电气浮二级生化法处理印染废水技术李志华

1995年第2期环保科技Vol.17No.2电气浮一二级生化法处理印染废水技术李志华吴晓珍(贵州省凯里床单总厂)摘要介绍未用电气浮一二级生化工艺处理凯里床单总厂印染废水的方案、工艺机理及其特点。结果表明,该方法与传统的单一的工艺处理印染废水的方法相比较,具有流程简单、操作管理方便、投资省、建设快、运行成本低的特点。关键词电气浮二级生化二级反应印染工业中的煮炼、漂洗、退浆、丝光、染色及后处理等湿法加工,都是为提高织物使用价值的重要手段。在湿法加工过程中产生大量废水,这些废水的直接向外排放,不仅污染一r流经之处的优美环境和水资源,亦给农、水产业造成极大的损害。煮炼、漂洗、染色、丝光、退浆及后处理所排出废水的水质各不相同,处理方法亦可因之而异。笔者根据凯里床单总厂的生产工艺、废水性质及排放特性等实际情况,按清浊分流的方式,采用电气浮一二级生化法对该厂排放的印染废水进行处理,经过几年来的运行实践,效果良好。电气浮一二级生化法工艺选择1.1生物一化学处理工艺流程简介凯里床单总厂生化处理废水设施,始建于1987年,投入运行以来常年正常运转。该E艺采用了70年代国外先进技术,为生物接触氧化法与化学脱色法的组合工艺,通过对微生物的培养驯化,使它们能以废水中的有机与无机污染物为营养质,进行吸收吸附以达到去除污染的目的。经生化处理后的废水,其各污染物质的浓度大幅度降低,pH值从11降至8,cocD,去除率达75%以上,BoDS去除率达80%以上,硫化物去除率为98%,悬浮物去除率为60%,污泥产量低,出水水质稳定。但其色度的去除率仅为20%.处理后的水质有明显好转,但仍未达到国家排放标准。若要使生化处理水质各项指标达到排放标准,需投加大量药剂(Naocl)脱色,这不仅提高了处理成本,也增加了操作与管理的难度,给企业加重了经济负担,影响了企业的经济效益,总体效果并不理想。其工艺流程与水质效果见表l与图1.表l生物处理工艺水质效果mg(LpH色度(度)COD。,BoDS硫化物悬浮物进水9.32865.5206.93147.422.035427.]6出水7.63692.()48.8528.600.048169.71去除率(%)18.1320.0乏176.3980.6097.6460.27注:表中数据为1987一1989年的统计数平均值`·3·5991年第2期环保科技Vol。17No.2主,沉_废水调调调调好氧生物接接接混混混沉沉沉污污下下下下触氧化池池池2、、、淀淀淀泥泥他他他他他他他他他他他口口口池池池干干反反反反反反反反化化应应应应应应应应池池池池池池池池池池池用肥图1生物一化学工艺流程2电气浮一二级生化工艺的优选率94.4写,硫化物去除率95.8%,悬浮物去从表1中可见,生化系统对废水的除率82.4%.电耗19.5kwh,其费用合c0D,BoD、硫化物等污染物的去除效果好,它适用于大水量、低色度有机废水的处理,而不宜于处理高浓度色水。为了解决这一间题,我们根据凯里床单总厂的废水产生量大,而高浓度废水量只为废水排放总量的5%一8%的特点,进行了一系列的探讨和试验工作。1.2.1试验结果与方案优选1.2.1.1试验结果我们采用了四川新都环境保护工程专业设备厂生产的“HJ一YR一B纺织印染废水电解净化成套设备”,对凯里床单总厂的染色脚水进行电气浮处理实验,结果如下:()]进水速度以2m3/h进行处理时,出水水质情况为:pH去除率7.4线,c0cDr去除率85.3%,BOD。去除率86.9%,色度去除率95.6%,硫化物去除率95.7%,悬浮物去除率87.4%.电耗6,75kwh,其费用合0.73元/m“废水。(2)进水速度以5m3/h进行处理时,出水水质情况为:pH去除率8.5%,c0cDr去除率78.6%,BOD:去除率86.8%,色度去除率98.0%,硫化物去除率94.0%,悬浮物去除率83.5写.电耗8.60kwh,其费用合0.40元/m3废水。(3)进水速度以10m“h/进行处理时,出水水质情况为:pH去除率8.1%,cocDr去除率77.2%,BoD。去除率81.2%,色度去除0.47元/m3废水。上述结果证明了电气浮对深度色水的处理效果良好,去除率达94.0%以上。但对pH的去除效果较差,处理能力小,且运行成本高。该方法适用于对高浓度、小水量的深度色水处理。1.2.1.2方案优选通过对上述方案的分析,综合它们各自的特点,我们选择了电气浮一生化处理工艺,整个废水处理系统采用分质分流处理方案,即污水二级生物处理系统、染色脚水处理系统和污泥脱水系统,构成了完整的废水处理系统。2电气浮一二级生化处理工艺流程2.1二级生化处理系统2.1.1原理与作用该系统是利用微生物膜固着在填料上,在有。:存在的条件下,利用好氧微生物的作用,以废水中的有机及无机污染物为营养质进行吸附吸收,通过生物最基本的特征—新陈代谢过程,将有机污染物质进行降解(它包括生物体内所引起的一切分解与化合作用)。好氧分解的最终产物为稳定而无臭无害的无机物质,因而使水净化。2.1.2工艺特性该流程有着体积负荷高、处理时间短、吸附能力强的优点,使污水生物处理工艺趋于1995年第2期环保科技Vol.17No.2高效并且节省占地面积。同时,二级生物沉降法是将原有单一的二沉池通过栽培水葫芦,使微生物附着在其根部,改变为二次生物沉淀氧化池,在未提高运行成本、未增加任何投资和设施的情况下,此功能对污染物的去除率在原基础上提高J’30%左右,并增强了负荷冲击能力。在进水水质短期突变时,生物功能受影响小,恢复能力快,生物活性高(泥龄低),出水水质好而稳定,污泥产量低,无回流现象,有较高的生物膜浓度,运行成本低(0.16元/m3废水)。与国内同等功能的二级生化设施相比较,其设施投资减少50%,适宜于大水量的非染色脚水处理。2.2染色脚水处理系统.2.21原理一与作用该系统是利用(高压脉冲电流)电解过程中以铁板(3mm厚的A3钢板)为电极的电极反应和二级反应(除氧化一还原反应以外还可以发生的其它反应过程),最终达到消除污染的目的而净化污水。在电解槽内,当高压脉冲电流经过电极通入污水时,两极间便产生电子迁移,从而引起氧化、还原、混凝、电气浮等一系列的化学反应。.2.21.1氧化反应氧化反应在惰性阳极产生OH一放电而生成,02。即:4oH-一4e~ZHZo+2仁(,_1{_、_)2个该新生态原子氧[o〕具有很高的电极电位,是一种很强的氧化剂,对水中无机和有机化合物都可进行氧化分解。它有足够的能力使污水中染料的发色基团和助色基团的键能破坏(断键)以达到去色的目的。其氧化反应如下:()_」t_hP汀一、p”p。}_一。。h四苯基环戊二烯酮(紫色)O、、ph{一pbph\+厂。〕-巨()}一争()丫ltl一曲油.n/犷nr\;产/、phr、卜(无色)同时,在阳极上发生的反应是铁板不断释放出F犷溶于水中。即:Fe一2e~F着斗-〕燮理Fe(oH)22·2·1·2还原反应在电解的同时,在阴极产生氢鸿(H+),放电形成「H〕。(即:ZH++Ze~2.1{~HZ个),继而形成H2.该初生态氢[H〕对某些有机物有很强的还原作用。对于处于氧化态的某些色素,可以被还原成无色物质。此外,金属元素离子可以于各种电位在阴极还原,由电极表面析出。如印染废水中的有毒物质六价铬(cr十“)等可在阴极放电还原,从水中分离出来。达到净化污水的目的。.2.21.3混凝作用在电解过程中,阳极铁板上不断有F犷溶于水中,铁离子和氢氧根离子(oH一)结合,生成Fe(oH)3与Fe(oH);沉淀物,这两种物质经水合反应和氧化与水解反应形成Fe(OH片一与Fe(oH万等轻基聚合物。而eF(OH对一与Fe(OH片聚合物在高压脉冲电流的作用下,生成[Fe(HZo)`],十与「Fe(HZo)。〕3+聚铁。其形成反应如下:Fe(OH)2+OH一~Fe(OH)矛;1995年第2期环保科技Vol.17No.2Fe(OH)丁十OH一~Fe(OH)Fe(OH)+4H+高压脉冲电流~-一参.〔Fe(H20);jZ+;Fe(OH)3十OH一~Fe(OH)不Fe(oH片十oH一~Fe(oH北-Fe(OH)彗一+OH~Fe(oH)息-Fe(OH)十6H+高庄脉冲电流〔Fe(H20)。〕3+因为「pe(HZo);jZ+与Fe(HZo)。」3+聚铁物质具有极强的活性吸附能力,对高浓度有机废水中的BOD与coD及其它胶体污染物产生吸附凝聚后上浮或沉降被去除,.2.21.4电气浮作用在电解过程中,氢离子〔H+〕在阴极上得到电子、成为HZ,在阴极表面以微泡不断释放出上升(2H+十e2一H:个)。同时,氢氧根离子(oH一)在阳极上放电,形成。:在阳极表面以微泡放出上升(4oH一e4~2H20+“仁担三2个o)从而使废水的疏水性污染物和絮凝物进行气浮分离,达到净水的目的。其处理水质效果见表.2.2.22工艺特性表2电气浮处理染色脚水效果mg/LpH色度(度)9.821043.0CODCr进水出水去除率(%)398.408.9321.5100.8097.974.7Bon。硫化物189.72.29530.60.05483.8797.6悬浮物276.46676注:此数据为1991一1993年统计的平均值。综上所述,该系统是一种综合性的废水处理方法,对废水中的无机物和有机物可进行氧化、还原、凝聚、浮沉等一系列电化学反应过程,对废水中不同的污染物质可以借助其不同的作用去除。特别对印染废水的脱色效果及cr与s的去除率在95%以上。同时,在电解过程中产生足量的Fe(oH)3与Fe(OH)2凝聚物质,给后期污泥脱水时减少了凝聚剂的投入,从而降低了水处理成本,具有实用水质范围较宽,占地面积小,一次性投资少,操作管理方便,劳动强度低等优点。但由于电气浮工艺对pH的选择性强,电耗与铁耗较多,水处理成本高,又受到处理能力的限制,不适宜对低浓度大水量的水处理,只适宜于小型企业的水处理及对高浓度、小水量的深度色水的处理。2.3污泥脱水系统该系统是利用产生真空负压吸附作用的叶片吸滤机,在对原始污泥进行化学调节(投加药剂)浓缩后(污泥含水率为97.5肠一98.5%),在pH为中性的条件下,将叶片浸入污泥中,对叶片抽真空(浸吸8一10min,叶片提出污泥后,继续吸滤5一10min),经气水分离器(自动放水)真空(真空度不小于800haP,使污泥成饼吸附于叶片之上,再经压缩空气反吹,使泥饼脱落于污泥干化场中,以便外运处置。2.4分析与讨论综上所述,电浮法与二级生化法中的任何一种方法处理印染废水的效果都不理想。生化法的去色率低,出水严重带色,水质未能达标排放;而电气浮法,虽具有操作简便飞易维修的特点,但它对pH值的选择性强,电耗与铁耗较多,处理能力小,运行成本高,不适应于大水量的生产企业。只有将它们组合起来才为理想。用电气浮一二级生化处理单元组合,则能扬长避短,充分发挥各自的优点,使整个工艺趋于完善(图2)。对床单总厂印染废水净化效果良好,运行成本低(小于1599年第2期环保科技Vol.17No,2.020元/m3废水),实现了完全达标排放(表3)。表3二级生化处理水质效果。g/LpH色度(度)eooerBODSj00.30进水出水去除率(%)10.32149.5271,76186.517.6126.323.7091.315.32硫化物悬浮物1.953435.70.00974.199.582.9煮炼丝光废水后处理废水碱碱液沉淀池池药剂格格栅栅一一次沉淀池池生生物接触氧化池池二二次生物沉降池池生生物接触氧化池池二二次生物沉降池池滤滤池池了了l是凝池池图2电气浮3结论综上所述,应用电气浮一二级生化工艺处理印染废水,具有下列优点:(1)组合工艺的选择是遵照印染废水二级生化处理工艺流程果好,无污泥回流现象。(2)设备操作和维修简单,深受操作人员的欢迎。同时,运行成本与省内同行业厂家相比,其治理运行费用减少5D%一60%,治理费用为0.18元/m3废水。水质特性的客观实际,一次性运行成功,耐冲击负荷能力强,运行可靠,管理方便,处