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印染废水由于其温度高,水质复杂,可生化性差,是工业废水中很难处理的一种废水,印染废水的排放对自然环境和生态系统有着很大影响。水解酸化工艺作为一种独特的工艺,不仅能够改善废水的可生化性,还能降解染料从而降低色度,因此被广泛用于印染废水处理工程。然而,现有的水解酸化工艺中布水不均、微生物易流失等工艺瓶颈严重影响着水解酸化的效率。本研究首先利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)技术对水解酸化反应器的布水方式及搅拌桨形状进行了优化;随后通过水解解酸化小试装置对CFD模拟结果进行了验证。主要研究方法与结论如下:
(1)水解酸化反应器的数值模拟
开展基于均匀布水的新型复合水解酸化工艺技术研究,利用CFD模拟软件Fluent19.0采用三维、稳态、k-ε湍流模型,结合相间作用力、多重参考系模型以及多孔介质模型对容积为4L的水解酸化反应器内固相的流动状态进行了模拟研究。考察了不同的布水方式和搅拌桨形状对流体流态的影响,结果表明:对于多孔布水,孔越多,泥水分布越均匀;搅拌增强了湍流强度,螺旋搅拌桨显著优于平板搅拌桨。
(2)水解酸化反应器的启动试验研究
根据CFD模拟获得的模型参数,构建了两套小型水解酸化反应器,现场采取浙江省某印染厂调节池废水,通过启动阶段近60天对各项指标的监测,表明增加37孔布水,螺旋搅拌的水解酸化反应器运行效果较好,与CFD模拟结果一致,水解酸化反应器对印染废水的COD具有一定的降解效率,实际废水的COD从200~600mg/L降到100~400mg/L;挥发性脂肪酸含量增加,可以看出随着启动时间增长,逐渐的出水的VFA含量慢慢提高,进出水的VFA含量发生明显变化,表明反应器的水解酸化效果良好废水的脱色率约在19%~74%。
(3)水解酸化反应器的运行
待反应器稳定后,考察了运行过程中反应器对PVA、总氮以及染料的去除效率:PVA去除率约在9%~40%,总氮的去除率约在8%~33%,染料的去除率随着染料浓度的增高而降低。最终确定了水解酸化反应器的最佳运行参数:水力停留时间为16h,pH在6~8,温度在10~35℃。
(4)水解酸化池工程设计
本研究来源于国家“十三五”水体污染控制与治理科技重大专项,该项目涉及到印染废水深度处理与回用示范工程建设,示范工程选址在浙江省嘉兴市洪合镇,设计规模为12000m3/d。对该示范工程水解酸化池进行了工程设计,确定水解酸化池为长方体四联池,单池的长宽高分别为24m、12m、9m(地下9m);配水系统采用一管一孔式点对点布水;填料采用悬挂式弹性立体填料;曝气系统采用25mm穿孔曝气管间歇曝气,每个单池设置四排,距离池底10cm。
综上所述,本论文研究结果为印染废水水解酸化技术提供了理论和实际依据,为印染废水深度处理提供了借鉴和参考,并初步设计了示范工程水解酸化池相关参数。
(1)水解酸化反应器的数值模拟
开展基于均匀布水的新型复合水解酸化工艺技术研究,利用CFD模拟软件Fluent19.0采用三维、稳态、k-ε湍流模型,结合相间作用力、多重参考系模型以及多孔介质模型对容积为4L的水解酸化反应器内固相的流动状态进行了模拟研究。考察了不同的布水方式和搅拌桨形状对流体流态的影响,结果表明:对于多孔布水,孔越多,泥水分布越均匀;搅拌增强了湍流强度,螺旋搅拌桨显著优于平板搅拌桨。
(2)水解酸化反应器的启动试验研究
根据CFD模拟获得的模型参数,构建了两套小型水解酸化反应器,现场采取浙江省某印染厂调节池废水,通过启动阶段近60天对各项指标的监测,表明增加37孔布水,螺旋搅拌的水解酸化反应器运行效果较好,与CFD模拟结果一致,水解酸化反应器对印染废水的COD具有一定的降解效率,实际废水的COD从200~600mg/L降到100~400mg/L;挥发性脂肪酸含量增加,可以看出随着启动时间增长,逐渐的出水的VFA含量慢慢提高,进出水的VFA含量发生明显变化,表明反应器的水解酸化效果良好废水的脱色率约在19%~74%。
(3)水解酸化反应器的运行
待反应器稳定后,考察了运行过程中反应器对PVA、总氮以及染料的去除效率:PVA去除率约在9%~40%,总氮的去除率约在8%~33%,染料的去除率随着染料浓度的增高而降低。最终确定了水解酸化反应器的最佳运行参数:水力停留时间为16h,pH在6~8,温度在10~35℃。
(4)水解酸化池工程设计
本研究来源于国家“十三五”水体污染控制与治理科技重大专项,该项目涉及到印染废水深度处理与回用示范工程建设,示范工程选址在浙江省嘉兴市洪合镇,设计规模为12000m3/d。对该示范工程水解酸化池进行了工程设计,确定水解酸化池为长方体四联池,单池的长宽高分别为24m、12m、9m(地下9m);配水系统采用一管一孔式点对点布水;填料采用悬挂式弹性立体填料;曝气系统采用25mm穿孔曝气管间歇曝气,每个单池设置四排,距离池底10cm。
综上所述,本论文研究结果为印染废水水解酸化技术提供了理论和实际依据,为印染废水深度处理提供了借鉴和参考,并初步设计了示范工程水解酸化池相关参数。