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染料廢水具有色度高、有機(jī)物濃度高、可生化性差的特點(diǎn)，屬于難降解有機(jī)廢水。采用高壓脈沖電絮凝-缺氧池-好氧池處理染料廢水，當(dāng)進(jìn)水COD≤2000mg/L，色度≤1500倍時(shí)，出水可達(dá)到《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-2012）表1間接排放標(biāo)準(zhǔn)：COD≤200mg/L，色度≤80倍。工程實(shí)踐表明，該處理工藝操作簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高，運(yùn)行穩(wěn)定、抗沖擊能力強(qiáng)。
關(guān)鍵詞：高壓脈沖電絮凝；AO；印染廢水
江蘇某印染公司生產(chǎn)廢水中含有大量染料成分、中間體、未反應(yīng)的原料以及無(wú)機(jī)鹽類。該公司是根據(jù)訂單量需求的不同無(wú)規(guī)律安排生產(chǎn)，印染廢水水質(zhì)水量波動(dòng)大。化學(xué)纖維、新型染料和助染劑的大量使用更加大了印染廢水的處理難度。由于上述種種原因，采用常規(guī)的混凝沉淀-水解酸化-缺氧-好氧工藝出水很難保證穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。本文介紹采用高壓脈沖電絮凝-AO工藝處理該類廢水的工程實(shí)例，該工程已經(jīng)平穩(wěn)運(yùn)行兩年多系統(tǒng)性能良好。
1工程基本情況
該工程廢水主要來(lái)自印染車間生產(chǎn)產(chǎn)生的工業(yè)廢水，日排放廢水量約為2400m3/d。廢水的水質(zhì)復(fù)雜，根據(jù)其污染物的由來(lái)可分為兩類：一是自生夾帶，源于纖維原料；另一種是用于加工的漿料，染料，油劑和化學(xué)助劑。出水水質(zhì)符合《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-2012）表1的間接排放標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)具體進(jìn)、出水水質(zhì)見表1。
表1設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)表
2處理工藝
2.1工藝流程
目前，處理包括印刷廢水在內(nèi)的各種難處理有機(jī)廢水的主要方法是：生物法、氧化法和電化學(xué)法等等。其中物化法常見較多的以化學(xué)絮凝、萃取、吸附及膜分離等方法為主，而生物法中比較常見且常用的是厭氧-好氧發(fā)酵、固定化生物催化等工藝技術(shù)。繼而之后是氧化法，其作為處理方法之一，多是高級(jí)氧化技術(shù)。最后就是電化學(xué)法，常用超聲電化學(xué)、鐵碳微電解、電絮凝等[1]。
高壓脈沖電凝技術(shù)利用電化學(xué)原理，主要電極以鋁、鐵和其他合金金屬為準(zhǔn)，通過(guò)施加脈沖高壓將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)進(jìn)而產(chǎn)生金屬陽(yáng)離子絮凝劑，轉(zhuǎn)化為電化學(xué)反應(yīng)。而以金屬陽(yáng)離子絮凝劑的產(chǎn)生需要犧牲陽(yáng)極金屬電極為代價(jià)，進(jìn)而將污染物通過(guò)凝聚、浮除、還原和氧化分解，從而實(shí)現(xiàn)凈化水的技術(shù)。它主要功能為四個(gè)：電解氧化，電解還原，電解絮凝和電解氣浮。它的四大輔助功能為：滅菌、脫色、除臭、除鹽。
對(duì)高濃度，生化降解難度高的有機(jī)物群，高壓脈沖電絮凝技術(shù)去除效果顯著。原因在于電絮凝技術(shù)利用高效的電解絮凝產(chǎn)生高反應(yīng)性、高活性絮凝基團(tuán)，這種物質(zhì)對(duì)不溶性高分子有機(jī)物具有良好的去除效果。同時(shí)，結(jié)合電氣浮法和電氧化法，可以進(jìn)一步提高有機(jī)物的去除率。特別是對(duì)于難于生物降解的有機(jī)物，可以通過(guò)強(qiáng)氧化作用切斷化學(xué)鍵，以提高有機(jī)物的生物降解性，并結(jié)合生化處理，可以達(dá)到完全降解COD的目的。電凝技術(shù)的目標(biāo)是去除COD，根據(jù)不同的水質(zhì)條件，去除率一般為60-80％。針對(duì)本工程廢水的特點(diǎn)結(jié)合結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，確認(rèn)本項(xiàng)目處理工藝為：高壓脈沖電絮凝+缺氧+好氧池。經(jīng)工程實(shí)踐，最終出水COD去除率≥90%、氨氮去除率≥90%、色度去除率≥96%。
2.2主要設(shè)計(jì)說(shuō)明及工藝參數(shù)
?。?）調(diào)節(jié)池
該公司印染廢水間歇排放且水質(zhì)水量波動(dòng)大，因此設(shè)置調(diào)節(jié)池用以調(diào)節(jié)水量及均衡水質(zhì)。調(diào)節(jié)池外形尺寸20×10×5m，水力停留時(shí)間9h。調(diào)節(jié)池內(nèi)安裝穿孔曝氣管，利用壓縮空氣對(duì)池內(nèi)廢水進(jìn)行攪拌使水質(zhì)更均勻，也能把廢水中的部分有機(jī)物氧化有利于后續(xù)處理。
?。?）高壓脈沖電絮凝
印染廢水經(jīng)曝氣調(diào)節(jié)后用提升泵提升至高壓脈沖電絮凝池。在高壓脈沖電源作用下廢水中的污染因子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，并在鐵、鋁等絮體的作用下聚凝沉淀或氣浮，從而達(dá)到去除COD、NH3-N、色度等污染物的目的。高壓脈沖電絮凝池設(shè)計(jì)為3組，每組4.8×3.3×2.8m，水力停留時(shí)間1h，工作電壓0-400V內(nèi)可調(diào)，電流0-10A，主極板材質(zhì)為石墨，次極板材質(zhì)為合金材料。
?。?）缺氧池
在缺氧池中廢水中的有機(jī)物被用作碳源，并與回流的泥水混合進(jìn)行缺氧反硝化反應(yīng)。在厭氧微生物的作用下，混合廢水中的有機(jī)氮被分解成氨氮，有機(jī)碳源被用作電子給體，亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮被轉(zhuǎn)化為氮，以NXOY釋放到大氣中，達(dá)到脫氮的目的。缺氧池尺寸20×11×5m，水力停留時(shí)間10h。缺氧池采用推流式結(jié)構(gòu)，池內(nèi)設(shè)組合填料和推流攪拌器加強(qiáng)污泥與廢水的傳質(zhì)作用，實(shí)現(xiàn)良好的水利條件和反應(yīng)條件，提高脫氮效率。
（4）好氧池
好氧池采用接觸氧化法，在需氧曝氣槽中提供填料作為生物膜的載體。經(jīng)過(guò)處理的廢水被氧化后以一定的流速與生物膜接觸，填料對(duì)空氣具有二次切割作用，可以大大提高空氣中氧氣的利用率，降低能耗。生物膜用于通過(guò)懸浮的活性污泥的作用降解水中的COD。接觸氧化池尺寸20×16×5m，采用推流式設(shè)計(jì)，水力停留時(shí)間14h。好氧曝氣池內(nèi)設(shè)穿孔曝氣頭，池內(nèi)溶解氧濃度控制在3-4mg/L。
?。?）二沉池
二沉池能實(shí)現(xiàn)泥水分離，上清液外排，濃縮的污泥用泵回流到水解酸化池。接觸氧化池尺寸20×4×5m，水力停留時(shí)間3.5h。
3處理效果及運(yùn)行費(fèi)用
本項(xiàng)目2017年4-6進(jìn)行調(diào)試，同年7月開始運(yùn)行。兩年多來(lái)一直運(yùn)行狀況良好，處理效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求。進(jìn)、出水主要監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。廢水經(jīng)系統(tǒng)處理后COD去除率≥90%、氨氮去除率≥90%、色度去除率≥96%。
表2實(shí)際運(yùn)行進(jìn)、出水水質(zhì)表
本項(xiàng)目總投資約500萬(wàn)元，直接運(yùn)行費(fèi)用約3.1元/m3，其中電費(fèi)1.65元/m3、藥劑費(fèi)1.17元/m3、人工費(fèi)0.28元/m3。
4工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)
在電絮凝過(guò)程中，廢水中的pH值一般會(huì)升高，pH值過(guò)高對(duì)氧化還原反應(yīng)及電絮凝效果都產(chǎn)生不好影響，還有可能導(dǎo)致出水COD濃度升高。因此，需在高壓脈沖電絮凝控制系統(tǒng)上增加pH在線監(jiān)測(cè)裝置。
在電絮凝過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制停留時(shí)間和電流密度。工程實(shí)踐表明適當(dāng)增長(zhǎng)停留時(shí)間和增大電流密度出水中COD、色度、氨氮去除率都有提高；過(guò)長(zhǎng)的停留時(shí)間和過(guò)大的電流密度出水中COD、色度、氨氮去除率都有不同程度下降，同時(shí)廢水的pH值也會(huì)提高。
AO系統(tǒng)運(yùn)行中為保持污染物高效去除，應(yīng)盡量保證進(jìn)水COD、色度、氨氮濃度波動(dòng)小。系統(tǒng)具有良好的耐負(fù)荷沖擊性，一旦受到高負(fù)荷沖擊，對(duì)處于填料表面的微生物影響相對(duì)較大，內(nèi)部生長(zhǎng)的生物細(xì)菌很快就能恢復(fù)生物活性；如果進(jìn)水中氨氮的濃度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，則可以向系統(tǒng)中添加適量的無(wú)機(jī)碳源，以保持菌種的活性。系統(tǒng)調(diào)節(jié)堿度最好選擇投加碳酸鈉溶液，其調(diào)節(jié)過(guò)程中對(duì)微生物活性影響小且可提供硝化反應(yīng)所需的無(wú)機(jī)碳源。
原標(biāo)題:電絮凝-AO工藝處理印染廢水研究
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