臭氧-BAF組合工藝深度處理印染廢水
紡織印染廢水成分復雜、有機物含量高、水質(zhì)變化大，是我國最難處理的工業(yè)廢水之一。目前，國內(nèi)印染廢水處理方法主要是物理、化學和生物法。近年來，由于印染行業(yè)科技的進步，印染廢水中出現(xiàn)了PVA材料、新型添加劑等難以被生物降解去除的成分，降低了印染廢水的可生化性，增加了印染廢水處理的難度，對傳統(tǒng)的印染廢水處理技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。因此，探索更加穩(wěn)定高效的印染廢水處理技術(shù)成為解決當前行業(yè)問題的關鍵。
污水廠位于印染企業(yè)集中區(qū)，處理的污水大部分是周邊紡織印染企業(yè)排放的廢水。公司深度處理工程采用二沉池→氣浮池→活性炭濾池工藝，日處理能力可達10萬噸，出水水質(zhì)達到《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》(GB4287-2012) (CODCr≤80mg/L)的直排要求。近期根據(jù)相關部門要求，執(zhí)行浙經(jīng)信委環(huán)發(fā)(2012)60號文件，設計出水水質(zhì)提升至CODcr ≤ 60 mg/L。
臭氧氧化技術(shù)能將大分子發(fā)色團分解成小分子，具有消毒、脫色、防污、提高廢水可生化性等優(yōu)點，因此被廣泛應用于工業(yè)廢水處理。BAF具有生物氧化降解和過濾功能，BAF處理后的出水水質(zhì)較高。為了保證最終出水的CODCr穩(wěn)定在60mg/L以下，我們考慮在原有工藝流程的基礎上增加“臭氧-BAF組合工藝”技術(shù)，為了驗證和優(yōu)化該廢水生物處理技術(shù)的可行性，我們增加了中試項目。
1.設計進、出水水質(zhì)
中試系統(tǒng)的設計水量為36m3/d，設計進水為氣浮池處理后的出水。處理目標是與臭氧-曝氣生物濾池工藝處理后的最終出水相比，CODCr≤60mg/L，色度≤10倍，SS≤10mg/L。
2.處理過程
2.1工藝流程
臭氧-曝氣生物濾池組合工藝如圖1所示。提升泵將氣浮水泵入臭氧氧化塔。經(jīng)臭氧氧化后，出水被泵入BAF進行深度處理，然后通過BAF高位出水堰流入清水池，收集BAF出水并測量相關指標。清水池的出水經(jīng)活性炭過濾器過濾后直接排放。運行一段時間后，BAF生物填料層被清水池儲存的水反沖洗，反沖洗廢水排至生化段循環(huán)使用。
2.2主要結(jié)構(gòu)和設計參數(shù)
主要結(jié)構(gòu)和設計參數(shù)見表2。
2.3主要工藝參數(shù)
設計進水流量1.5m3/h，臭氧氧化塔無填料，有效容積0.88m3，BAF卵石高度0.5m，陶粒填料高度2.5m，填料量3m3，孔隙率0.5，單池有效容積1.5m3，表面水力負荷約1.2m 3/(m2·h)，氣水比3∶1，清水池有效池容量2.4m3
2.4分析方法
中試實驗中需要分析的水質(zhì)指標采用標準方法檢測，主要包括pH、SS、色度、CODCr，臭氧濃度采用碘量法測定。具體分析方法見表3。
3.調(diào)試及運行效果分析
3.1觸摸開始
曝氣生物濾池采用接種和自然掛膜相結(jié)合的方式啟動。中試試驗中，氧化溝排出的剩余污泥接種100L污泥，污泥用量約為有效容積的5%。掛膜-好氧工藝分為兩個階段:第一階段為悶曝階段，按C∶N∶P=100∶5∶1的質(zhì)量比加入淀粉、碳酸氫銨和磷酸二氫鉀營養(yǎng)液，加入營養(yǎng)液后，污泥連續(xù)曝氣4天，使其恢復良好活性，有效增值。在悶曬期間，觀察到過濾材料表面上的微生物生長。第二階段是自然成膜的啟動階段，流速0.5m3/h，水力停留時間。
從圖2可以看出，陶粒表面逐漸出現(xiàn)灰褐色生物膜，CODCr的去除效果趨于穩(wěn)定，CODCr去除率穩(wěn)定在22%，出水CODCr約為100mg/L，取BAF出水用顯微鏡觀察，可以看到明顯的細菌膠團和輪蟲等微生物。生物膜形成初步完成，可以進入調(diào)試和優(yōu)化試驗階段。
3.2調(diào)試和運行
3.2.1臭氧投量對CODCr去除率的影響
調(diào)試期間，首先控制BAF的停留時間為2.5h，逐步增加臭氧投加量，使臭氧-BAF組合工藝在不同臭氧濃度下穩(wěn)定運行3d。每天監(jiān)測中試系統(tǒng)的進水和出水的CODCr，并計算去除率。根據(jù)5天的平均值，確定了臭氧BAF組合工藝的較佳臭氧投量，對比效果如圖3所示。
從圖3可以看出，隨著臭氧投加量的增加，廢水的CODCr去除率逐漸增加，而出水的CODCr逐漸降低。100mg/L臭氧投加量繼續(xù)增加后，廢水的CODCr去除率下降約77%，出水CODCr基本趨于穩(wěn)定，約為35 mg/L。分析原因臭氧具有很強的氧化性，能將水中的難降解有機物、大分子有機物和不飽和化合物氧化成臭氧化物，部分有機物完全氧化成CO2和H2O，其他不易降解的大分子有機物可轉(zhuǎn)化成易于生物降解的小分子有機物，從而達到去除CODCr的效果。但隨著投加量的增加，水中的不飽和有機物全部被臭氧氧化，臭氧投加量對CODCr降解沒有明顯影響。因此，綜合考慮處理效果和成本，本實驗的最佳臭氧投加量為100mg/L
3 . 2 . 2 BAF停留時間對CODCr去除率的影響
控制臭氧投加量為100mg/L，逐步增加BAF停留時間，使臭氧-BAF組合工藝在不同的BAF停留時間下穩(wěn)定運行3天。每天監(jiān)測中試系統(tǒng)進水和出水的CODCr，計算去除率。根據(jù)3天的平均值確定臭氧曝氣生物濾池組合工藝的最佳曝氣生物濾池停留時間。比較效果如圖4所示。
從圖4可以看出，廢水在BAF中停留的時間越長，CODCr去除率越大。停留時間為2.5h后，停留時間越長，CODCr去除率的提高幅度越小，約為75%，出水CODCr趨于穩(wěn)定。綜合考慮處理效果和處理成本，本試驗中曝氣生物濾池的最佳停留時間為2.5h
3.2.3反沖洗周期對CODCr去除效果的影響
在系統(tǒng)中試運行過程中，由于系統(tǒng)超負荷運行時間過長，BAF沒有及時反沖洗，導致效果下降，并帶出少量生物絮體，使部分指標略超過設計值。如果某一天進水CODCr為122mg/L，出水CODCr為62mg/L，色度為12倍，SS為14mg/L，為了保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行，考慮用BAF進行反沖洗?？刂瞥粞跬都恿繛?00mg/L，BAF停留時間為2.5h，使臭氧-BAF組合工藝在不同的BAF反沖洗周期運行，每天監(jiān)測中試系統(tǒng)的進水和出水的CODCr并計算去除率，根據(jù)反沖洗周期數(shù)據(jù)的平均值確定較好的反沖洗周期。比較效果如圖5所示。
BAF長期超負荷運行會對生物膜產(chǎn)生一些負面影響，甚至縮短反沖洗周期。因此，不僅要保證進水水質(zhì)在設計要求之內(nèi)，而且要間隔對BAF進行反沖洗。運行結(jié)果表明，曝氣生物濾池的反沖洗周期為兩周，可以達到較好的處理效果。
3.3穩(wěn)定運行分析
臭氧-曝氣生物濾池中試系統(tǒng)經(jīng)過兩個多月的優(yōu)化和調(diào)試。根據(jù)調(diào)試期間優(yōu)化的參數(shù)，臭氧投加量控制在100mg/L，BAF停留時間為2.5h，臭氧-BAF組合工藝穩(wěn)定運行60d。工藝流程為氣浮池出水-臭氧氧化-BAF生物降解-清水池-出水，每天檢測中試系統(tǒng)進出水的CODCr、ss和色度。
從圖6和圖7可以看出，在設計條件下，經(jīng)過兩個月的運行，中試系統(tǒng)出水水質(zhì)穩(wěn)定，達到設計要求，CODCr≤40mg/L，SS≤10mg/L，色度≤10，臭氧-BAF組合工藝對CODCr、SS和色度的平均去除率分別達到75%、60%和77%。
4.問題和改進措施
臭氧-BAF如果不及時反沖洗，出水CODCr、SS、色度都會超標，需要通過反沖洗和增加臭氧投加量來解決。
在運行過程中，我們發(fā)現(xiàn)臭氧出水的溶解氧濃度能夠滿足BAF的好氧需求，因此可以適當優(yōu)化BAF池的曝氣量，減少風機的耗電量，從而降低運行成本。
運行中發(fā)現(xiàn)臭氧曝氣生物濾池易滋生藻類，導致出水水質(zhì)不達標。因此，可以覆蓋BAF以防止陽光和藻類生長。
為了應對中試系統(tǒng)進水水質(zhì)異常導致出水水質(zhì)不達標的情況，可增加CODCr在線監(jiān)測儀，調(diào)整出水流向。當出水不達標時，將切換到生化階段進行進一步處理，但根本措施仍是優(yōu)化處理工藝，控制進水水質(zhì)，不斷加強廢水處理工藝的運行管理。
臭氧受熱極易分解，一定要做好室外臭氧管道的保溫，防止管道被太陽暴曬后升溫分解。
臭氧腐蝕性很強，建議其管件采用含鉻25%以上的不銹鋼制品，閥門和法蘭密封應采用聚四氟乙烯制品。
5.結(jié)論
采用“臭氧+BAF”的基本工藝處理氣浮池出水。運行實踐證明，該工藝對印染廢水具有良好且穩(wěn)定的處理效果。臭氧濃度、曝氣生物濾池停留時間和ABF反沖洗周期對處理效果有很大影響。當臭氧濃度為100mg/L，曝氣生物濾池停留時間為2.5h，曝氣生物濾池反沖洗周期為兩周時，該工藝效果較好。(來源:紹興柯橋興賓水質(zhì)檢測有限公司)
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