江陰實益毛紡有限公司主要產品為各色腈綸地毯、毛毯。其工藝為先用陽離子染料將腈綸纖維(上海金山石化)染成各種顏色,然后再織成各種地毯、裝飾物等。所用的染料有:陽離子金黃X2GL、陽離子黃X28GL (上海染化三廠) ,陽離子紅X2GRL、陽離子藍X2GRRL (蘇州東吳染料廠) ;助劑有:表面活性劑1227、醋酸等。該廠1997年設計的污水處理裝置(生物濾池法)效果不好,加入活性污泥后處理的廢水也只能達到國家二級標準。國內外對陽離子染料廢水的研究主要集中在脫色,而該廠廢水色度極低,個別研究COD去除率的工藝較復雜 ,不適應小企業。我們在不改變原有設施的基礎上,采用混凝+ SBR (間歇式活性污泥法)工藝,使出水指標穩定并達到一級標準。

1　工藝設計

1. 1　工藝流程

 1. 2　工藝特點

1. 2. 1 　預處理系統包括格柵和調節池,均化水質水量。調節池內設有預曝氣的管道系統,利用鼓風機通入壓縮空氣,將污水充分混合,并使廢水中的可溶性染料重新被氧化為不溶性物質,保證后續處理系統連續正常運轉。

1. 2. 2　混凝反應塔、沉淀塔合二為一。為節省場地和費用,將混凝反應塔和沉淀塔合二為一。混凝劑選用硫酸亞鐵,因為硫酸亞鐵中的亞鐵離子與易溶于水的偶氮型陽離子染料分子能形成大分子絡合物,而降低其水溶性,從而使其大部分混凝沉淀。

1. 2. 3　采用生物膜法和活性污泥法相結合處理染料廢水。池內除了新加入的活性污泥外,原來還設置了聚丙烯塑料做的纖維狀填料。好氧微生物附著在填料上形成生物膜,當廢水流經生物膜時,廢水中的有機物和空氣中的氧氣,經過運動進入生物膜內,在生物膜內完成消化過程,放出二氧化碳,排出無機物。隨著運行時間和進料負荷的增加,生物膜不斷生長,密度越來越大,從而在生物膜內貼近填料表面處形成厭氧層。此時,廢水中的小部分有機物通過好氧層擴散到厭氧層中,厭氧層中的微生物進入內源呼吸狀態,使內層生物膜附著能力減弱,引起生物膜的大塊脫落。在膜脫落的填料表面,很快又有新的生物膜生成,新的處理又重新開始。

1. 2. 4 　采用SBR 法,處理效果好且省電。SBR 法通過時間上的安排,在一個池子內完成進水、反應、沉淀和排水等一系列工藝過程,形成了一個周期。它的運行以序列間歇操作為主要特征。序列間歇有兩種含義: 1)在空間上是按序排列、間歇的。SBR系統由多個反應器組成,廢水連續按序列進入每個反應器,它們運行時的相對關系是有次序的,也是間歇的。2)在時間上也是按序排列、間歇進行的。一般一個運行周期包括時間、反應器內混合液體積的變化,以及運行狀態等都可以根據具體污水性質、出水質量與運行功能要求等靈活掌握。SBR法的主要特點是:

(1)生化反應推動力大,效率高

在SBR法中發生的過程是一典型的非穩態過程,底物和微生物濃度是變化的。在每個操作階段,這種變化是連續的。但在階段交替時,這種變化是不連續的。在運行中,雖然反應器內的混合液呈完全混合狀態,但是底物和微生物濃度的變化在時間上是一個推流過程,并且呈現出理想的推流狀態。反應器中的底物濃度,從進水的最高逐漸降解至出水時的最低,整個反應過程底物沒有被稀釋,過程推動力大。

(2)裝置結構簡單,節約費用

SBR法處理裝置的構成簡單,反應池、水泵、配管數目少,反應池的容積也比傳統活性污泥法小。因此,反應池等設施的建設費用和水泵、配管檢修的維護費小。

(3)運行靈活,便于操作和維護管理

工藝過程中的各工序可根據水質、水量進行調整,靈活運行,由于反應在同一個反應器內進行,可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧等不同狀態的工作,達到除磷脫氮的目的。

4)污泥活性高,沉降性能好, 運行效果穩定

SBR集厭氧(缺氧)和好氧兩類特征各異的微生物于一體。可以充分發揮各類微生物降解污染物的能力和潛力。這些微生物在共生環境中互為調節、互相補充,既厭氧硝化,又好氧分解。污水在理想的靜止狀態下沉淀,時間短、效率高,出水水質好。

(5)污泥不易膨脹

在SBR法的整個反應階段,不僅底物濃度高,而且濃度梯度也大,只有在反應階段末進入沉淀階段前,其底物濃度才與完全混合曝氣池相同。從供氧狀態來看,在進水和反應階段,缺氧(或厭氧)和好氧狀態交替出現,能抑制專性好氧菌的過量繁殖。因此, SBR法中限制性曝氣比非限制性曝氣更不易發生污泥膨脹。

(6)耐沖擊負荷,處理能力強

SBR法雖然在時間上是一個理想的推流過程,但在空間上仍屬典型的完全混合式。因此具有耐負荷沖擊能力強的優點。由于SBR 法在沉淀階段屬于靜止沉淀,加之污泥沉降性能和固液分離好,可以在反應器中維持較高的MLSS(混合液中懸浮的固體)濃度。

1. 3　主要構筑物及工藝說明

1. 3. 1　預處理

調節池有效容積為140 m3 ,停留時間為8 h,設置預曝氣系統。

1. 3. 2　混凝處理

混凝反應、沉淀塔有效容積為24 m3 ,反應時間為15 min,有效停留時間為2 h。在一缸中配好FeSO4 溶液,用生石灰在小池里配好石灰水,廢水從調節池抽入混凝塔的同時,抽入這兩種溶液,三者在塔內充分混合,反應15 min后靜止、沉淀。

1 3. 3　生化處理

三個SBR池尺寸均為6 m ×4 m ×4. 5 m,有效容積為100 m3 ,均采用生物膜法和活性污泥法相結合的方法來處理染料廢水。距離底部0. 8 m處設有曝氣系統,距離上部0. 5 m處開始設置聚丙烯塑料做的纖維狀填料,好氧微生物附著在填料上形成生物膜。第三個SBR池內的污泥經常要回流到第一個SBR池。

1. 3. 4　后處理

SBR池的出水先進入沉淀池,沉淀下來的污泥回流到SBR池,剩余污泥排放到污泥濃縮池。污泥系統污泥經污泥濃縮池濃縮,泵入板框壓濾機壓濾后外運。污泥濃縮池有效容積25 m3。

2　工藝控制

2. 1　混凝塔

關鍵是選用和控制混凝劑及CaO 的投加量。采用經典的燒杯法,分別對混凝劑的最佳投加量,最佳pH值進行篩選,并考察助凝劑、混凝時間對混凝效果的影響。其中,色度采用稀釋倍數法; CODCr采用重鉻酸鉀法。其結果如表1 (其中助凝劑PAM、混凝時間等對混凝效果影響不大) 。

表1　試驗結果

根據表1,綜合考慮CODCr去除率及價格因素后,選擇FeSO4 混凝劑,生產中用CaO調節pH值至8,混凝劑FeSO4 投加量一般為600～800 mg/L。

2. 2　SBR池

根據充分利用晚上的谷電、出水要達一級標準等原則,結合工廠實際,采用以下工藝條件:

(1)進水階段　曝氣少于1 h,進水時不斷曝氣,否則SBR池四周會發黑(有機厭氧分解出的H2 S與Fe反應生成FeS[ 7 ] 。)

(2)反應階段　不進水,但繼續曝氣,白天反應10 min (晚上10 h) 。

(3)沉淀階段　不曝氣,靜止20 min左右。

(4)排水階段　打開溢水口閥門,放出上清液。

放完上部(近50 cm)清液后(約30 min) ,關閉閥門,第一個SBR池內污泥流掉很多,第三個SBR池內的污泥很多,必須回流到第一個SBR池,然后進水,重新開始下一個周期。

2. 3　沉淀池

盡管SBR 池排出的是“清液”,但由于條件有限(無撇水器等) ,還是含有許多污泥,必須通過沉淀池沉淀(約1 h) ,再回流到SBR池。

3　運行結果

pH值、色度等都符合標準,主要問題是CODCr不達標,經過幾個月的試驗,運行結果如表2。

表2　每周試驗平均結果