论文部分内容阅读
随着社会经济的不断发展和人们环境意识的提高，我国加大了对印染废水的治理。印染废水组分非常复杂，其难降解、有毒有机成分的含量也越来越多，有机物含量高、色度深、化学需氧量高，而生化需氧量相对较低，可生化性差，排放量大，有些甚至是致癌、致突变、致畸变的有机物，对环境尤其是水环境的威胁和危害越来越大。传统的印染废水生物处理方法，只能降低印染废水中的BOD5，对于COD，特别是有毒难降解有机物和色度的降低效果不明显。可见，单一的处理方法已不能满足当前印染废水发展的要求。本文通过分析印染废水水质特点和比较多种废水处理路线与工艺，提出了利用“厌氧折流板反应器（ABR）—交叉流好氧反应器（CFASR）”这一技术路线处理该种废水的中试方案，并在中试试验数据和ADM-ASM1的基础上建立了相关的数学模型以指导中试运行。针对印染废水水质特点，提出了ABR-CFASR组合工艺处理印染废水的技术路线，考察了ABR-CFASR组合工艺处理印染废水的中试运行效果，并确定了最佳工艺参数及启动运行方案。ABR运行结果表明，在进水COD为1000mg/L左右波动的情况下，对COD、BOD、SS和色度去除率平均值分别为42%、19.2%、48.6%和30%；印染废水经ABR处理后，出水略有升高，而出水TN比进水略下降，出水TP含量有所提高，同时ABR进出水B/C由0.56提高到0.68，这将有益于后续的CFASR反应器中好氧微生物的生长；确定了ABR启动和运行方案：HRT、pH、MLSS、MLVSS、容积负荷、污泥负荷在启动时应分别控制在60h、7、45g/L、30g/L、2.0kgCOD/(m3·d)、0.1kgCOD/(kgMLVSS·d)，在稳定运行时应分别控制在12h、7～9、35～50g/L、20～35g/L、6.0～18.0kgCOD/(m3·d)、0.2～0.5kgCOD/(kgMLVSS·d)。与ABR串联的CFASR中试运行结果表明：在HRT为20h、MLSS为1500～2000mg/L、污泥负荷为0.2～0.8kgCOD/(kgMLSS·d)、温度为15～37℃、pH为7.12～8.86、DO为2.0～3.0mg/L的条件下，出水COD<100mg/L，BOD<20mg/L，满足国家一级排放标准。试验结果还表明，CFASR对TN、TP、SS和色度均具有较高的去除率，分别为90%、80%、90%和80%以上。由于印染废水pH值较高（最大可达到10），而传统厌氧生物处理反应器（如UASB）最适pH范围为7.5～8.0，因此传统印染废水处理工艺应加硫酸调节pH。而本中试试验结果表明：与传统的印染废水厌氧处理工艺相比（如UASB），ABR可以承受的最大进水pH为9.5，不必加硫酸调节pH，因此节约大量药剂费用。另外，传统厌氧工艺处理印染废水HRT较长（大于20h），而本中试试验结果表明ABR可以在较短的HRT（12h）下稳定运行，可大大节约用地面积。采用GC-MS和LC-MS等分析手段，考察了ABR对印染废水中有机物和染料分子的去除效果。结果表明：ABR进水中均含大量的高级烷烃、酰胺类、有机酸、酮类、酚类和酯类，ABR反应器对其降解效果很好，出水中这些物质含量很低。经过ABR后，物质化学结构基本都发生了较大的变化，许多大分子物质都转化为小分子物质，有利于后续好氧工艺进一步降解。ABR对色酚AS-E、偶氮染料酸性橙、直接蓝、蒽醌类-酸性蓝有较好的去除效果，但对偶氮类-苏丹红1号没有去除。以国际水质污染与控制协会(IWA)推出的厌氧活性污泥数学模型（ADM1）和活性污泥数学模型（ASM1）为理论基础，并对其进行了修正和完善，建立了ABR-CFASR处理印染废水的数学模型，从而为ABR-CFASR处理印染废水的设计、优化运行、出水水质预测与控制提供理论依据。基于ADM的ABR模拟结果表明：ABR第一格室出水COD浓度的模拟值和实测值有较大的差距，相对偏差为-32.8%~30.6%，而第三格室和第六格室出水COD模拟效果较好，相对偏差为-20%~20%。另外，ABR模型也表现出对VFA、MLVSS和pH有较好的模拟结果。基于ASM1的CFASR模型模拟结果表明：不同HRT条件下，模型模拟值和试验值非常吻合，相对偏差率为-14%～14%，说明本模型可以用于CFASR出水系统预测。而ADM-ASM1组合模型对出水COD的相对偏差为-18%～19%，最终模拟结果偏差大于CFASR出水模拟结果偏差，原因可能是参数估计误差和由ADM模型所导致的ABR出水水质（即CFASR进水）估计误差所致。