低温水解酸化-A~2_O(PACT)-混凝沉淀处理印染废水.pdf

水 污 染 治 理 低温水解酸化 － A2/O PACT－ 混凝沉淀 处理印染废水 * 储金宇 1， 3 尹云军 1， 3 张龙 2 吴伟 2 1. 江苏大学环境学院，江苏 镇江 212013;2. 江苏省环境科学研究院，南京 210003; 3. 城市水资源与水环境国家重点实验室江苏大学研究中心，江苏 镇江 212013 摘要 低温条件下对水解酸化 － A2/O PACT － 混凝沉淀组合工艺处理印染废水进行了中试研究。考察印染废水中 COD 和色度去除效果， 结果表明 低温对工艺负面影响较大， 未加粉末活性炭时好氧段 COD 和色度的去除率分别为 42. 6 和 58. 9 ; 投加粉末活性炭后， 去除率分别达 55. 8 和 65. 4 ， 提高了 13. 2 和 6. 5 ， 显示出低温条件下投 加粉末活性炭后的生物强化作用。长期运行结果表明 在进水 ρ COD 平均值为377. 5 mg/L， 色度为 296. 6 倍的条件 下， 采用水解酸化 － A2/O PACT－ 混凝沉淀处理系统， 出水 ρ COD 平均值为58. 1 mg/L， 色度为 25. 2 倍， 能够保证 低温条件下出水稳定达 DB 32 /10722007 太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值 规定 的标准值。 关键词 印染废水; 粉末活性炭; 强化; 低温 TREATMENT OF PRINTING AND DYEING WASTEWATER USING PROCESS OF HYDROLYSIS ACIDIFICATION- A2/O PACT - COAGULATION SEDIMENTATION UNDER LOW TEMPERATURE Chu Jinyu1， 3Yin Yunjun1， 3Zhang Long2Wu Wei2 1. School of the Environment，Jiangsu University，Zhenjiang 212013，China;2. Jiangsu Provincial Academy of Environmental Science，Nanjing 210003， China;3. State Key Laboratory of Urban Water Resource and Environment， Research Center of Jiangsu University，Zhenjiang 212013，China AbstractA pilot-scale study on the treatment of printing and dyeing waste water using the combined hydrolysis acidification- A2/O PACT -coagulation sedimentation process is carried out under the condition of low temperature． COD and chroma are detected as primary measure，the results of the experiment indicate that low temperature has greater negative effects on the process． When using A2/O system，the removal rate of COD and chroma is 42. 6 and 58. 9 respectively． After adding PAC，the removal rate reaches to 55. 8 and 65. 4 ，and the rate is increased by 13. 2 and 6. 5 ，it illustrates that the biochemical effect is enhanced． The COD and the chroma of the influent are 377. 5mg/L and 296. 6 times，after treating it by the process，the average of COD and chroma of the effluent is 58. 1 mg/L and 25. 2 times． The effluent quality of the system meets“The Discharge Standard for Main Water Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plants and Key Industries for Taihu Area” DB 32 /10722007 ． Keywordsprinting and dyeing wastewater;PAC;strengthen;low temperature * 国家重大科技专项“水体污染控制与治理” 课题 No． 2008ZX07313- 005， 2008ZX07101- 003- 005 ; 江苏高校优势学科建设工程资助项目。 0引言 纺织印染废水具有高浓度、 高色度、 高 pH 值、 难 降解 和 多 变 化 等 特 点， 属 难 处 理 的 工 业 废 水 之 一 ［1 － 4］， 近年来， 由于新型浆料的使用， 使原有的生物 处理系统 COD 去除率降低， 处理难度增大 ［5］。另外， 国内外虽然对脱色方法进行了大量技术研究， 但是由 于染料及其中间体品种多、 类别复杂， 脱色问题依然 是国内外环境工程急需解决的一大难题， 所以处理难 度主要还是集中体现在 COD 和色度两方面。目前， 对印染废水的处理大多以生化工艺为主， 由于微生物 1 环境工程 2011 年 10 月第 29 卷第 5 期 自身的特性， 低温条件下大多数微生物的生长代谢受 到抑制。很多寒冷地区污水处理厂的冬季运行结果 表明， 随着水温的降低， 活性污泥沉降性变差， 导致传 统生化工艺在低温条件下处理水质恶化， 效果不稳 定 ［6- 7］。为保证出水效果， 出现多种强化工艺辅助生 化工艺， 对低温污水的处理， 其中生物强化工艺成为 近年来的研究热点 ［8- 9］。 本文就探索低温强化达标工艺的基础上进行水 解酸化 － A2/O PACT－ 混凝沉淀处理印染废水， 以 保证低温条件下出水可满足 DB 32 /10722007太 湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染 物排放限值 标准。结果表明， 低温条件下， 投加粉 末活性碳可起到生物强化作用， 以保证该组合工艺出 水稳定达标。 1试验材料与方法 1. 1原水水质 中试原水取自江苏苏南某园区集中污水处理厂， 进水以印染废水为主， 含少量化工废水及生活污水。 水质特征见表 1。 由表 1 可以看出 园区污水经过前处理进入污水 厂时呈碱性， pH 平均值为 8. 6; ρ BOD5 /ρ COD 为 0. 29， 废水可生化程度一般。 1. 2试验流程 试验流程见图 1。 表 1原水水质 指标pH ρ COD / mg L － 1 ρ BOD5 / mg L － 1 ρ BOD5 / ρ COD ρ NH3-N / mg L － 1 ρ TN / mg L － 1 ρ TP / mg L － 1 色度 / 倍 水质范围8 ～ 11155 ～ 68680 ～ 2200. 25 ～ 0. 358. 8 ～ 60. 211. 6 ～ 58. 11. 8 ～ 8. 9180 ～ 400 平均值8. 6310900. 2925. 629. 24. 3280 图 1中试流程 原水经集水井提升至集水箱 A， 通过重力自流到 新型厌氧水解反应器， 厌氧出水自流至 A2/O PACT 反应器经二沉池进入中间水箱 A， 再通过水泵进混凝 沉淀池后经滤池达标排放。混凝沉淀池设两只加药 水箱， 分别对 PAC 和 PAM 进行溶解， 溶解后的混凝 剂自流入混凝池。 1. 3试验条件及分析方法 中试装置水解酸化池接种污泥取自该污水厂水 解池， 好氧接种污泥取自该厂好氧池在进入低温天气 之前稳定运行一段时间， 并可实现稳定达标。试验分 两阶段， 第一阶段好氧反应器为 A2/O 反应器， 第二 阶段将好氧反应器通过投加粉末活性炭制成 A2/O PACT 反应器， 试 验 水温 最 高 达20. 0 ℃ ， 最 低 达 3. 0 ℃ ， 平均水温为7. 7 ℃ ， 同时厌氧水解池跟 A2/O 池水温基本一致， 具体水温见图 2。 图 2试验装置水温变化 COD 和色度采用国标法检测 ［10］; 毒性分析方法 采用毒性检测仪 deltaTOX 美国 SDI 公司 。 2 环境工程 2011 年 10 月第 29 卷第 5 期 2结果与讨论 2. 1低温条件未投加活性炭运行效果 在稳定运行期间， 水温在 3 ～ 20 ℃ ， 平均水温为 7. 7 ℃ ， HRT 为24 h。COD 去除情况见图 3， 色度去 除情况见图 4。 图 3对 COD 去除情况 图 4对色度去除情况对比 通过图 3 可知 未投加活性炭由于气温的影响， 园区前端处理效果较差， 进水ρ COD 波动较大， 最 大值为700. 0 mg/L， 最小值为194. 2 mg/L， 进水平均 为378. 3 mg/L， 出水平均为75. 8 mg/L， 可见在水温较 低时， 简单的 A2/O 反应系统并不能稳定达标， 这是 因为受低温的负面影响， 活性污泥中微生物的数量、 种类、 活性大大降低， 污水黏度变大 ［11］， 有机物在污 水中的扩散及沉降缓慢， 导致污泥膨胀及活性污泥大 量流失， 最终导致出水 COD 超标。 通过图 4 可知 未投加活性炭时色度基本达标， 进水平均值为 302. 0 倍， 最终出水 34. 0 倍， 最终去除 率为 88. 7 。因此， 水解酸化 － A2/O － 混凝沉淀组 合工艺能够很好的降低色度， 在没有任何强化作用的 情况下也能够很好的去除色度。 2. 2低温条件下 PACT 强化条件的运行效果 中试反应器在低温条件下稳定运行一段时间后， 好氧池投加粉末活性炭， 此时试验工艺转为水解酸 化 － A2/O PACT－ 混凝沉淀， 此时 COD 和色度的 去除情况分别见图 3 和图 4。 由图 3 可知， 投加粉末活性炭后， 出水 COD 明显 得到改善， 平均出水 ρ COD 为58. 1 mg/L， 可实现出 水稳定达标。从图 4 可知， 投加粉末活性炭后色度去 除率也有了很大提高， 出水平均色度达 25. 2 倍。为 进一步说明运行效果， 分析各工段 COD 和色度的去 除情况， 分别见表 2、 表 3。 表 2各工段不同条件下 COD 去除效果 mg/L 条件 进水 ρ COD 水解酸化 ρ COD A2/O ρ COD 混凝沉淀 ρ COD 过滤 ρ COD 不投加粉末活性炭378. 3262. 7150. 9100. 775. 8 投加粉末活性炭377. 5261. 4115. 679. 858. 1 表 3各工段不同条件下色度去除效果 倍 条件 进水 色度 水解酸 化色度 A2/O 色度 混凝沉 淀色度 过滤 色度 不投加粉末活性炭302. 0260. 0107. 045. 234. 0 投加粉末活性炭296. 6253. 287. 733. 925. 2 通过表 2 可知 在水解酸化出水相差不大的情况 下， 由厌氧段到好氧段 COD 去除率分别是 42. 6 和 55. 8 ， A2/O 池投加粉末活性炭后 COD 去除效果明 显提高， 并实现最终稳定达标。达到该种效果一方面 因为投加粉末活性炭后， 其吸附作用提高了有机物的 扩散及沉降速度， 改善了污泥的沉降性能。另一方面 是因为粉末活性炭对微生物有强烈的吸附作用， 使得 微生物泥龄大大延长， 为微生物繁衍提供了良好的条 件 ［11］。另外投加粉末活性炭后， 使 A2 /O 池中单一的 生化作用转变成物理化学 － 生物处理作用， 由于生物 降解作用增强， PAC 的生物再生作用和 PAC 对最终代 谢产物 MEP 的吸附等联合作用 每千克炭去除 COD 为 1. 0 ～3. 5 kg ， 提高了有机物去除能力 ［13- 14］。 由表 3 可以看出 虽然二者都能够稳定达标， 但 投加粉末活性炭对色度的去除有强化作用， 好氧段色 度的去除率从 58. 9 提高到 65. 4 。这是因为投加 粉末活性炭后， 一方面活性炭本身的特性对色度有一 3 环境工程 2011 年 10 月第 29 卷第 5 期 定的去除作用， 另一方面污泥性能得到改善， 物化与 生化的共同作用， 降低了低温的不利影响， 与未投加 活性炭相比， 明显的强化了工艺的生化作用。 2. 3表征对比 为进一步说明低温条件下， 粉末活性炭的生物强 化作用， 对各工段出水以及 PACT 强化对比出水进行 毒性和 UV － VIS 分析， 分别见表 4 和表 5。 通过表 4， 参照表 5 分析， 进水及水解酸化段的 毒性都很高， 水解酸化段甚至比进水的还要高， 说明 水解酸化段更不利于发光细菌的生存， 经过好氧处理 后基本无毒性， 最终过滤出水可无毒排放。低温条件 下未投加活性炭 A2/O 出水光损失为 12 ， 而 A2/O PACT 反应器出水光损失 8 ， 说明 PACT 系统好氧 出水毒性更低， 处理效果更好， 与 COD 和色度的去除 情况相吻合， 这也从另一方面说明低温条件下投加粉 末活性炭能起到生物强化作用。 表 4毒性分析 名称进水水解酸化A2/O二沉混凝沉淀过滤A2/O PACT 光子数1 853 235252 6966 103 6176 348 9106 626 1986 745 6126 508 884 光损失 /77 961210878 表 5光损失数与毒性关联性 光损失数 / 毒性 ＜ 20微毒或无毒 20 ～ 45低毒 45 ～ 70中毒 ≥70 高毒 低温条件下， 对各工段出水以及 PACT 强化对比 出水进行 UV － VIS 光谱扫描， 检测结果如图 5 所示， 结果表明 全波段吸光强度的基本趋势是 进水 ＞ 水 解酸化 ＞ A2/O ＞ A2/O PACT＞ 混凝沉淀 ＞ 过滤， 与有机物的去除规律一致， 即随着处理程度的不断深 入有机物不断分解， 发色基团不断被破坏 ［15］， 色度不 断降低。通过图 5 明显看出， 投加粉末活性炭后吸光 强度明显比未投加时低， 表明粉末活性炭具有生物强 化作用。 图 5各工段 UV-VIS 扫描 3结论 1 低温条件下， 水解酸化 － A2/O PACT－ 混凝 沉淀工艺， 进水 ρ COD 平均值为377. 5 mg/L， 色度 为 296. 6 倍， 过滤出水 ρ COD 平均值为58. 1 mg/L， 色度为 25. 2 倍， 出水达 DB 32 /10722007 标准。 2 低温条件下， 投加粉末活性炭能强化生化作 用， 提高系统的处理效果， COD 和色度的处理效果分 别提高了 13. 2 和 6. 5 。 3 进水具有较高的毒性和吸光度， 随着处理程 度的进行， 毒性和色度不断降低。 参考文献 ［1］洪俊明， 洪华生， 熊小京． 生物法处理印染废水研究进展［J］． 现代化工， 2005，25 S1 98- 101． ［2］朱虹， 孙杰， 李剑超． 印染废水处理技术 ［M］． 北京中国纺 织出版社， 2004． ［3］文湘华， 王东海， 钱易． 内循环 SBR 处理含染料废水的研究 ［J］． 环境科学学报， 2000，20 1 54- 57． ［4］刘梅红． 膜技术在纺织印染工业中的应用［J］． 水处理技术， 2001，27 5 308- 310． ［5］李家珍． 染料、 染色工业废水处理 ［M］． 北京 化学工业出版 社， 1997． ［6］Oleszkiewicz J，Berquist S． Low temperature nitrogen removal in sequencing batch reactors ［J］． Water Research，1988，22 9 1163- 1171． ［7］Knoop S，Kunst S． Influence of temperature and sludge loading on activated 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环过程从而达到动态平衡的状态， 不会导致高盐的积 累和色度的不断增加等问题。 3运行效果及经济可行性分析 该公司自 2008 年 9 月开始投入运行以来， 经过 一年 多 的 工 业 化 生 产， 循 环 水 ρ COD一 直 处 于 4 000 mg/L左右的动态平衡范围内， 循环水质良好， 设备运转良好， 产品质量稳定， 各项技术指标达到了 设计标准。 企业采用该技术以来， 吨纸耗清水量由3. 7 t下 降到2. 7 t， 吨纸耗电量下降了 60 kWh， 年可减少电 费支出 30 万元， 每年不但减少 COD 排放量43 t， 而且 美废成纸率由 86. 2 提高到 96. 3 ， 减少化学药品 180 t， 染料、 助剂的单位使用量也有一定下降， 吨纸 污泥量由42 kg下降到8 kg， 年减少污泥量510 t， 同时 也解决了污泥量雨雪天气处理难的问题。 4结论 采用短流程动态平衡水循环利用工艺明显减少 污泥量， 以及生产过程中诸如燃料、 助剂等物料投加 量。对于利用废纸造纸的企业， 该技术具有一定的适 用性。 参考文献 ［1］梁继东， 贺延龄， 赵旭东． 茶纸板厂白水处理循环回用实现废水 零排放［J］． 中国造纸， 2007， 26 4 26- 29． ［2］钱世通． 废纸造纸企业清洁生产及废水循环回用研究［D］． 重 庆 重庆大学， 2006． 作者通信处刘超450002河南省郑州市科学大道 100 号郑州大 学水利与环境学院 E- mailLiuchao_1984 126． com 2010 － 12 － 31 櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅 收稿 上接第 4 页 ［ 12］文一波． 粉末活性炭-生物处理技术机理与应用［J］． 化工环 保， 1993，13 5 270- 276． ［ 13］吴荣芳，徐安心，吴响中． 粉末活性炭-SBR 处理制革和印染 混合废水［J］． 中国给水排水， 2007，23 6 28- 30． ［ 14］Orshansky F，Narkis． Characteristics of organics removal by PACT simultaneous adsorption and biodegradation［J］． Water Research， 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