O/A/O組合工藝處理印染廢水設(shè)計
某印染有限公司是一家以染色、印花為主的加工型鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，廢水主要來源分三個部分：①染料車間，主要由各類坯布染色后排放的含染料的廢水混合而成，其中包括整個工藝中所需前處理水；②印花車間，半成品水洗及滾筒沖洗水等；③各類生活用水。印染混合廢水具有如下特點：①廢水量大，約占印染用水量的70%～90%；②水質(zhì)復(fù)雜，色度高，有機(jī)物含量高，耗氧量大，懸浮物多，并且含有微量有毒物質(zhì)；③受原料、季節(jié)、市場需求等變化的影響，使水質(zhì)水量變化很大。
研究所于1996年8月承擔(dān)了該項目的設(shè)計，針對印染廢水的具體特點，采用了O/A/O生化組合工藝。在進(jìn)水CODCr為1600 mg/L(大于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn))的情況下，出水各項水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到了GB 8978—88一級標(biāo)準(zhǔn)，取得了滿意的效果。該項目總投資280萬元，征用土地3350m2，投運(yùn)一年多來運(yùn)行穩(wěn)定、情況良好，于1998年12月通過了嘉興市環(huán)保局驗收。
1 廢水處理工藝
工藝流程如下：
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設(shè)計原水水量：2000 m3/d。設(shè)計原水水質(zhì)為印染混合廢水：CODCr≤800 mg/L，BOD5≤250 mg/L，色度＝500(倍)，pH＝8～10。設(shè)計出水達(dá)到GB 8978—88一級標(biāo)準(zhǔn)，即CODCr≤100 mg/L，BOD5≤30mg/L，色度＝50(倍)，pH＝7～9，SS≤70 mg/L。
1.1 預(yù)處理部分
①格柵井。格柵井尺寸為1.2 m×1.0 m×1.0 m。設(shè)粗、細(xì)格柵各一道，前道粗格柵的柵條間隙為20 mm，后道細(xì)格柵的柵條間隙為10mm。60°角傾置，人工清渣。
② 調(diào)節(jié)池。容積為450 m3，地下式，水力停留時間5h。內(nèi)設(shè)穿孔管曝氣攪拌，防止沉積，同時起到預(yù)曝氣的作用并去除部分CODCr。
③ 豎流式沉淀池。容積為380 m3，上升流速為0.23 mm/s，中間設(shè)渦流反應(yīng)器一個。集泥方式為重力排泥。通過泵前加藥(鐵系混凝劑)強(qiáng)化一級處理，可去除50%～60%的CODCr，并且使色度大大降低。設(shè)我院研制的中文智能pH在線監(jiān)控儀一臺，使pH值控制在8～9，可得到穩(wěn)定的加藥去除效果，確保后續(xù)O/A/O生化工藝處于良好狀態(tài)。
1.2 生化處理部分
① 一好氧池。水力停留時間2.5 h，穿孔管鼓風(fēng)曝氣，內(nèi)置彈性立體填料200 m3，設(shè)計氣水比20∶1，容積負(fù)荷為2.0 kgCODCr/(m3·d)，CODCr去除率為本段進(jìn)水的40%。
② 兼氧池。分兩段，前段水力停留時間2.5 h，后段水力停留時間5 h。采用我院設(shè)計制造的長軸生化攪拌機(jī)作底部水力攪拌，內(nèi)置彈性立體填料共600 m3，增加了污泥濃度。CODCr去除率為本段進(jìn)水的15%，此段主要起水解酸化作用，提高B/C。
③ 二好氧池。水力停留時間5.0h，穿孔管鼓風(fēng)曝氣，內(nèi)置彈性立體填料400m3，設(shè)計氣水比25∶1，容積負(fù)荷1.0kgCODCr/(m3·d)，CODCr去除率為本段進(jìn)水的70%。
1.3 后處理部分
氣浮池的停留時間為5 h，采用30%出水作回流溶氣水，型式為豎流式，CODCr去除率為本段進(jìn)水的30%。通過氣浮去掉二好氧池出水中被剝落的生物膜和其他SS，氣浮污泥回流至二好氧池。氣浮池進(jìn)水采用中文智能pH在線監(jiān)控儀作pH監(jiān)控，使出水pH值穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
2 工程調(diào)試運(yùn)行
本工程1997年5月初開始生物馴化和設(shè)備調(diào)試。工程調(diào)試接種微生物取自杭州印染廠二沉池干污泥。一好氧、兼氧、二好氧采用先間歇培養(yǎng)后用印染廢水連續(xù)馴化的方式培養(yǎng)微生物，好氧池半個月，兼氧池一個月后，微生物培養(yǎng)馴化基本完成。
1997年11月開始在初沉池進(jìn)行加藥試驗，經(jīng)一周后出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。1998年11月18日--19日經(jīng)嘉興市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站進(jìn)行連續(xù)兩天采樣監(jiān)測，結(jié)果見表1。
表1 環(huán)保監(jiān)測結(jié)果
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從表1可見，治理設(shè)施出口各主要污染物指標(biāo)八次監(jiān)測均達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，出水水質(zhì)較穩(wěn)定，主要污染物的去除率均較高(平均去除率CODCr為95.99%，BOD5為97.91%，SS為94.44%，色度為93.48%)。驗收后二年來，處理設(shè)施一直穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。
3 經(jīng)濟(jì)分析
① 電費(fèi)：按100 kW計，功率系數(shù)取0.8，電費(fèi)為0.86元/(kW·h)，則1 651.2元/d，即0.826元/m3廢水。
② 藥劑費(fèi)：鐵系混凝劑按0.15%投加，350元/t藥劑，計0.525 元/m3廢水。聚合堿或酸按200元/d計，為0.10 元/m3廢水。PAM 0.02 元/m3廢水。共計：1 910元/d，即0.645 元/m3廢水。
③ 人工費(fèi)：共4人，平均每人每天工資25元，則100元/d，為0.05 元/t廢水。
④ 固定資產(chǎn)折舊為0.15 元/m3廢水。
⑤ 維修費(fèi)、污泥裝運(yùn)費(fèi)等為0.05 元/m3廢水。
⑥ 處理成本為1.721 元/m3廢水(直接成本1.521元/m3廢水)。
4 結(jié)果討論
4.1 O/A/O處理工藝機(jī)理分析
O/A/O生物處理工藝綜合了厭(兼)氧、好氧和A—B法處理工藝的優(yōu)點，克服了各自的缺點，使得三種工藝相得益彰，達(dá)到了環(huán)境目標(biāo)和能源目標(biāo)的統(tǒng)一。
① 突破了傳統(tǒng)的A—B工藝生物吸附—氧化概念。首先在形式上，將仍屬活性污泥法范疇的傳統(tǒng)A—B工藝改為生物膜法(接觸氧化)，增加了MLVSS，提高處理效率，縮短水力停留時間，減少投資；其次在微生物降解機(jī)理上，將通常與吸附段伴存的污泥再生池省去，使得微生物再生在生物膜這一微生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)得以實現(xiàn)；再是在功能上，革新了傳統(tǒng)A—B法只適于高效處理高濃度易生物降解有機(jī)廢水，而對可生化性差的工業(yè)廢水無能為力的概念，本工藝豐富了B段的內(nèi)容，采用A/O克服了上述弱點。最后，本工藝保留了A—B法的優(yōu)點，通過人為地制造濃度梯度，產(chǎn)生高效率的有機(jī)物去除效果。
② 通過分格(兼氧分二格)分段的方法，使不同格段具有不同的優(yōu)勢微生物種群，其表現(xiàn)出來的優(yōu)點為：處理有機(jī)物的種類更加多樣化，對各有機(jī)物的去除更為徹底。
③對A/O工藝的改進(jìn)。這里的“A”是指兼氧水解(酸化)。首先傳統(tǒng)的A/O法由于A段前置，為了達(dá)到除磷脫氮的效果，最后的好氧處理出水必須有幾倍于處理水量的水回流至A段，導(dǎo)致建設(shè)費(fèi)用較大。本工藝在第一個O/A中已達(dá)到了去除磷、氮的效果；其次傳統(tǒng)的O/A法為了達(dá)到較好的出水，在O段必須有足夠長的泥齡，同時在A段為了保持較高的MLVSS而必須添加營養(yǎng)，O/A/O工藝很好地解除了上述限制，解決了矛盾，因為有了“二氧化”的把關(guān)，第一個好氧池可以大大縮短泥齡；最后，更重要的是水解(酸化)—好氧處理技術(shù)，較大地提高了B/C比，有效去除難降解有機(jī)物，縮短了常規(guī)反應(yīng)時間。
4.2 O/A/O組合工藝參數(shù)選擇
O/A/O組合工藝從根本上說，是根據(jù)生物可降解性的不同，把廢水中含有的不同性質(zhì)有機(jī)物在空間上放在不同格段處理而達(dá)到經(jīng)濟(jì)目的。雖然除此之外還有其他的作用和要求，但應(yīng)該以此為主要設(shè)計依據(jù)，其他要求為輔或作為驗算依據(jù)。
在第一好氧段，以進(jìn)水中易降解COD數(shù)據(jù)為設(shè)計依據(jù)，按照好氧處理要求選擇設(shè)計參數(shù)，達(dá)到基本去除易降解COD的要求。兼氧段，宜根據(jù)進(jìn)水中難降解COD數(shù)據(jù)，按照兼氧理論中水解段要求選擇設(shè)計參數(shù)，達(dá)到大分子化為小分子、提高廢水可生化性的目的。第二好氧段，根據(jù)兼氧段出水和排放標(biāo)準(zhǔn)，按照好氧處理要求選擇設(shè)計參數(shù)，一般宜設(shè)計成延時曝氣形式。
4.3 監(jiān)控系統(tǒng)
采用自動監(jiān)控系統(tǒng)，對泵、閥實現(xiàn)自動監(jiān)控，運(yùn)行過程基本無須人工干預(yù)。由于pH影響生物結(jié)構(gòu)和處理效果，工程采用我院研制的中文智能型pH在線監(jiān)控儀，在加藥、加酸、加堿控制pH在所要求的范圍內(nèi)。在Y/Δ啟動控制之外，監(jiān)控系統(tǒng)對2臺風(fēng)機(jī)實施了風(fēng)壓監(jiān)控和自動卸壓裝置，使風(fēng)機(jī)空載關(guān)停，改善風(fēng)機(jī)使用條件，這些都對O/A/O生化組合工藝的穩(wěn)定運(yùn)行提供了有效保障。
4.4 其他
① 本工程利用脫水活性污泥接種的方式啟動，與傳統(tǒng)的活性污泥法和SBR法相比，啟動周期大大縮短。O/A/O生化組合工藝處理保證了運(yùn)行效果(出水水質(zhì))穩(wěn)定，總有機(jī)物去除率達(dá)95%以上，具有極強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，微生物恢復(fù)期較短。
② 采用氣浮池去除好氧池出水中含有的被剝落和淘汰的生物膜等固體懸浮物，半年的穩(wěn)定運(yùn)行表明：與二沉池相比，氣浮物具有明顯的優(yōu)越性，它占地面積小，建設(shè)費(fèi)用省，去除SS效果好，有效地克服了二沉池污泥膨脹等缺點。
③ 各段實際運(yùn)行的有機(jī)物(CODCr)去除效率：一好氧45%，兼氧15%，二好氧75%，達(dá)到了預(yù)計處理效率。
④ 從經(jīng)濟(jì)分析看運(yùn)行費(fèi)用基本與應(yīng)收排污費(fèi)持平，但取得了較好的環(huán)境效益和社會效益。
5 結(jié)論
① O/A/O組合工藝不僅具有較高的有機(jī)物去除效率，而且容易得到較好的出水水質(zhì)，在有脫氮除磷要求時可同時得到去除氮磷的效果。
② 實際運(yùn)行表明：O/A/O組合工藝使較大部分好氧污泥在工藝內(nèi)部消化，大大減少了剩余污泥量，可以不必建單獨的好氧污泥裝置。
③ O/A/O組合工藝很好地體現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點，減少了建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行成本(與其他工藝相比，減少了停留時間，即減少了電耗)。
④ 實踐證明，O/A/O組合工藝對處理有機(jī)物成分復(fù)雜的廢水，特別是對既含有易降解有機(jī)物又含有難降解有機(jī)物這一類具有一定可生化性但可生化性較差的混合廢水的處理，提供了一條經(jīng)濟(jì)有效的思路。
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