活性污泥法处理碱减量印染废水的研究

【摘要】： 碱减量印染废水是出现在1980's的新型印染废水。目前，人们对碱减量印 染废水中有机物的可生物降解性的认识较为模糊，缺乏有关生物法处理该类废水 的理论探讨与实践经验，有必要对此作出全面与深入的研究。本文以绍兴县综合 印染废水为对象，较详细地调查了碱减量印染废水的水质，研究了好氧、缺氧与 厌氧活性污泥法处理碱减量印染废水的技术，深化了认识，揭示了一些特征与本 质问题。 与传统印染废水相比，碱减量印染废水具有高得多的有机污染物浓度、色度、 pH，含有较高浓度的特征污染物——TA（对苯二甲酸）。废水COD 780～3116mg·L~(-1)，COD＞1500mg·L~(-1)的废水量占全年的54％；pH8.24～12.78，pH ＞10.0的废水占90.4％；月平均色度300～450倍，最高600倍；BOD325～1346 mg·L~(-1)，B/C为0.35～0.49；废水中COD：N：P=100：0.58：0.24，从生物处理而言， N、P含量明显偏低；TA浓度为286～1279mg·L~(-1)。水质变化与轻纺面料生产的 季节性密切相关。 评价了废水在好氧、缺氧与厌氧条件下的可生物降解性与反应速率。从B/C、 COD_N（不可好氧生物降解COD）、K_s（基质半饱和常数）、K（生化反应速率常 数）、E_a（生化反应活化能）等方面定量计算与分析好氧活性污泥法处理废水的 难易程度，表明碱减量印染废水具有较好的可好氧生物降解性。缺氧活性污泥法 去除废水COD的速率很小、去除率很低，但经过缺氧处理后，COD_N降低了40～100 mg·L~(-1)、COD去除的一级反应速率常数提高了2～62％、好氧生化反应活化能降 低了26.6％，废水的可好氧生物降解性得以明显提高。厌氧条件下，活性污泥只 能去除30～60％的COD，但是具有好氧或缺氧条件下难以替代的脱色效果，脱色 率达到70％左右。 考察了好氧活性污泥去除废水中有机物的过程，给出了一定条件下的生物 量、溶解氧与基质去除速率的关系式。研究了EGSB（膨胀颗粒污泥床）厌氧反 应器处理碱减量印染废水的启动与运行特征，导出了出水基质浓度模型；初步剖 析了厌氧体系的酸碱平衡，认为与传统厌氧生物处理废水的酸碱平衡情况不同， TA的二级电离平衡是制约厌氧体系酸碱平衡的重要因素；废水的高pH、负荷的 剧烈变化、中和后的pH回复构成了厌氧体系失稳的主要因素，而VFA（挥发性 脂肪酸）的影响可以忽略。 定量考察了pH对活性污泥性能的影响，确定好氧与厌氧活性污泥系统的pH 上限分别为9.4与9.6左右，一般应分别控制进水pH小于10.5和11.5；若以绍兴 县燃煤烟气中和，则可使废水降至10.0左右，基本不用加酸调节即可进行生物处 理；比之进水pH10.0，每年要分别节约中和费用485、971、1133万元。进水pH 过高，将导致活性污泥离散甚至污泥膨胀，由此提出了活性污泥离散模型。 研究了活性污泥系统中的ORP（氧化还原电位）。正常运行、性能良好的缺 氧、厌氧和好氧活性污泥系统所对应的ORP分别为-100～50mV、-205±20mV和 150mV以上。从氧化还原反应推导出好氧活性污泥系统在相对于生物量而言的 低基质浓度区，基质去除速率遵循一级反应；ORP与COD负线性相关。在厌氧 活性污泥系统中，ORP可以作为系统失稳的较好的响应参数。 碱碱量印染废水中的TA在好氧条件下，属于易降解有机物，HRT12～16h，去 浙江人学地士学位论义 除率在 96％以上；在缺氧条件下，属于难降解有机物，去除率小于 10％；厌氧 条件下，属于较难降解的有机物，HRT．3—3刀d，EGSB反应器对TA的去除率 为20—60％。TA占碱减量印染废水COD的40—78％，平均为55％，TA的可好氧 生物降解性是碱减量印染废水具有较好的可好氧生物降解性的根本原因，废水的 处理工艺有必要以好氧生物法为核心。废水中的 EG（乙二醇）比 TA更易生物 降解，从而对TA的生物降解产生暂时性的抑制。 好氧活性污泥法具有很高的BOD与TA的去除率及处理效率，COD的去除 率也较高，但是废水中COD。达到 190－260 mg·L”’，nm。＄50％，出水水质不能 达到《纺织染整工业污染物排放标准》中的二级排放标准。缺氧活性污泥法能够 显著地减少废水COD。、提高废水的可好氧生物降解性，使缺氧＋好氧活性污泥 、＿I＿。。＿＿＿。、．、＿＿＿。。。、＿＿＿。。L、。；＿、。，、、，＿。…．＿＿－。。；、，。。、．＿L、aft 法处理碱诚量印染废水接近COD排放标准，但是出水COL 仍然不能达标。厌 氧 EGSB艺能有效地脱除废水的色度、去除部分 COD、BOD与 TA，缺氧＋厌 氧活性污泥法处理废水能使出水COL达到或接近排放标准，但是出水COD、BOD 都不能达标。单一的好氧、缺氧与厌氧活性污泥法处理不能达标；缺氧十好氧活 性污泥法，或者缺氧十厌氧活性污泥法处理，亦难以达标。 根据碱减量印染废水的水质特点和缺氧、厌氧、好氧活性污泥法处理的优缺 点，确立了缺氧十（中和调节）十厌氧＋好氧活性污泥法工艺流程，在较优的参 数下运行，能够较好地发挥各反应器的优势，HRT为60h，当进水COD、BOD、 CO