生化处理工艺在颜料废水处理中的工程应用

生化处理工艺在颜料废水处理中的工程应用

生化处理工艺在颜料废水处理中的工程应用彭若梦　徐华提要　介绍了采用厌氧-二级好氧的方法处理颜料废水(设计水量150m3/d)的处理效果和相关设计参数。实际工程运行结果表明，采用此种组合的生化处理工艺处理颜料废水具有处理效果稳定、出水水质良好的特点，总系统的有机污染物去除率达到95%以上。关键词　颜料废水　厌氧　好氧　SOFB　去除率　　　　染料、颜料生产废水由于其污染物浓度高，废水水质复杂，属于难处理的工业废水。染料、颜料废水因产品品种的不同，其在色度、颜色、酸碱度、废水组分等方面也存在较大的差异，因此针对不同废水的特性在处理工艺上也形成了各种不同的方法。按其工艺的特征分为物理法、化学法、生化法等。物理法中较典型的工艺有过滤、气浮、磁分离等。化学法中典型的工艺有化学絮凝沉淀、湿式氧化。生化法中则主要以厌氧生物处理加好氧生物处理为主，但是目前应用生化法在染料、颜料废水处理中取得成功应用的实例还很少。　　鉴于物理和化学方法运行成本和操作工况比较复杂，而生化处理工艺具有运行成本低，处理效果较稳定的优点，人们一直致力于染料、颜料废水的生物处理研究与应用。为此，我们对某颜料厂废水进行了生化处理的研究，并进行了工程化应用，取得了良好的应用效果。1　处理工艺流程1.1　处理水质及水量　　进入处理工序的颜料废水是生产涂料成膜过程的辅助颜料以及合成纤维的原浆着色的颜料(主要产品为偶氮型颜料和还原颜料)，包括生产过程中各工艺单元的混合排放废水，主要成分为各种颜料生产过程的中间体、少量颜料、添加剂以及有机溶剂的残余物，属于典型的中高浓度有机废水。　　(1)处理规模：150m3/d。　　(2)原水水质：COD：7000mg/L，　　　　　　　　BOD：2000mg/L，　　　　　　　　pH：5～6，　　　　　　　　SS：800mg/L，　　　　　　　　温度：常温。　　n(3)处理目的：以生化处理工艺为主，通过与其它辅助方法的配合，达到对污染物的稳定去除，保证生化处理效率达到90%。处理后的废水接续原有的氧化塘内进行深度处理，保证总出水满足纺织染整工业污染物排放标准(GB4287-92)中(1992年7月1日起立项项目)二级标准，主要指标为：COD≤180mg/L，BOD≤40mg/L，pH6～9，色度80倍。1.2　处理工艺流程　　废水处理采用生化法，即厌氧?好氧两级生物处理为主，并辅以必要的预处理及后续处理工段，处理工艺流程见图1。图1　染料废水处理工艺流程1.3　主要工艺参数　　调节池水力停留时间24h；厌氧反应装置容积负荷4.68kgCOD/(m3·d)，采用中温厌氧方式；厌沉池为竖流式设计，水力停留时间约1.5h；SOFB(上流式好氧流化床反应器)利用SNP作生物填料，水力停留时间为10h；二级曝气池采用普通活性污泥法，水力停留时间12h；终沉池采用竖流式沉淀池，水力停留时间2.5h。2　处理结果与讨论　　由于当地条件限制，没有市政污水处理厂脱水污泥或同类型生化反应系统污泥作为接种污泥，处理装置系统启动时采用牲畜粪便作为厌氧的接种污泥，接种量约60kg(即将猪粪和牛粪投入后利用清水加热方法进行转化，开始产气后，逐步少量投加生产废水，使装置中污泥逐渐适应与转化)，而好氧系统则采用厌氧出水挟带的污泥闷曝接种，开始时出现大量泡沫，随着曝气的延时及污泥的逐渐转化及消泡装置的投入使用，泡沫大量减少，去除率逐步提高。系统接种过程进行了3周左右，完成接种过程后即进入了系统生物驯化与调试过程。由于厌氧系统污泥驯化过程较长，而且废水本身的特性使得负荷提升过程也极为缓慢，因此整个系统生物驯化与调试过程进行了五个月的时间，于2000年5月30日进入稳定运行阶段。　　废水处理系统调试及稳定运行过程中，对COD，温度，pH，挥发酸，沉降比SV，均采用国标方法进行了测试。采样地点主要有调节池，厌氧进水集水井，厌氧池出水，终沉池出水。通过采样与数据分析，重点监控厌氧、好氧的运行状态与处理效果。n2.1　厌氧运行状态　　反应厌氧运行状态的指标有：VFA(挥发酸)，pH，容积负荷Fr，结果见图2。　　图2　厌氧运行状态参数　　从图2可以看出，厌氧池污泥接种驯化完成后，一直处于较为良好的运行状态，VFA一直保持在3～7mmol/L的良好状态，pH保持在6.5～7.8之间，厌氧平均容积负荷为4.68kgCOD/(m3·d)，说明采用厌氧处理方法是完全符合该种废水水质特征的。2.2　厌氧运行效果　　厌氧运行效果主要从COD去除率进行探讨，调试及稳定运行过程中，对厌氧进出水的COD全部进行监测，由于系统驯化后进入稳定运行阶段，因此其去除率基本保持稳定，进水的波动未对其造成太大的影响。厌氧处理效果见图3。从图3可知：厌氧系统进水COD为6180～8760mg/L，出水COD稳定在679～1250mg/L的范围，去除率稳定在80%以上，平均为84%，容积负荷4.12～5.46kgCOD/(m3·d)，平均容积负荷达到了设计的4.68kgCOD/(m3·d)，整个厌氧系统运行稳定，同时出水色度也得到了很大的去除。图3　厌氧处理效果2.3　好氧运行状态及效果n　　好氧系统在污泥驯化初期阶段，出水COD受厌氧出水变化的影响很大，这时主要是活性污泥性能状况不稳定，还不能完全适应染料废水。随着污泥驯化过程的完成，好氧系统进入了稳定运行状态。由图4可以看出，好氧系统运行效果良好，具有较强的耐冲击能力，去除率稳定在80%以上，出水COD在300mg/L以下。此时，镜检发现SOFB中SNP填料表面、中间与内部的微生物种类差异比较大，说明不同菌种在填料的作用下得以共同存在协同作用，保证了对残留污染物的去除。图4　好氧处理效果3　结语　　经历了近六个月的启动、调试与稳定运行，运行结果表明：采用铁屑过滤器+厌氧+SOFB+活性污泥法的工艺处理该种颜料废水技术上可行，整个处理系统对有机污染物的去除率达到95%以上。