印染廢水成分復雜,汙染物成分差異很大,很難分類。汙染指數COD高,BOD與COD之比壹般在0.25左右,可生化性差,色度高,混合水中顯色分子離子顆粒大小和重量各向異性,難以脫色,水質水量波動大。
2.汙水處理過程
3工藝流程
印染廢水-格柵-調節池-水解酸化池-生物接觸氧化池-沈澱池-混凝沈澱池。
4個主要結構
1)格柵
格柵由壹組平行的金屬條或篩網組成,安裝在汙水管道、泵房、集水井的入口處或處理廠的末端,用於攔截較大的懸浮物或漂浮物,以減輕後續處理構築物的處理負荷[1]。
清除截留的汙垢有兩種方法,即人工清除和機械清除。大型汙水處理廠截留量大。為了減輕勞動強度,壹般采用機械來清除攔截物。小型汙水處理廠和汙水處理站的截留量較小,壹般可以采用人工清除截留量。
2)調節池
進入廢水處理系統的所有廢水的數量和質量可能隨時發生變化,這對廢水處理構築物的正常運行非常不利。水量和水質波動越大,處理效果越不穩定,甚至會嚴重破壞廢水處理過程。為了減少水量和水質變化對廢水處理過程的影響,應在廢水處理系統前設置調節池,以平衡水質,留有余裕,彌補不足,使後續處理構築物在運行中獲得均衡的進水和穩定的水質,達到理想的處理效果。
以均衡水量為主的調節池叫均衡池,以均衡水質為主的調節池叫均化池,既能均衡水量又能均化的調節池叫均化池。
(1)設計調節池時需要考慮的問題:
①調節池的幾何形狀應為方形或圓形,以形成完全混合的狀態。長池應配備多個入口和出口。
(2)調節池應配有沖洗裝置、溢流裝置、清除漂浮物和泡沫的裝置以及用於飽和的噴水裝置。
③為了使在線調節池運行良好,應設置攪拌和曝氣。攪拌所需功率約為0.004 ~0.008 kW/m3。所需曝氣量約為0.01 ~ 0.01 ~ 0.015 m3空氣//( min m2池表面積)。
④在調節池出口處應設置流量測量裝置,以監測調節後的流量。提升泵可以布置在調節池的前面或後面。
由於該廠廢水水質水量變化較大,采用長方形均化池,兩側為進水口,中間為出水口。
(2)汙水泵房
汙水處理廠的運行成本大部分來自電能,其中40%被水泵消耗。因此,確定合理的水泵和泵站的關鍵是配備汙水處理廠。
泵站類型的選擇取決於水力條件和工程造價,其他考慮因素包括:泵站規模、泵站性質、水文地質條件、地形地貌、挖渠施工方案、管理水平、環境性質要求、水泵選型形式以及能否就地取材。
汙水泵站的主要形式:
(1)組合式矩形泵站配有自組泵和自充式工作臺。當泵的數量為四個或更多時,它是矩形的。機房、機組管道及附屬設備布置方便,啟動容易,占地面積大;
(2)組合式循環泵站配備壹臺設定泵和壹臺自充式工作臺,泵的數量不超過4臺。圓形結構水力條件好,便於沈井施工,可降低工程造價,便於水泵啟動。
(3)自吸泵房采用自吸泵,葉輪(泵軸)低於集水坑最低水位,最高、中、最低水位均可直接啟動。其優點是啟動及時可靠,不需要引水輔助設備,操作簡單。
(4)非自充式泵房,泵軸高於集水坑最高水位,不能直接啟動。因為汙水泵水管不能裝低閥,需要裝引水設備。然而,管理人員必須能夠熟練掌握泵的啟動程序。
從以上可以看出,考慮到用水量少、造價、自動控制等因素以及施工方便,本設計采用了自充式半地下循環泵房。
3)水解酸化池
水解池壹般可采用矩形或圓形結構。對於圓形反應器,其周長比相同面積下的方形反應器少12%,但圓形反應器的這種優勢只有在使用單池時才成立。當建造兩個或多個反應堆時,矩形反應堆可以使用共同的壁。對於有公共墻的矩形反射體,池型的長寬比對造價也有很大影響,所以如果不考慮地形等因素,這是設計中需要優化的參數。當水解池按水力停留時間設計時,反應器容積可按停留時間計算。
(1)反應器的高度
選擇合適高度的原則要從操作要求和經濟方面綜合考慮。選擇運行中反應器的高度時,應考慮以下因素:
①高流速增加系統擾動,從而增加汙泥與進水有機物的接觸;
(2)流速過高會導致汙泥流失。為了保持足夠的汙泥,上升速度不能超過壹定限度,所以反應器的高度會受到限制。
(3)土方隨池深(或深度)的增加而增加,但占地面積則相反;
④標高的選擇應使汙水(或流出物)不需要升高或降低;
⑤考慮到氣候和地形條件,如果水池建在半地下,可以降低建造費用和保溫費用;
⑥反應器的經濟高度(深度)壹般在4-6m之間,這也是大多數情況下系統的最佳運行範圍。
(2)反應器的面積以及反應器的長度和寬度。
確定高度後,可以計算反應器的橫截面積。
在確定反應器的體積和高度後,必須為矩形池確定反應器的長度和寬度。
在反應器面積壹定的情況下,方形池的周長比矩形池的周長小,所以矩形反應器需要更多的建築材料;考慮到配水的均勻性和經濟性,單個矩形水池的長寬比小於2: 1。當長寬比為4: 1時,成本顯著增加;對於普通墻(或多組)的矩形水池,水池的高寬比對造價影響較大,但影響因素相應增加,這是設計中需要優化的參數。從目前的實踐來看,反應器的寬度
(3)反應器的上流速度
①反應器高度和上升流速(V)之間的關系表示如下:
v=Q/A=V/(HRT A)=H/HRT
其中V和A代表反應器的體積和橫截面積。
(2)水解反應器的上升速度v = 0.5-1.8m/h
③最大上升速度持續3h以上時,vmax≤1.8m/h。
(4)反應器的區域化
采用分隔式反應器有利於操作和管理。壹是減小了分體式反應器的單元尺寸,可以避免單體過多帶來的布水均勻性問題;同時,多個水池有利於維護和檢修,壹個水池可以放空檢修,不影響全廠運行。
(5)反應器的配水系統
水解池良好運行的重要條件之壹是保證汙泥與廢水的充分接觸,因此系統底部的布水系統應盡可能均勻。水解反應器中進水管的數量是壹個關鍵的設計參數。為了使反應器底部的進水均勻,需要采用分配裝置將進水均勻分配到多個進水點。壹個取水點的最大服務面積是壹個應該深入研究的問題。
設計合理的進水分配系統對水解系統的良好運行非常重要。水解池進水系統有多種形式,進水系統具有布水和水力攪拌功能。為了保證這兩個功能的實現,需要滿足以下原則[2]:
(1)保證每個單位面積的進水量基本相同,以防止短路等現象;
(2)盡可能滿足水力攪拌的需要,保證進水有機物和汙泥的快速混合;
③易於觀察進水管的堵塞情況;
④發現顏色時,容易被去除。
⑤管道設計
當采用穿孔管布水器(壹根管為多孔或分支)時,不宜采用大阻力布水系統,需考慮設置反沖洗裝置,並采用止水池進行分階段反沖洗。帶液反洗時,壓力為100-200kPa,流量為正常進水的3-5倍;用氣體反洗時,反洗壓力大於100kPa,氣水比(5-10): 1。
5)生物接觸氧化池
淹沒式生物濾池又稱生物接觸氧化池,相當於在曝氣池中填充填料,也相當於汙水中的淹沒式生物濾池。具有容積負荷高、停留時間短、有機物去除效果好、運行管理簡單、占地面積小的優點。可用於二級生物處理和三級生物處理;有機物可以在有氧條件下去除,或者氮可以在無氧條件下去除。最大的隱患是填充物的堵塞,設計得當是可以避免的。
淹沒式生物濾池有鼓風曝氣和表面曝氣兩種形式。後者適用於處理BOD5在100mg/L以下的低濃度汙水,因其氣液沖刷力小,汙水濃度高,常造成填料堵塞。而鼓風曝氣式是常用的形式。
淹沒式生物濾池中有所謂的硬質、軟質和半軟質填料,其中蜂窩狀硬質填料應用較為廣泛。
(1)功能:
①處理效率高。生物接觸氧化法作為壹種生物膜法,不僅具有活性汙泥的特性,而且單位體積的生物量比活性汙泥法多,生物活性高。此外,底物和產物的傳質速度快。因此,處理效率高,減少了處理池的體積和占地面積,節約了基建費用。
②該工藝適用範圍廣。無論汙染物濃度高低,生物接觸氧化法都能適應。特別是對於輕度汙染的飲用水源,生物接觸氧化法可以有效去除水中的氨氮和微量有機物,而活性汙泥法卻無能為力。
③無汙泥膨脹和汙泥回流,管理簡單。由於我國廢水處理的技術水平和管理水平,尤其是工業廢水處理領域有待提高,運行管理條件往往是影響處理方法選擇的重要因素。簡單的生物接觸氧化法是人們願意接受的方法之壹。
④抗沖擊,適應性強。由於填料上生長了大量的微生物膜,對負荷的變化有很強的適應性,特別是多級或多級工藝流程能保證穩定的出水水質。同時,在間歇運行的情況下,仍有壹定的效果。因此,對於排水不均勻或生產不穩定的工業企業和供電不足的地區更為實用。
⑤掛膜簡單,啟動快。壹般來說,配制好的氧化池混合液只需曝氣2 ~ 3天就可以覆膜,然後經過20天左右的馴化培養就可以達到正常的運行能力,即使運行中斷後,也只需幾天就可以恢復到正常的處理效果。
⑥節能效果明顯。特別是在城市汙水處理中,汙水處理的電耗是常規活性汙泥法的1/5。
⑦汙泥產量低。如果與水解工藝合理結合,或者汙泥單獨水解後返回氧化池,有可能實現少排或零排放。
(2).缺點:
①填料上生物膜的實際數量隨BOD負荷而變化。BOD負荷越高,生物膜越多;反之亦然,達拉斯到禮堂因此,與活性汙泥法不同,生物量和裝置的效率不能通過汙泥回流和回流點的變化來靈活調節;但如果與活性汙泥法結合形成復合反應器,可能會彌補這壹缺陷。
②生物膜量隨著負荷的增加而增加。如果負荷過高,生物膜會過厚,容易堵塞在某些填料中。因此,在壹些多孔填料中,必須有允許負荷的上限和必要的防堵塞沖洗措施。
(3)由於填料的設置,氧化池結構復雜,均勻曝氣設備的安裝和維護不如活性汙泥法方便。
④填料的性能是生物接觸氧化工藝的關鍵,填料的使用壽命直接影響工藝的運行成本。因此,如果填料選擇不當,將嚴重影響接觸氧化工藝的正常使用。
(3)在設計淹沒式生物濾池時,經常采用以下數據和措施:
(1)池數或架數不少於2個,並按設計同時平行工作。
(2)設計汙水量按日平均汙水量計算。
(3)填料的容積負荷應通過試驗確定。無試驗數據時,對於生活汙水和類似汙水,容積負荷可為1000 ~ 1800 gbo D5/(m3·d)。
④進水BOD5濃度應為100~250mg/L..
⑤汙水在濾料中的有效接觸時間為1 ~ 2h。
⑥填料層的總高度壹般為3m。為了便於支撐和維護,蜂窩填料應自下而上分幾段填充,每段高度約為1m。
⑦為防止堵塞,蜂窩填料的孔徑應不小於25mm。
⑧為保證布水均勻,每個過濾器的面積壹般不超過25m2。
⑨池內溶解氧含量應維持在2.5 ~ 3.5 mg/L之間,供氣量與進水量之比為10:1 ~ 15:1。
(4)填料
生物接觸氧化池中常用的填料有三種:硬質填料、彈性填料和軟質填料。硬質填料有很多種,蜂窩、球形、波紋板等,壹般用塑料或玻璃鋼制成。其優點是比表面積大,空隙率大(壹般在98%左右),質輕強度高,管壁光滑無死角,生物膜易脫落。其缺點是價格較高,設計或操作不當時,填料容易堵塞,尤其是兩層填料的連接處。因此,壹般應采用分層填料,上下兩層之間留有200 ~ 300 mm的間隙,使水在層間重新分布,形成錯流和紊流,有助於避免填料堵塞。蜂窩填料常用於早期的接觸氧化池。
彈性填料是近年來發展起來的壹種新型填料,由彈性絲和中心繩組成。彈力絲由聚丙烯和添加劑制成,具有強度高、耐腐蝕、耐老化、壽命長等優點。由彈性絲組成的彈性填充物可分為柱型和平板弦型兩種。該填料具有比表面積大、孔隙率高、氧化性能好、價格低廉的特點。目前,接觸氧化法在中國應用廣泛。
軟翻是用化學纖維,如維綸、腈綸、聚酯纖維、尼龍纖維,以及中心繩制成的。纖維在水中處於自由漂浮狀態。具有不易堵塞,價格低廉的優點。但這種填料容易產生斷絲、結球,影響處理效果。
綜上所述,采用兩個壹級生物接觸氧化法,每個壹級生物接觸氧化法分為八格,單細胞生物池分為三層,每層壹米高。曝氣方式為鼓風曝氣,填料為蜂窩玻璃鋼填料。
6)混凝沈澱法
(1).凝結和沈澱的作用
混凝是印染廢水的重要處理方法。用於印染廢水處理,可有效去除水中的疏水性染料物質和部分親水性染料物質;作為生物處理的預處理,可以大大減輕後續生物處理的壓力;作為生物處理的後處理,可以去除水中殘留的染料物質,降低廢水的色度。混凝可以去除多種高分子物質、膠體有機物、重金屬的有毒物質,如汞、鎘、鉛等,以及導致水體富營養化的物質,如可溶性無機物如磷等。此外,還可以作為汙泥機械脫水前的調理處理,提高汙泥的脫水性能。
印染廢水含有大量染料、助劑、漿料、洗滌劑等化學物質,大部分呈膠體狀態,混凝法處理效果顯著。
(2).凝結的原理
壓縮雙電層:所謂壓縮雙電層,是指在分散體系中加入能產生高價抗衡離子的電解質,通過增加溶液中抗衡離子的濃度來降低擴散層的厚度,從而降低膠體粒子的zeta電位的過程。這種效應特別適用於無機鹽混凝劑提供簡單離子的情況,如Al3+、Fe3+等。
電中和:膠體顆粒表面吸附不同電性質的膠體顆粒、離子或面狀分子,會中和電位離子的電荷,導致靜電斥力和電動電勢降低,從而使膠體易發生失穩和團聚。
吸附架橋:吸附架橋是指懸浮液中的膠體顆粒由於加入懸浮液中的鏈狀高分子化合物的架橋作用而失穩的現象。高分子絮凝劑具有線性結構,能被膠體顆粒強烈吸附,在相距較遠的兩個顆粒之間搭橋,使顆粒變大,形成粗頭絮凝劑。
沈澱物捕集器:在廢水中加入含有金屬離子的化學混凝劑。當化學藥品的用量和溶液介質的條件足以使金屬離子迅速生成金屬氫氧化物沈澱或金屬碳酸鹽沈澱時,生成的不溶性分子會以膠體或細小懸浮物為晶核,形成沈澱,或將其吸附,從而實現水中膠體和細小懸浮物的凈捕集。
7)濃縮池
汙泥處理系統產生的汙泥含水量高、體積大,不便於運輸、處理或處置。汙泥濃縮可以初步減少汙泥的體積,使其體積減少到原來的幾分之壹,從而給後續的處理或處置帶來方便。首先,濃縮後,汙泥管的直徑可以減小,輸送泵的容量可以最小化。濃縮後采用消化工藝時,可減少消化罐的體積,降低加熱能力;濃縮後直接脫水可以減少脫水機的數量和汙泥調理所需絮凝劑的用量。
汙泥濃縮使體積減小的原因是濃縮使汙泥顆粒中的部分水分從汙泥中分離出來。微觀上,汙泥中所含的水包括四部分:間隙水、毛細水、吸附水和結合水。空隙水體系是指存在於汙泥顆粒之間的壹部分自由水,占汙泥中總含水量的65%-85%;汙泥濃縮可以從汙泥中分離出大部分間隙水。毛細水系統是指汙泥顆粒之間的毛細水,約占汙泥中總含水量的15%-25%。毛細水不能通過濃縮分離,必須通過自然幹燥或機械脫水分離。吸附水是指吸附在汙泥顆粒上的壹部分水。由於汙泥顆粒小,表面吸附能力強,很難通過濃縮或脫水將吸附水從汙泥顆粒中分離出來。結合水是顆粒內部的化學結合水,只有改變顆粒內部結構才有可能分離結合水。壹般來說,吸附水和結合水約占汙泥總含水量的10%。只有通過高溫加熱或焚燒,才能分離這兩部分水。
汙泥濃縮主要包括重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮。目前國內以重力濃縮為主,但隨著氧化溝、A2/O等汙水處理新技術的不斷增多,氣浮濃縮和離心濃縮將會有較大發展。其實這兩種濃縮方式在國外已經有了非常成熟的實踐經驗。
(1).浮選濃縮池:適用於濃縮活性汙泥、生物濾池等輕質汙泥,運行費用高,儲泥量小。
(2)重力濃縮池:用於濃縮壹沈池的汙泥和二沈池的剩余汙泥,很少僅用於活性汙泥。
(3)離心濃縮:適用於不適合重力濃縮的汙泥。因為是靠離心力集中,有封閉結構,所以效果更好。但是運行成本高。
綜上所述,本設計采用間歇式重力濃縮池。
8)汙泥脫水
汙泥脫水的方法包括自然幹燥、機械脫水、汙泥幹燥和焚燒。本設計采用機械脫水和板框壓濾機,脫水後的汙泥運至填埋場進行衛生填埋。