一种低污泥产量、低能耗印染废水处理工艺-论文 5页

第30卷第4期中国给水排水Vo1．3ONo．42014年2月CHINAWATER＆WASTEWATERFeb．2014一种低污泥产量＼低能耗印染废水处理工艺王学华，黄勇，张娜(苏州科技学院环境科学与工程学院，江苏苏州215009)摘要：针对现行印染废水处理工艺污泥产量大和能耗高等问题，设计了以UASB反应器+三段好氧池为主体的印染废水处理工艺。运行结果表明，平均污泥产量及能耗分别为l283g／m与0．45kW·h／m，与其他印染废水处理工艺相比，该工艺具有污泥产量低、能耗低等特点，出水水质优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。关键词：印染废水；厌氧上流式反应器；低污泥产量；低能耗中图分类号：X703．1文献标识码：C文章编号：1000—4602(2014)04—0063—05StudyonaPrintingandDyeingWastewaterTreatmentProcesswithLowSludgeYieldandLowEnergyConsumptionWANGXue—hua．HUANGYong，ZHANGNa(SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering，SuzhouUniversityofScienceandTechnology，Suzhou215009，China)Abstract：AprintinganddyeingwastewaterprocesscomposedofUASBandthree—stageaerobictankwasdesignedtoresolvetheproblemsofhighsludgeyieldandhighenergyconsumptionintheexist—ingwastewatertreatmentprocess．Theoperationresultsshowedthattheaveragesludgeyieldandenergyconsumptionwere1283g／mand0．45kW·h／m．Thiscombinedprocesshadanadvantageoverotherprintinganddyeingwastewatertreatmentprocessesinsludgeyieldandenergyconsumption．TheefluentqualityexceededthefirstlevelAcriteriaspecifiedintheDischargeStandardofPollutantsforMunicipalWastewaterTreatmentPlant(GB18918—2002)．Keywords：printinganddyeingwastewater；upflowanaerobicsludgeblanket(UASB)；lowsludgeyield；lowenergyconsumption印染废水是一类排放量大、处理难度高的工业性能变差，最终造成出水ss浓度偏高，因而通常采废水，具有水质水量变化大、成分复杂、COD较高及用厌氧水解作为印染废水的预处理J。可生化性较差、色度高和pH值高等特点¨J。目印染废水处理过程中会产生大量污泥，污泥中前，印染废水处理主要有物化法、化学法、生物法及有机物、重金属含量和含水率高(污泥较难脱水)，其组合法等’。一般单独的物化和化学法处理出且处置要求也与生活污水生化处理的剩余污泥不水水质难以满足日益严格的排放要求，通常将其作同，各地均缺乏有效处置。针对现行废水处理工艺为生化处理的辅助工艺J。因此，工程上主要采用污泥产量大和能耗高等问题，从经济角度出发，近年以生物处理为主、预处理和深度处理为辅的综合处来国内外学者研发出了一些低能耗、低污泥产量的理技术J。由于物化预处理成本较高、污泥产量废水处理工艺¨J：①“双泥”工艺，其核心思想是大，预处理时有机物和磷去除过多，会增加后续生化将不同种群的微生物在不同的反应器中分别培养，处理的难度，易引起好氧池污泥膨胀，致使污泥沉降创造各自适宜的生长条件，尽量降低不同种群微生·63·n第30卷第4期中国给水排水物由于新陈代谢习性不同所产生的竞争抑制关系，镇东刘村，地处申港工业园区范围内。该污水厂占以达到较好的除污效果，如水解酸化一厌氧／缺氧一地面积约30000nl，废水主要来自轻纺、精细化工、多级串联曝气、水解酸化一AAO、好氧一沉淀一厌机械和电子等企业。其中轻纺配套的染整企业以氧、两段式、膜一生物反应器和BICT等工艺；②基棉、涤、丙纶和胺纶为主要原材料，于2005年投入运于新原理的新工艺，如反硝化除磷、短程硝化反硝行。该污水处理厂以处理印染废水为主，约占总水化、厌氧氨氧化和同时硝化反硝化等工艺；③处理设量90％以上。施高度简化的新工艺，如气升回流一体化反应器、一1．1水量、水质体化CIBR反应器。该污水处理厂采用分期建设方式，自2005年以在对现有印染废水处理工艺进行深入研究和改来，废水处理系统从1条线平行扩建到4条线，设计进的基础上，提出了一种低污泥产量、低能耗印染废处理水量从50001TI。／d扩展到4×50001TI／d，实际水处理技术，即采用以UASB反应器+三段好氧池处理水量从2300m／d扩展到4×3500m／d左为主体的二级生化处理工艺，并结合物化处理技术，右。2008年以前处理出水水质满足《纺织染整工业而UASB反应器是达标的关键和基础。监测数据表水污染物排放标准》(GB4287_92)的一级排放标明，该工程运行效果良好，出水水质达到《城镇污水准。2009年提标以后出水水质要达到《城镇污水处处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标A标准。准，提标后工艺的运行从增加污泥回流比、调整好氧1工程概述段溶解氧和混凝反应池投加氯化钙等方面进一步提江阴申港工业园区污水处理厂建在江阴市申港高出水水质。表1设计进水水质及排放标准Tab．1Designinfluentandefluentquality项目C0D／BOD／SS／NH4+一N／TN／飞，色度／(pH值mg·L)(nag·L)(mg·L)(mg·L)(mg·L)(mg·L)倍原水800～1200250～320500～60040～507～11170～330设进水l2oo30060o5011l000排放提标前l002570156～940标准提标后5010105150．56～9301．2工艺流程工序，拦截较大漂浮物与颗粒物，调节水质之后再进工艺流程见图1。入生化处理单元。生化处理(水解酸化+好氧)是系统的主体部分。水解酸化部分采用UASB反应器，好氧部分共三段：A段、B段和C段接触氧化池。UASB主要由污泥床、污泥悬浮区、沉淀区、三相分离器及进水系统组成，废水在UASB底部由布水器均匀布水，在中部进行混合反应，在上部三相分离区进行气固液分离，分离出来的污泥全部进入下部污泥床层，上清液经上部出水槽排出，气体经集气室收集，本构筑物无需外加动力设备进行搅拌，有效水深为8．51TI，三相分离区为3．0Ill，布水区为1．5m，超高0．5m，水力停留时间为12h。好氧池A、B段均采用多段进水方式，软管曝气图1工艺流程管设于沉淀区对面，废水与二沉池回流污泥在此混Fig．1Flowchartoftreatmentprocess合，整体上推流前进；C段接触氧化池采用软性纤维废水先经格栅、中和池、初沉池、pH值调节等填料作为生物膜附着体，通过软管曝气供氧，总水力·64·n王学华，等：一种低污泥产量、低能耗印染废水处理工艺第30卷第4期停留时问为22h，有效水深为5．8m。潜水搅拌器的推流作用为废水的均质及后续UASB生化处理出水经二沉池、混凝反应池、斜板沉淀反应器的水解反应提供一定的条件，保证衔接工序池到排放水池后排放。本工程提标改造后，在混凝高效稳定的运行。UASB独特的构造具有良好的污反应池投加氯化钙以强化除磷。泥拦截性质，使得反应器内污泥浓度高(12g／L)，微污泥经浓缩和压缩脱水后泥饼外运处理。压滤生物量大，可以大量降解结构复杂的染料分子，从而水、冲洗水及浓缩池上清液排人调节池。降低色度；上流式流态使废水经布水器均匀布2系统运行及处理效果水、泥水充分混合，从而对污染物进行降解以提高废该工程投入运行以来，系统稳定运行，处理效果水的可生化性，为后续好氧处理的有效运行提供了较好，出水水质均能达到国家相关排放标准。保障；良好的三相分离可以减少带入好氧段的2．1系统的运行效果ss，最终提高出水水质，”J。A、B段好氧池在沉淀2010年_2Ol2年污水处理厂进、出水水质如表区对面设置曝气管，通过环流方式实现了污泥自回2所示。流，保证了池中生物量的稳定，从而显著提高了污染表22010年_2012年污水处理厂进、出水水质物的去除能力。A段采用多点进水方式、B段采用Tab．2Influentandefluentqualityofsewagetreatmentplant推流方式，使系统实现了整体推流，局部完全混合，in2010—2012这样既有利于减小瞬时冲击负荷，又可以分开控制项目进水出水不同段的生物量及溶解氧，以实现各段高效、稳定的范围均值范围均值运行；接触氧化池填充软性填料为微生物提供载体，COD／(mg·L)623～84176226～4135．8使大量的微生物附着在填料上形成生物膜，并且已BOD5／(mg·L)l56～23l2044～65培养出了后生动物(如轮虫)，有利于污染物的去SS／(mg·L)183—23721O4～75．5NH4+一N／除。混凝工段通过加氯氧化降低废水的色度，然后17．35～28．9623．151．13～2．061．59(mg·L)投加混凝剂和氯化钙进一步去除ss和TP及少量溶TN／(mg·L)27．62～38．5333．073．68～5．364．52解性有机污染物；此外，通过增加污泥回流比、优化pH值10．23～10．7810．5O7．25～7．577．41溶解氧控制，冬春季节污泥回流比一般控制在50％TP／(mg·L)3．68～4．894．270．12～0．290．20色度／倍170～3302508～l210～80％，夏秋季节污泥回流比一般控制在30％～温度／℃25～3831．523～352950％，以及根据温度变化控制DO为0．5～2mg／L，由表2可知，本系统出水水质较好，达到《城镇确保好氧区运行平稳，使其达到较高处理效率。污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一2．2污泥产量级A标准，并且远低于排放要求和设计要求。二沉2010年_2012年污水处理厂进水量和污泥产池污泥回流至调节池为其提供适当的生物量，借助量如表3所示。表32010年—2012年污泥产量情况Tab．3Sludgeproductionin2010—2012项目2010年2011年2012正对比文献“]对比文献]吴江污水厂废水量／m2970000396000043682001O000030000253000污泥量／t408256594563400100710污泥含水％808080808080污泥产量／(g·m。)137414291045400033332806由表3可知，本工程近三年平均污泥产量为停留时间及良好的拦截性有利于污泥的自身消化，1283g／m，与其他工艺相比，本系统污泥产量较强化微生物的隐性生长，达到污泥减量的目的，并减低，分析原因主要有：①剩余污泥基本不排放，而是少进入后续环节的污泥量’。③A、B好氧段返回调节池，再进入UASB厌氧消化处理，这样不仅的污泥自回流，可以使系统在高活性污泥浓度(4～促进水解酸化，提高了废水的可生化性，还大大减少8g／L)下运行，排泥量相对较少；C段填料对微生物整个系统的剩余污泥排放量；②UASB的构型、水力具有良好的截留作用，可以保持较高的污泥浓度，减·65·n第30卷第4期中国给水排水少微生物流失；同时三段好氧方式可以利用不同的效益，值得在印染行业的废水处理中推广应用。有机物浓度梯度、溶解氧浓度与填料比等因素来丰富菌群、延长食物链，而延长食物链或强化食物链中参考文献：微型动物的捕食作用均能达到减少剩余污泥产生量[1]HyeOP，SanghwaO，RabindraB，eta1．Applicationof的目的J。目前，c段接触氧化池已培养出后生动AOmoving—bedbiofilmreactorsfortextiledyeing物(如轮虫)，通过捕食作用有效降低了污泥量。④wastewatertreatment[J]．KoreanJChemEng，2010，27(3)：893—899．本系统水解酸化+好氧段最大限度提高了生化处理[2]TangZG，LiuC，ChenY，eta1．Batchandfixed—bedad—功能，接触氧化池出水水质很好，减轻了后续物化处sorptionofactualdyeingwastewateronsludge-basedad--理负荷，有效降低了物化处理污泥产量。此外，二沉sorbentfrompyrolusite—catalyzedpyrolysis[J]．Frese—污泥回流至UASB反应器及好氧A、B段，在减少污niusEnvironBull，2010，19(12a)：3000—3006．泥产量的同时，也减少了污泥处理设施容量及污泥[3]HediBM，IkramH，FadouaM，eta1．Alterationofin最终处置费用。vitroandacuteinvivotoxicityoftextiledyeing2．3技术经济分析wastewaterafterchemicalandbiologicalremediation该工程的能耗为0．45kW·h／m，而无锡某印[J]．EnvironSciPollutRes，2012，19：2634—2643．染厂废水处理设施的能耗为1．47kW-h／m18]、某[4]YanZS，WangSH，KangXK，eta1．Removaloforgan—公司印染废水处理设施的能耗为0．80kW·h／iccompoundsofrealtextiledyeingwastewaterbypilotIn3【19]及重庆市某纺织印染公司废水处理设施的能scalecombinationprocessofanoxicbaffledreactor—耗为0．70kW·h／m。分析本工程低能耗的原hybridmembranebioreactor[J]．WaterPractTechnol，因，主要是合理设计了工艺流程、控制了溶解氧与污2010，5(2)：1—8．[5]耿云波，刘永红，赵鹏飞．印染废水生物处理技术的泥回流比等。调节池中设有导流墙，改善了调节池应用现状及研究进展[J]．工业用水与废水，2010，41的水流条件，从而实现水质均化的低能耗；UASB结(4)：1—4．构紧凑，无需机械搅拌装置，靠良好的布水系统及自[6]刘伟京，许明，喻学敏，等．UASB与ABR工艺处理印身产气可以使泥水充分混合，耗能较低；三段好氧池染废水中试实验研究[J]．水资源保护，2009，25(5)：的A、B两段设有污泥自回流区，相对于池外回流减74—81．小了动力消耗，C段采用泥膜混合的好氧法，系统分[7]叶良平．印染厂生产废水处理工程实例[J]．水处理别控制三段的DO在低氧耗范围，有效降低了曝气技术，2010，36(6)：123—125．能耗；另外，增加回流比降低污泥产量，也减少了污[8]马春燕，谭书琼，奚旦立．印染废水处理原则及方法泥压滤处置等相应能耗。总之，本工程各单元有机[J]．印染，2010，16：30—32．地结合起来，发挥了各自的最佳功能，使系统能够在[9]吴海锁，涂勇，许明，等．UASB厌氧反应器预处理印低能耗下高效、稳定的运行。染废水的中试研究[J]．环境科学与技术，2010，333结论(2)：146—149．[10]刘琳，宋碧玉．污泥减量化技术新进展[J]．工业用采用“UASB反应器+三段好氧池”为主体的二水与废水，2005，36(3)：5—9．级生化处理工艺，结合物化处理技术处理印染废水，[11]王英俊，周振，李进民．污水处理厂污泥过程减量技运行效果良好、出水水质好、调节灵活、抗冲击能力术的研究进展[J]．环境科学与管理，2011，36(10)：强、运行管理方便，出水水质达到《城镇污水处理厂98—102．污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准；[12]WeiY，VanHoutenRT，BorgerAR，eta1．Minimiza—平均处理每吨废水的污泥产量为1283g／m，能耗tionofexcesssludgeproductionforbiologicalwastewater为0．45kW·h／m，污泥产量低、能耗低，具有较好treatment[J]．WaterRes，2003，37：4453—4467．的技术经济指标；本工程不但减少了废水中污染物[13]冀周英，陈银广．剩余污泥转化为SCFAs及用于增强和剩余污泥的排放量，同时还为污水处理厂节约了生物除磷的研究进展[J]．水处理技术，2009，35运行成本，既获得了社会效益，也取得了一定的经济(6)：1—5．(下转第69页)·66·n—l—．1王文喜，等：全球环境基金烟台市化粪池管理示范项目介绍第30卷第4]期_]_性会议。通过主题演讲、发表沦文、发放宣传资料等基金的利用情况不一样，部分已经启动、利用该项基形式展示项目成果，获得了国际同行业的认可。金的城市可以探讨合理利用该项基金对城市化粪池4讨论进行养护管理，减轻政府财政负担。4．1由政府牵头，建立化粪池养护管理模式根据烟台市的实际情况，由市政府牵头，出台了参考文献：《烟台市市区化粪池建设和管理办法》，对化粪池建[1]武海霞，孙文全，吴慧芳，等．化粪池新管理模式的探讨[J]．中国给水排水，2012，28(22)：l4一l7．设、化粪池管理、费用支出、职责划分等进行了明确规定，让各区、各部门责任明确，按章办事，这是做好化粪池养护管理的关键。4．2因地制宜，充分利用现有排水设施烟台市化粪池管理示范项目的粪液接收站是在原东泊子污水提升泵站的基础上进行改建的，粪液经接收站处理车问处理后再由污水提升泵站送至辛安河污水处理厂进行处理，既节约了土地，又充分利用了东泊子污水提升泵站的提升能力和辛安河污水处理厂的处理能力，节约了运行费用。4．3化粪池养护管理费用的来源作者简介：王文喜(1966一)，男，山东栖改人，烟台市在《烟台市市区化粪池建设和管理办大学本科，副高级工程师，作为副处K分法》中规定，“市财政承担化粪池专业处理厂运行费管排水工程公司的全丽工作，主要从事城用，各区承担辖区内化粪池清掏、清掏物运输费用。市排水l1程及相应道路套工程、排污管道其中，芝罘区化粪池清掏、清掏物运输费用由市财政加压站及污水处理工程的施工、工程_投标及统一支付，每年底据实与芝罘区进行体制结算。”化预决算工作等。粪池是城市的重要排水设施，也是城市住宅的共用E—mail：yt~vtp1963@l63．COHI设施，全国各地对城市住宅共用设施、设备养护维修收稿日期：2013—10—11(上接第66页)SenthilkumaraM，GnanapragasamaG，AmtchelvanaV．Treatmentoftextiledyeingwastewaterusingtwo—phasepilotplantUASBreactorwithsagowastewaterasco—sub—strate[J』．ClemEngJ，2011，166：10—14．邱丽娟，陈亮，黄满红．UASB反应器处理染料及印染废水的研究进展[J]．化工环保，2009，29(5)：416—419．吴声东，江水英，万金保，等．膜生物反应器臭氧化同步污泥减城新工艺的研究[J]．现代化工，2009，29(4)：37—41．F{振字．唐LI1市污水处理厂污泥排放量计算及处置方法研究[D]．北京：北京工业大学，2007．作者简介：王学华(1963一)，男，江苏常州人，李盼，李方．印染废水处理工艺升级改造工程实例副教授，主要从事水污染治理工程及环境[J]．水处理技术，2011，37(12)：134—136．影响评价工作。李博．某公司印染废水处理工程实例[J]．中国环境E—mail：wxhketei@126．conl符理干部学院学报，2013，23(2)：69—71．收稿日期：2013—09—18·69·