印染废水改造工艺确定及小试试验研究尽管水解酸化池以控制废水停留时间来将厌氧反应控制在水解酸化阶段，但由于水解酸化池内SRT(泥龄)远远长于HRT(水力停留时间)，进水中SS及胶态物质迅速被水解酸化池内底部厌氧活性污泥截留和吸附，在产酸菌的作用下水解成溶解性物质，重新释放到液体中，然后又被上部填料上固着的微生物分解。在水解酸化池内由于SRT(泥龄)很长，加上酸化阶段不可能十分严格的控制，水解酸化池内仍发生一定的甲烷化过程，在运行中上部时有气泡冒出，说明了甲烷化过程的存在。。(2)HRT对出水可生化性的影响’废水的可生化性，表明了废水中有机污染物可被微生物降解的程度，是选用合适的废水处理方法、处理工艺流程的重要条件。本试验采用BOD5／CODcr比值法t3J钡tj定废水的可生化性。0．5O．450．4≥0．35O．30．250．24681214水力停留时间(h)+进水+出水图3-5水解酸化池B／C的变化趋势图Fig．3-5B／Cvarietytrendduringhydrolyticacidificationsegment污水中的有机污染物，有些是可被微生物降解的，有些则是不易被微生物降解的，CODcr是以重铬酸钾为氧化剂，在一定条件下，用氧化有机物所消耗的氧量来间接表示污水中有机物数量的一种综合性指标。BOD5是用微生物在氧充足条件下，进行生物降解有机物时所消耗的水中溶解氧量以表示水中有机物量的综合性指标。因此可把测得的BOD5值看成是可降解的有机物量，而CODc，代表的则是全部的有机物，所以BOD5，CODcr比值反映了污水中有机物的可降解程度，一般按BOD#CODcr比值分为：BODs／CODcr>0．58为完全可生物降解污水BODJCODcr=0．45～O．58为生物降解性能良好污水BOD5ICODc，---O．30～O．45为可生物降解污水BODs／CODcr<0．30为难生物降解污水由于旗蓬厂根据订单生产，产品品种多，一次订单的需求产品量小，使用的染料变化频繁，因此水质水量变化大，进水的BOD5／CODc，大约O．19～O．32。39n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践小试试验中水力停留时间一定时，水解酸化池的进出水BODdCODc，比值的平均值见表3．5。水解酸化池进水BOD5／CODc，比值平均值范围为0．279～0．288，为难生物降解污水。经过水解处理后的出水BOD5／CODcr比值平均值提高到0．341～0．406，为可生物降解的废水，可见水解酸化池在处理废水的同时，也有效地改善了废水的可生化性，为后续好氧生物处理创造了有利条件。(3)水解酸化对色度的去除从反应前后的色度来看，迸水的色度达到200倍左右，经厌氧反应后，厌氧出水的色度平均达到32倍左右，而后经好氧生物氧化处理后，色度降为8．16倍，说明厌氧水解消化阶段对色度的去除起到重要的作用。旗蓬厂使用的染料主要为分散染料，有时也会用到活性染料。据厂方技术人员介绍，染料74％为偶氮结构，其分子结构式可以分散大红3GFL和分散蓝S鼬R为代表：02N—N≮yN。2H，4CNG。吼图3-6分散大红3GFL分子结构式Fig．3—6Structuralformulaofdispe璐escarlet3GFLON．盂尹岭H5)2图3—7分散蓝SE-2R分子结构式Fig．3-7StructuralformulaofdisperseblueSE-2R从分子结构式可以看出，这两种染料属于芳香族偶氮化合物，分子中含氯基、氰乙基等，分子性质比较稳定。Kulla和Zimmermarm等曾对偶氮类染料的生物降解机理做过研究，他们发现参与降解反应的脱色酶是偶氮还原酶，它可将偶氮双键-N=N-还原裂解成芳香胺类物质，偶氮还原酶以NADPH2或NADH2为辅酶对氧很敏感，有氧时丧失活性，除去氧后又可恢复活性。另外，偶氮还原酶在有些细菌中为诱导酶，而在有些细菌中则是组成酶，偶氮还原酶的底物专一性很强，底物分子结构的变化，特别是底物分子上取代基的数量和位置的变化都严重影响酶的活性和作用【4J。染料分子中的某些生色集团决定了染料的颜色，以偶氮染料为例，若取代基为氯基、磺酸基和硝基则会减少微生物的降解速度闭，而羧基和羟基等取代基有利于微生物的降解代谢，故带有羟基的氨基偶氮苯染料比带磺酸基的氨基偶氮苯易被生长细胞和细胞同系物脱色嘲。一般认为，氯基、磺酸基和硝基抑制微a参n第三章旗蓬厂印染废水改造工艺确定及小试试验研究生物的渗透系统是造成染料分子不能通过细菌的细胞壁进入质膜，使细胞内的偶氮还原酶不能氧化、还原、合成等，这也是使染料不能降解的原因。KuUa等人认为当取代基为磺酸基时，染料分子被降解成反应的中间产物问会相互偶联，导致代谢的障碍，另外，若羟基靠近偶氮双键时，易与偶氮双键形成分子内氢键，降解速度慢，但当羟基由邻位改为对位时，染料的降解速率就有所提高，此外，取代基的数量对脱色亦有影响，一般情况下，微生物会随取代基数量的增多而降解程度下降，而当存在两个以上取代基时，染料就愈难降解。而且，含萘环的染料比含苯环的染料易脱色14]嘲。对于其它染料，Yatome认为偶氮类染料最易脱色，葱醌类最难，而三苯基和次甲基染料居中。染料的分子量大小一般认为脱色的难易程度并无关系，但Yatome认为偶氮类染料的脱色与分子量有关，即分子量越大，脱色时间越长【6】。(4)水解酸化池中的厌氧，兼氧污泥在水解酸化池中、上部装有组合填料，填料上附着由厌氧菌和兼氧菌组成的生物膜，底层是厌氧污泥层。由于水解酸化池内污泥停留时间很长，废水有足够长的时间重新分解，变成可溶性COD随水流入后续生物处理系统，有一部分变成气体逸出，所以水解酸化池中厌氧菌除了对废水进行厌氧水解作用外，同时对污泥产生了厌氧消化作用，因此水解酸化池基本可对污泥的产生及消化达成平衡，故从水解酸化池底部排除的厌氧污泥除少量是有机物外，有很大一部分为无机物，如砂石、煤灰等，这些物质是由原废水带入的。由于厌氧水解酸化池中对污泥产生了厌氧消化作用，故水解酸化池污泥产量小，有资料证明污泥中有机物降解高于消化污泥、脱水性能指标不亚于消化污泥【JJ。(5)生化系统对C01)c，、B005、SS的处理效果表3-6为系统总运行试验结果，图3．8、图3-9和图3．10分别为系统CODcr、BOD5、SS去除率与水力停留时间的关系曲线。从图中可看出，系统处理效果随水力停留时间的增大而提高。当水力停留时间HRTsl2h时，系统对污染物的去除率随水力停留时间的增大增长较快：HRT=6h时，系统对CODc，、BOD5和SS的去除率分别为57．2％、61．3％、73．5％；HRT---9h时，系统对CODcr、BOD5和ss的去除率分别为66．1％、66．1％、76．6％；在阳玎=12h时，系统对CODo、BOD5和SS的去除率分别达到73．3％、74．6％、78．3％。而当水力停留时间HRT>12h，系统对污染物的去除率的增长速率变缓：HRT=15h时，系统对CODcr、BOD5和ss的去除率分别为76．3％、75．8％、78．9％；HRT=18h时，系统对CODcr、BOD5和ss的去除率分别为80．1％、77．O％、78．7％。这说明在一定范围内延长污水的停留时间可以增加对污染物的去除效率，但是从COD的组成来看，有机物的去除率不是随着水力停留时间的延长而无限增大的，HRT>12h时，微生物41n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造安践对污染物质的降解速率开始变慢，直至不再增加，微生物的增长达到饱和，反应系统的去除率则达到最大值。表3-6系统总运行试验结果水力停留时间(h)69121518进水(mg／L)421452468455452CODcr出水(mg／L)18015112510890去除率(％)57．266．673．376．380．1进水(rag／L)119127131128126BO风出水(rag／L)4643333l29去除率(％)61．366．174．675．877．0进水(mg／L)102107111109108SS出水(mg／L)27252423去除率(％)73．576．678．378．978．79085毒80静75餐70稍65鲁60u5550▲————一——，，一●—／／_，一b9lZ1518水力停留时间(h)图3-8水力停留时间对CODer去除率的影响F培3-8ImpactforHRTtocoocJremovalefficience图3．1l、图3．12分别是出水CODcr、BOD5、SS与HRT的关系曲线，从图中可以看出，在HRT从6h增加大12h时，出水CODCr、BOD5、SS值呈现随HRT的增大而减少的趋势；但当HRl》12h时，出水CODCr、BOD5、SS值呈缓慢下降态势。80^75孳70粹65凿60学55850∞4540^●／1．／／691215．水力停留时间(h)图3-9水力停留时间对BODs去除率的影响Fig．3-9hnpactforHRTtoBOD5removalefficience18n第三章旗蓬厂印染废水改造工艺确定及小试试验研究80g78褥76鬣74甾727020018031605140占81201008050345箸40趔35烬靶30雪2520r—／／69水力停留时间(h)图3．10水力停留时间对SS去除率的影响Fig．3-10ImpactforHRTtoSSremovalefficience＼＼～＼，—＼、—、691215水力停留时同(h)图3．11水力停留时间对出水CODCr的影响Fig．3-11ImpactforHRTtoeffluent’sCODCrremovalefficience—、＼、．-—、．69121518水力停留时闻(h)--a--BOD5—·卜_SS图3．12水力停留时间对出水BOD5和SS的影响Fig．3-12ImpactforHRTtoe用uem’SBOD5andSSremovalefficienco通过以上分析可知，本试验反应系统在HRT=12h时，对污染物的去除已经基本达到最好状态，再延长水力停留时间去除率增加不多，反而会增加运行时间，从而增大基建投资和运行管理费用。3．4，2微生物呼吸速率试验及试验结果(1)试验原理【刀微生物降解有机物的物质代谢过程中所消耗的氧包括两部分：①氧化分解n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践有机污染物，使其分解为C02、H20、NH3(存在含氮有机物时)等，为合成新细胞提供能量；②供微生物进行内源呼吸，使细胞物质氧化分解。好氧微生物代谢活动过程见示意图3．13。02有机物图3．13好氧微生物细胞代谢活动示意图Fig．3-13Cellmetabolismactivityofaerobicmicroorganism同时，从上图可以看出细胞物质的代谢活动主要由三部分组成即：氧化(分解)、合成和内源呼吸。通过内源呼吸，一般有80％的细胞物质氧化分解为无机物质，20％为不能分解的残留物质，这些残留物质中主要成分是多糖，也有一些是脂蛋白微生物进行物质代谢过程的需氧速率可以用下式表示：总的需氧速率=合成细胞的需氧速率+内源呼吸的需氧速率即㈢，=(翻，+(警)。(式3-1)式中』—d_O1一总的需氧速率(me,／(L．min))；L讲／r，Jn、f竺；i⋯降解有机物，合成新细胞的好氧速率(m∥(L·rain>)：＼at／，f掣l⋯微生物内源呼吸需氧速率(Ⅱ珂(L．min))。＼at／。如果废水的组分对微生物生长无抑制作用，微生物与废水混合后立即大量摄取有机物合成新细胞，同时消耗水中的溶解氧，溶解氧的消耗量与水中的有机物浓度有关，试验开始时，间歇进料生物反应器内有机物浓度较高，微生物吸收氧的速率较快，以后，随着有机物浓度的逐渐去除，氧吸收速率也逐渐减慢，最后等于内源呼吸速率(图3-14a)，如果废水水中的某一种或几种组分对微生物的生长有毒害抑制作用，微生物与污水混合后，其降解利用有机物的速率便会减慢或停止，利用氧的速率也将减慢或停止(见图3．14c)。因此，我们可以通过试验测定活性污泥的呼吸速率，用氧吸收量累计值与时间的关系曲线、呼吸速率与时间的关系曲线来判断某种污水生物处理的可能性，或某种有毒有害物质进入生物处理设备的最大允许浓度。废水中有毒有害成分对微生物的影响除了直接杀死微生物，使细胞壁变性量能+时笔、呼留幻源残n第三章旗蓬厂印染废水改造工艺确定及小试试验研究或破裂以外，主要表现为抑制、损害酶的作用，使酶变形、失活。如重金属能与酶和其他代谢产物结合，使酶失去活性、改变原生质膜的渗透性，影响营养物质的吸收、再如氢离子浓度会改变原生质膜和酶的电荷，影响原生质的生化的作用，阻碍微生物的能量代谢。由于有毒有害物质对微生物的抑制作用不仅与毒物的浓度有关，还与微生物的浓度有关，因此，试验对选用的污泥浓度应与曝气池的污泥浓度相同；对有毒物质处理时还应对微生物进行培养驯化，．以使微生物逐渐适应这种毒物。当活性污泥微生物处于内源呼吸时，利用的基质是微生物自身的细胞物质，其呼吸速度是恒定的，耗氧量与时间的变化呈直线关系，这条直线称内源呼吸线。当供给活性污泥微生物外源基质时，耗氧量随时阔的变化呈一条特征曲线，称为生化呼吸线。生化呼吸线与内源呼吸线的相对位置关系，可以反映出有机物的生物降解性能和对微生物的毒性。图3．14所示的三条生化呼吸线代表了三种降解性能关系。比较耗氧曲线的位置关系，即可得出有机物的降解性能。图中a线在内源呼吸线之上，说明有机物可以降解；b线与内源呼吸线重合，有机物不能被降解，但也没有抑制性；c线在内源呼吸线之下，有机物不能被降解，且有抑制性。耗氧盘耗氧量时间abc图3．14微生物生化呼吸线Fig．3-14Curveofbio-oxidationbreathingofmicroorganism(2)试验方法将厌氧污泥搅拌均匀后，在每个生化反应器内加入5L，再加入自来水至20L，使每只反应器内的污泥浓度为29／L。然后，开动空气压缩机，对生化反应器进行曝气l小时，使微生物处于饥饿状态：停止曝气并静止沉淀(除欲测内源呼吸速率的反应器以外)，虹吸出去上清液并加入废水至20L处。继续曝气，待混合均匀后立即取样测定呼吸速率(掣)，以后每隔1分钟测定一次呼吸速率，讲45分钟后结束试验。(3)结果计算。／f＼坚线／一孵一吸／／仳一呼／歪一源夕一内∥一鏖贼一玄～废n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践本试验以氧吸收量累计值0。为纵坐标，时间t为横坐标作图，得到印染废水对微生物吸收过程的影响曲线、氧吸收累计量的计算公式为：(ou)n_(ou)n-1+隆f1(式3_2)其中他Ldt×曩=三2ffLL,塑at1)。+吼。卜I。)式中O。——氧吸收量积累值；霉——呼吸速率；t．一时间(小时)：计算时n=2，3，4，5⋯⋯。进水和水解酸化12小时后出水的累积耗氧量结果列表见表3．7和表3-8，图见图3-15和图3．16。如图3-15示，未经水解酸化处理以前，旗蓬厂印染废水的生化呼吸线在内源呼吸线以下，表示难以生物降解，且有抑制性：经过12小时的水解酸化后，生化呼吸曲线都在内源曲线之上，如图3．19示，表示经过水解酸化，废水的可生化性大大增加，可以被生物降解，有利于后续好氧接触氧化工艺的进行。表3·7进水累积耗氧量(mg，L)时间(rain)051015202530354045内源呼吸00．6L2251．8672，5083。1533。794．4355．0835．724生化呼吸00．51．0251．5832．1542．7223．2773．8094．3l4．787．／厂．／．—oj／{二／口≠∥．—r．0510152025时问(1in)+内源呼吸线+生化呼吸线图3．15进水生化呼吸线Fig．3-15Curveofbio-oxidationbreathingoftheinfluent765432l0^rl／暑3啊辩耀繇晦n第三章旗蓬厂印染废水改造工艺确定及小试试验研究表3—8水解酸化12小时后上清液累积耗氧量(mg／L)Tab．3-8Volumeofaccumulativeoxygenill12hoursofup-classificationofanaerobicacidification(me／L)时间(millX0l2345678910内源呼吸100．10．230．3670．4960．6180．750．876l生化呼吸l00．81．481．9832．4042．7523．053．3243．573．84．025^芒4旨。3■g2犍氍1略0_P一一|一—十一一r／／。／／．———●————_．————一。012345678910时间(min)+内源呼吸线+生化呼吸线图3-16水解酸化12小时后上清液生化呼吸线Fig．3-16Curveofbio-oxidationbreathingin12hoursofup-classificationofanaerobicacidification3．4．3酸碱度对微生物及处理效果的影响由于生物体内的生化反应都在酶的参与下进行，酶反应需要合适的pH值范围，因此废水的p8值对细菌生物的代谢活动有很大的影响。废水生化处理实践经验表明，废水酸碱度以p8值保持在6．0-9．0之间较为适宜。活性污泥中的细菌经驯化后对酸碱度的适应范围可迸一步提高。由于印染废水的pH值通常大于7．0，这是由于厌氧水解酸化池和接触氧化池的细菌驯化一段时间后，能在偏碱性的废水中保持良好的处理效果，但若pH值超过11，细菌活性降低，处理效果显著下降，这种现象可从表3-9和图3一17中看出酸碱度对接触氧化池处理效果的影响。表3-9酸碱度对系统处理效果的影响pHCODcJ序号进水出水进水(rag／L)出水(mg／L)去除率(％)l8．3745510876．329．27．244215265．6310．78．342118057．2411r38．743l20951．5n旗蓬厂印染废水处理试验研究和工程改造实践弓船餐稍3o8进水pH值图3．17废水piJ值对系统COD凸去除效率的影响Fig．3-17ImpactofpHvaluetotheCoDcrremovalefficienceoftreatmentsystem3．4．4容积负荷对工艺处理效果的影响试验在生物处理过程中，容积负荷是一个重要的工艺参数，它集中反映了进水浓度和水力停留时间对生物处理过程的综合影响。表3．10为反应器在不同容积负荷下去除率的情况。当水力停留时间一定时，容积负荷的值随进水水质变化。从试验结果可以看出，当水力停留时间为1211时，进水CODcr在412～560mg／L之间，容积负荷在O．83～1．01kgCODcr／(o·d)时，系统CODc，去除率在64．9％～78．6％，7呈上升趋势，但交化不大，当容积负荷大于1．01kgCODo／(m3-d)时，由于此时水力停留时间缩短，系统对污染物的去除率开始下降，因此，在水力负荷一定的情况下，容积负荷的影响不大。表3．10不同容积负荷下系统处理效果Tab．3．10Treatmentresultunderdifferentvolume10ad停留容积负荷CODoBO现SS时间(I呜CODc／进水出水去除率进水出水去除率进水出水去除率(h)(m3．d))(Ing，L)(m班)(％)(m蚰)(rag／L)(％)(rag／L)(mg／U)(％)61．6842ll舯57．21195752．11022773．591．1844215166．61204860．61032377．7121．1256013276．41274068．51052378．112t．0l如510878，61303l76，llIO2379．112o．944681筋73．313l3314矗lll247s．3120．8341212769．41123073．2l∞247615o．7345510876．31283l75．81092378．918O．614529080．11293076．71082378．7生化系统容积负荷不同时，水解酸化段及生物接触氧化段对有机物去除速率的影响(单位时间内由单位反应器体积去除污染物质的量kgCODo／(mLd))见n第三章旗蓬厂印染废水改造工艺确定及小试试验研究表3．1l。表3一11不同容积负荷下有机物的去除速率停留生化系统水解段去除接触氧化段接触氧化段去时间容积负荷进水水解段出速率除速率(kgCODc,／CODo水CODct出水CODc，(h)(mg／L)(kgCODc／(kgCODo／(m3．d))