微電解法處理染料化工廠廢水工程設(shè)計與運行

摘要：染料廢水色度及有機物濃度高，一般可生化性差。對水溶性好的直接染料和活性染料，微電解工藝能有效降低其色度，提高廢水可生化性，為進一步生化處理創(chuàng)造有利條件。

關(guān)鍵字：染料廢水微電解可生化性染料化工廠產(chǎn)品品種多，廢水成分復(fù)雜、色度及有機物濃度高、可生化性較差，在工程實施過程中，為便于后續(xù)生化處理，需采取適當(dāng)?shù)念A(yù)處理措施。傳統(tǒng)的預(yù)處理方法多為混凝沉降，但該法適合在水中以疏水性懸浮微粒形式存在的分散、還原類染料。而對分子中含有較多-SO3H、-COOH、-OH等親水基團且分子量較小的直接活性染料，混凝脫色效果則較差。微電解法近年來發(fā)展為一種有效的染料廢水預(yù)處理方法，通過用適量鐵粉、活性炭粉和廢水進行氧化還原反應(yīng)、表面絡(luò)合作用、靜電吸引作用、化學(xué)調(diào)整作用等，其中電化學(xué)反應(yīng)的氧化還原作用是主要的。電極反應(yīng)產(chǎn)物具有較高的活性，其中新生態(tài)的〔H〕和Fe2+能與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原作用，破壞染料的發(fā)色或助色基團，失去發(fā)色能力；將硝基苯類物質(zhì)轉(zhuǎn)化為苯胺類物質(zhì)，以便微生物利用；使大分子物質(zhì)分解為小分子物質(zhì)，使難生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀咨锝到獾奈镔|(zhì)，提高廢水的可生化性。另外，新生態(tài)的Fe2+和Fe3+具有良好的絮凝作用，可將廢水中原有的懸浮物、構(gòu)成色度的不溶性物質(zhì)絮凝沉淀出來，能有效降低色度和CODcr。1概述某染料化工廠主要生產(chǎn)直接、活性染料及染料中間體。年生產(chǎn)能力合計為800噸。主要產(chǎn)品品種有直接耐酸大紅4BS、直接橙S、活性艷紅X-3B、活性翠蘭GL和中間體2.3酸。主要原料有乙萘酚、對氨荃乙酰苯胺、苯胺、亞硝酸鈉、猩紅酸、H酸、苯胺重氮鹽、碳酸氫鈉、硫酸、鹽酸等。該廠廢水具有下述特點：1.酸性很強：總排水pH值在1-2左右2.濃度較高：CODcr值在1750-2620mg/l3.鹽度很高：生產(chǎn)工藝中大量使用硫酸、鹽酸等原料2工程設(shè)計2.1設(shè)計水量水質(zhì)表1廢水水質(zhì)、水量一覽表2.2出水水質(zhì)廢水處理后排放標(biāo)準(zhǔn)按《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-96一級標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。表2出水水質(zhì)一覽表pHCODcr（mgg/l）硝基苯類（mg//l）色度（度）揮發(fā)酚（mg/ll）SS（mg/l）6～91002.0500.5702.3工藝流程圖2.4工藝流程說明車間酸性廢水自流到調(diào)節(jié)池，自行調(diào)節(jié)水量、溫度、濃度、pH值，然后經(jīng)提升泵提升至微電解塔，在塔中發(fā)生一系列反應(yīng)，大幅度降低色度，且可去除部分CODcr，減輕后續(xù)生物處理負(fù)荷。微電解塔出水自流至中和沉淀池，泵前投加石灰乳中和，再加絮凝劑即聚合氯化鋁，去除部分懸浮物，同時將pH值調(diào)節(jié)到7-8之間，廢水自流至一體化氣浮系統(tǒng)，去除90%以上的SS。氣浮出水自流至水解酸化池，水解酸化池中有大量的生物水解酸化酶存在，可將廢水中大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，進一步提高廢水可生化性。廢水經(jīng)水解酸化后自流至UASB（升流式厭氧污泥反應(yīng)器），該單元大幅度去除CODcr，降低后續(xù)好氧處理負(fù)荷，UASB出水自流至緩沖池，緩沖池中的廢水用泵提升至SBR反應(yīng)器，經(jīng)SBR反應(yīng)器處理后的水經(jīng)活性炭吸附、脫色后直接達(dá)標(biāo)排放，SBR反應(yīng)器內(nèi)的污泥經(jīng)濃縮池濃縮減容后排入干化池，污泥干化后外運或填埋，干化池瀝濾水回流到調(diào)節(jié)池，不存在二次污染。2.5主要處理構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)微電解塔微電解塔是應(yīng)用微電解法對廢水進行物化處理的裝置，它能將廢水呈溶解狀態(tài)的無機物和有機物通過化學(xué)反應(yīng)氧化還原為微毒、無毒的物質(zhì)，或者轉(zhuǎn)化成容易與水分離的狀態(tài)，尤其適合可生化性能差（BOD5/CODcr<0.3）、高色度、高CODcr以及鹵代物、硝基物、氨基物、苯胺、酚類含量高的化工廢水。該法進水水質(zhì)的差異對去除效果影響不大，且能夠有效去除廢水的色度、CODcr、提高可生化性，便于后續(xù)生化處理，工藝簡捷，投資費用低，管理簡單。碳鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁環(huán)氧樹脂防腐，有效容積10m3,水力停留時間0.5～1.0h。中和沉淀池通過投加石灰乳既將廢水pH值調(diào)至7～8，使后續(xù)氣浮系統(tǒng)的混凝反應(yīng)達(dá)到最佳條件。另外，微電解反應(yīng)過程中產(chǎn)生的大量Fe2+，在偏堿性條件下通過曝氣氧化為Fe3+，產(chǎn)生絮狀沉淀Fe（OH）3膠體，具有良好的吸附及絮凝性，廢水中的大部分懸浮物得以去除。設(shè)計尺寸：ф4.0m，H3.5m,有效容積35m3,鋼筋砼結(jié)構(gòu)。一體化氣浮系統(tǒng)氣浮系統(tǒng)作為水處理的一個單元，是一種理想的固液分離裝置，適合于分離密度接近于水的懸浮物及油脂。通過對水施加0.2～0.3MPa的相對壓力(即表壓)，并通入空氣，使空氣溶于水中，呈飽和狀態(tài)，然后再將這一含有飽和氣體的溶氣水，通過特殊的減壓釋放系統(tǒng)，驟然將壓力降至大氣壓力，使溶氣水中的空氣以微氣泡的形式大量釋放出來。這些氣泡附著在懸浮物或液態(tài)顆粒上，使其密度降低而浮起至池面并濃縮，再通過自動除沫裝置刮除。澄清液從池底排放出，這樣便達(dá)到固液分離的目的。氣浮過程中由于懸浮物的去除可使廢水中的CODcr濃度大幅度下降。處理能力Q=15m3/h,φ=2.4m,H=4.0m,碳鋼結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁環(huán)氧樹脂防腐。水解酸化池該處理單元將厭氧過程控制在水解酸化階段，在該單元中，兼氧性的水解產(chǎn)酸菌大量增殖，把廢水中的復(fù)雜有機物轉(zhuǎn)化為簡單有機物，在提高廢水可生化性的同時，降低后續(xù)好氧處理單元的負(fù)荷。設(shè)計尺寸：4m×4m×3.5m，有效容積45m3，鋼筋砼結(jié)構(gòu)。水力停留時間10.8h。UASB該技術(shù)問世于七十年代，因其優(yōu)越性顯著，迄今在世界各地廣泛應(yīng)用。UASB是一種新型高效的廢水處理單元，反應(yīng)器內(nèi)分污泥床、污泥懸浮層、出水區(qū)三層，該單元嚴(yán)格控制pH值和溫度，可大幅度的去除CODcr物質(zhì)，降低后續(xù)好氧處理負(fù)荷，它具有污泥量大、處理負(fù)荷高，耐高濃度沖擊、出水有機物極易生化處理等特點。其主要優(yōu)點有：1.通過沼氣而非機械進行攪拌，無能耗2.處理負(fù)荷高，可達(dá)4-6kgCODcr/m3.d3.管理簡單，溫度控制采用溫度自動補償控制系統(tǒng)4.無需維修設(shè)計尺寸：5m×5m×5.5m，有效容積110m3,水力停留時間26.4h。緩沖池因后續(xù)SBR池交替使用，須經(jīng)緩沖池控制水量，便于后續(xù)生物處理自動控制，滿足生物處理裝置批序式運行。同時廢水由厭氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿毖鯛顟B(tài)，便于后續(xù)好氧處理。設(shè)計尺寸：5m×2m×4m,有效容積30m3，鋼筋砼結(jié)構(gòu)。水力停時間7.2h。SBRSBR法問世于1914年，由于當(dāng)時的排水裝置、監(jiān)控技術(shù)及理論研究等都很落后，幾乎被其它活性污泥法取代。近十年來，隨著計算機和生物技術(shù)的飛速發(fā)展，SBR法顯示出多種獨特和不可替代的優(yōu)勢。在歐、美、澳等國成為科研、開發(fā)、應(yīng)用的熱點。該法在我國尤其適合廢水排放分散且量小的企業(yè)。其工藝流程簡述如下：進水缺氧若干時間，好氧菌可利用進水中攜帶的少量氧分解有機物，使溶解氧迅速降到零，反硝化細(xì)菌進行脫氮；接著好氧曝氣若干時間，硝化菌進行硝化作用；靜置沉淀若干時間后排水，再進入第二個周期。SBR法主要優(yōu)點有：1.集調(diào)節(jié)、曝氣、沉淀三池于一體，占地面積小，投資省2.運行靈活、能耗費用低3.PLC管理，可實現(xiàn)無人值守，維護簡單、方便4.無污泥膨脹和污泥流失現(xiàn)象5.污泥耐CODcr和pH值沖擊能力強6.水體靜置沉淀，出水SS低7.對廢水能進行深度處理，脫氮效果顯著8.產(chǎn)生污泥量少，降低污泥處置費用和勞動強度。設(shè)計尺寸：5m×5m×5.5m×2，有效容積110m3×2，鋼筋砼結(jié)構(gòu)。容積負(fù)荷0.35kgCODcr/m3.d。3調(diào)試3.1培養(yǎng)微生物此期，水解酸化池、UASB和SBR是相互獨立的。水解酸化池、UASB培養(yǎng)厭氧微生物時，先將池中加滿清水，再投加一定量的面粉，后啟用循環(huán)泵進行水力攪拌，以達(dá)到均勻pH、濃度、溫度、縮短消化時間、提高產(chǎn)氣量的目的。兩星期后，水體開始發(fā)黑、發(fā)臭、并出現(xiàn)甲烷氣泡。pH值在6.5～7.5。SBR培養(yǎng)好氧微生物時采用的是“加面粉、間斷曝氣”的方法，該方法的優(yōu)點是：①費用低，無需高價購買外面的活性污泥，面粉價低。同時間斷曝氣電耗省。②培養(yǎng)快，曝氣后第5天就出現(xiàn)菌膠團，第7天出現(xiàn)原生動物。③操作環(huán)境好，如采用生活污水則有臭味影響周邊環(huán)境。3.2馴化微生物期微生物培養(yǎng)結(jié)束后開始通入廢水馴化微生物，首次進水量為設(shè)計負(fù)荷的30%，微生物適應(yīng)后，廢水按10~20%的負(fù)荷遞增，每次遞增均有2-3天的鞏固期，直至達(dá)到滿負(fù)荷處理。每