南通大学鉴定书

/附件1创新实验作者：庞涛专业：环境工程指导教师：石健完成日期：２010．01。18南通曙光印染厂废水处理系统的优化改造0国内外发展概述目前,国内外纺织印染废水处理手段以生化法(主要包括活性污泥法和生物膜法)为主。对于一般的印染废水来说，活性污泥法对的去除率一般可以达到95%,对的去除率一般可以达到40％~60％，脱色能力可达到30%～50%,该法具有运行费用低、操作简便易行等特点，缺点则是：①污泥体积大②污泥膨胀问题.相对于活性污泥法,生物膜法避免了污泥膨胀现象,处理效率也相应地提高了一些,例如：对的去除率一般可以达到85%～９５％,对的去除率一般可以达到40％～60%，脱色能力可达到5０％～６0%。同时以塔式生物滤池以及生物膜接触氧化为主要应用形式的生物膜法，相对于活性污泥法节省了占地面积，并具备了对有机负荷的冲击波动有较强适应能力的特点，此外此方法处理相同量的废水产生的污泥量小（约为活性污泥法的3／4)且易于固液分离。然而，无论是活性污泥法还是生物膜法,都同样存在COD和色度的去除率不高,处理系统难以达到规定的排放标准的问题.特别是近年来印染工艺及材料革新，使/比值进一步降低，印染废水中的残余染料及助剂趋于稳定,难以生化降解。因此,有许多人开始致力于从不同角度及方向上提高生物化学方法的有效性并取得了一些进展。其中较为显著的是将厌氧与好氧生物处理相结合的串联处理工艺，这里的厌氧处理一般只进行到让大分子有机物通过水解、酸化断裂成小分子有机物以增加废水的可生化性，该组合工艺已经运用到实际处理中,效果颇佳。另外,也有人研究采用生物铁法技术来提高分解效率,其原理是通过向曝气池加入形成比重较一般活性污泥大的结构(紧密的生物铁污泥团粒)，因其易于沉降,故可保证曝气池内保持较高的污泥浓度,进而提高整个降解系统的处理能力。同时还有一些人从事开发了优良脱色菌和PＶA降解菌的筛选和投放技术的研究。例如，从印染废水的活性污泥中分离出脱色细菌，然后分别与各种染料反应以筛选出脱色率较高的优良菌株。研究表明，把这种高效脱色菌接种投入厌氧酸化池，其中的COD去除率可比一般的活性污泥法提高5.3%，脱色度提高９.９7%，至于PVA降解菌方面,接种投入好氧池后,相对于活性污泥法，ＣOD去除率高出10.８8％，去除率高出12．9%,色度去除率高出12％。目前这种研究的难点在于如何使这些高效菌长期在处理系统中保持优良活性。我国印染废水排放量如此之大,其主要原因是我国中小印染企业比较多，印染废水的水质随加工的纤维种类和采用工艺以及使用的染化料的不同而异，污染物组分差异很大，印染生产废水具有水量大、成分复杂、有机物浓度高、色度高，水质变化大的特点，是比较难处理的工业废水之一。一般印染废水pＨ值为6~1３，色度可高达4０00倍,为4０0～4000ｍg／Ｌ,为100～1０00mg／L.目前主要采用活性污泥法、生物接触氧化法、混凝沉淀法与混凝气浮法、HYPERＬINＫ”＂\l”＃”活性炭吸附法等传统方法来提高排放废水的水。但是由于工艺组合不合理、实际操作过程中参数设置不当等原因导致这些传统的方法存在污泥量大,处理成本高以及污泥最终处理难度大等缺点.一些先进的废水处理技术如膜分离技术,由于受到技术水平和成本的限制导致其在中小型企业不能得到推广。下面以南通曙光印染厂的工程实践为例,在不改变原有构筑物的基础上，通过合理设置参数与合理组合传统工艺，达到改善出水水质并且实现污泥的减量化,为其印染厂解决了实际问题,从而提高了经济效益.1工程改造背景南通曙光印染染织有限公司前身是一个漂染厂,创建于1961年，主攻纺织印染。该企业先后于１997年和2004年进行改制，改制后新企业根据市场需要,加入技改投入，增强企业后劲，先后投资3０0０万元引进香港立信公司生产的筒子染色机，增设匹染工程，为色织、针织、服装、衬布等行业进行高品质的染色加工服务

。工厂占地30亩左右,现年加工3０00吨筒子，３600吨匹布和1200吨左右的化学助剂。2004年的总销售约为１亿元人民币。公司现有员工３０0人，管理、技术人员５0人，其中本科以上学历18人，大专以上学历32人。公司不仅拥有先进的技术设备，更注重对高端技术、管理人才的引进,公司先后和各高校建立了良好的合作关系。该公司位于市区长途汽车站对面,当地交通极为便利，公共设施齐全，适合商业投资等各方面的要求.所以,处理好印染污水非常重要，否则会带来很严重的社会影响！2改造前工艺废水废水格栅格栅调节池调节池板框压滤机PAC混凝反应沉淀池接触氧化池水解池板框压滤机PAC混凝反应沉淀池接触氧化池水解池污泥池污泥池排放说明:虚线为污泥处理工艺流程排放说明:虚线为污泥处理工艺流程其余为污水处理工艺流程其余为污水处理工艺流程图1南通曙光印染厂原废水处理工艺流程图为了测定曙光印染厂原有工艺废水处理装置各主要工段废水处理效果，现对原有废水处理系统进行模拟试验分析.模拟试验装置反应器尺寸和容积如表1所示:上述试验所用反应器都使用有机玻璃板制成;调节池和接触氧化池的填料为软性纤维填料,呈绳状连接,纤维束间距为8Omｍ,中心绳间距为150mm，填料在池中分布都为2排，每排４串，每串4片(排布间距和实际废水处理系统的填料排布间距一致).使用到的设备有恒流泵一台;小型气泵若干台;扬程为０．7米的潜水泵两台；恒温棒若干根。图２南通曙光印染厂原水处理装置简图表1模拟试验装置尺寸表设施尺寸水解池（有软性填料)接触氧化池(有软性填料)沉淀池长ｘ宽x高(mｍ)400×20０×430400×200×43０400×300×340有效高度(mm)４00４003０0有效容积(升)３03035【试验用水】模拟试验运行期直接取用印染厂实际印染厂实际印染废水【试验测定项目与分析方法】(１)微波快速消解测定仪（2）标准稀释接种法（3)pH广谱pＨ试纸（4）SS重量法(5）色度稀释倍数法【试验结果】（如表2）表2原工艺各主要工段废水处理效果指标工序指标工序原废水调节池水解池生物接触氧化池混凝反应沉淀池进水出水进水出水进水出水进水出水Q(ＱUOTE\＊MERＧEFＯRMAT）3０00３000３000３00０30003０00３000３０0０3000QUOTE\＊MERGEFＯRMAT（mg/l)12０0１2００6606604954９529729790ＱＵOＴＥ\*MERGEFＯRMAT(mｇ／ｌ)30０3001851８5130１307５７522SＳ(mg／l)4０04０0３5335３3００3０019619690PＨ11１0９９８8777色度（倍)256256808060６0505０40水温（QUOTE＼＊MEＲGEＦORＭAT）605540３0常温常温常温常温常温表３现有企业水污染排放限值，单位mg/L(PＨ值,色度除外）污染物排放限值污染物排放限值pH６－——9色度80悬浮物7０总氮2０100氨氮1５25总磷1.0通过模拟试验分析,排出废水中各污染指标含量基本符合现有企业水污染排放限值（见表3)，但是该工艺处理流程复杂、耗氧量大，污泥量多,而且占地面积大，水利停留时间长，操作管理不方便,进而导致废水处理成本偏高，严重阻碍了企业的发展。为解决以上存在的种种问题，降低排污成本,减少企业发展中的不利因素，进行如下工艺研究与改造.3工艺优化印染废水处理工艺由调节池、高温厌氧、水解酸化池、接触氧化池、混凝沉淀池组成.集中排放的印染废水,经格栅去除飘浮物后,排入调节池进行水质水量的调节；调节后进入高温厌氧池消化出水经管道进入水解酸化池,将好氧生物难降解的大分子有机物转化为易降解的小分子有机物,为好氧生化提供较好的可生化水质条件，出水流入接触氧化池，各格曝气池通过布置不同个数曝气头来控制每格池的曝气量,废水中的有机物在生化池内活性微生物的氧化分解作用下，生成二氧化碳和水。处理后的泥水混合物在二沉池内进行泥水分离,若出水合格则直接排放;若不合格再次混凝沉淀后排放。图3印染废水处理工艺流程图工艺流程说明：来自厂区的冲洗、冲板二股废水在明渠内合并流入集水井再流入中和池，投加氢氧化钠中和至pH为6。5～7.５。经中和后的废水流入集水池，池内设有废水提升泵.将废水泵入细格栅机内,利用栅网拦截纤维毛及较细小的固体杂物.在旋转栅网的作用下,固体杂物沿筒内壁的螺旋导板向栅筒另一端自动排出。废水由于重力作用从栅缝中流出,再流入表面活性剂分离器,利用表面活性剂的富集特性，随空气流从废水中分离出来，分离出来的泡沫进入除沫器,变成液体，经除去大部分表面活性剂的废水以重力流入调节池，调节时间为8小时。调节池内设有曝气设施，增强调质作用。经调节后的废水,由提升泵抽送,进入槽水解酸化池。兼氧水解酸化池内放置组合填料，其作用是增加废水与厌氧生物的接触面积,室废水中的有机物在兼氧水解酸化池内通过兼氧微生物的作用,发生水解酸化反应，将废水中大分子的有机物转化为小分子的有机物，将难降解的有机物转化为易降解的有机物，并改善废水的PH值,提高后续好养处理的效率.经水解作用后的废水流入生化接触氧化池，废水在池内停留12小时。池内装有组合性填料，填料上附有好氧微生物.池底设有曝气设施，提供给微生物必需的氧气。废水中有机物在好氧微生物种群的新陈代谢作用下,大部分有机物质被降解为二氧化碳和水等稳定物质。部分转化为生物膜泥的形式存在于废水中，从而使废水中溶解性的、等值降低，达到废水净化的目的。从接触氧化池内溢流出来的废水流入沉淀池，沉淀池的主要作用是固液分离，其作用与气浮分离相同。通过沉淀池,在混凝药剂以及脱色剂的作用下，去除废水中的难降解有机物以及大的悬浮物生物膜，同时气浮对色度,具有良好的去除效果，使出水达标排放.若出水仍然不能满足达标要求，则增设气浮反应池，平面布置位置预留，确保出水达标.调节池图4改造试验装置简图调节池以上试验装置各处理单元的设计参数分别如下:1、高温厌氧反应池设计参数(１)消化池的形式：本次设计采用传统上方下椎形。(2)温度和时间:消化温度３3~35℃，消化时间一般为25~30ｄ。(3)污泥浓度和消化分解率（4）消化池尺寸(5）消化池构造：消化池采用抗腐蚀良好的钢筋混凝土结构。设进泥管、出泥管、上清液排出管（可在不同高程上设几个，最小直径７5mm）、溢流管（最小直径20０mm)、循环搅拌管,沼气出气管、排空管、取样管（至少池中和池边各设取样管１根,伸入最低泥位下0。５m，最小管径100mm)、人孔（２个，直径０.7m)、测压管、测温管等。（6）消化池的搅拌:一般有沼气循环搅拌、污泥泵循环搅拌、机械搅拌和联合搅拌几种方式，本次设计采用沼气循环搅拌法。,本试验采用沼气循环搅拌,此种搅拌既有①无搅拌装置，能耗省，搅拌效果好,3～6次/天,5~１0分钟／次;②促进厌氧分解，缩短消化周期等优点。压缩气提出口的浸没深度大于提升高度。压缩机的气量按导流管内提升污泥量的2倍～3倍设计。为了同时进行污泥循环加热,导流管壁设计为双层夹套式换热器,夹套之间流动热水。并将加热与沼气搅拌装置置于池外，以方便检修。沼气搅拌用的压缩机功率按5W/QＵＯTＥ\*MEＲGEFＯRMAT计算。高温厌氧反应池的尺寸14ｍ1３ｍ６。１m,有效水深为６ｍ,有效容积为10０0，水力停留时间为８.２小时。调节池的尺寸为直径14ｍ13m6.1m,有效水深6m,有效容积为10０0ｍ，水力停留时间8小时.2、兼氧水解酸化池主要构筑物参数水解酸化调节池采用钢筋混凝土结构，外部形状为上方下锥形,尺寸１4×13×8m，其中椎形部分高为1m，有效水深６。5m，有效容积１４00ｍ3，水力停留时间11.2ｈ。水解酸化池内安装组合填料,填料容积为１000m3,池底布穿孔管网,采用进水搅拌，便于污水与兼氧微生物充分接触.水解酸化池处理效果如下，见表４：表4水解酸化池处理效果项目进水水质出水水质去除效率CＯDｃr(mｇ/l）700mｇ/l420mg/l４0%(mg／l)15０ｍg/l1０0mg／l33。3％SS(mg／l)400mg/l30０mg/l２5%ｐH９8色度（倍）100倍60倍40%水温(℃）30常温生物接触氧化池的设计:1、所以迟体设计为上方下锥形，长为14m,宽为13m,总高为8m,其中锥形部分的高度1m，上部方形的高为7m，有效高度为６．5m.水力停留时间1１.2h，有机负荷Nv0.５kｇ（）/m(填料)d。池内设有填料及曝气系统，填料容积１000，气水比2０/1。2、考虑污水的水质及处理费用填料选择聚丙烯弹性填料。3、生物接触氧化池的两种曝气系统。为提高氧的利用率，生物接触氧化池宜采用气水逆向流设计。一般用鼓风机鼓风曝气,曝气设备分布于池底；气流自下向上流经填料区，水流自上向下流经填料区。曝气系统一般采用微孔曝气系统或穿孔曝气系统.微孔曝气系统一般采用膜片式微孔曝气器作为曝气设备，池中填料一般采用弹性填料，设计气水比一般取０。7左右。穿孔曝气系统采用穿孔管作为曝气设备,池中填料可采用颗粒填料或弹性填料，设计气水比一般取1左右。具体构造如图5沉淀池:钢筋混凝土结构,竖流式沉淀池,共两座.沉淀池采用斜管沉淀形式，采用内径８０mm的聚丙烯六角斜管，每座沉淀池的尺寸为6．５m×６.5m×6．５m，中央导流筒直径１m。其中，各反应器尺寸和容积如表5所示：所有反应器材料、试验用水、测量方法等均与曙光印染厂模拟试验相同。试验结果如表６.图5生物接触氧化池的设计表5小试装置尺寸表设施尺寸高温厌氧酸化池(有软性填料)兼氧池（有软性填料)生物接触氧化池(有软性填料）长x宽x高（mm）40０×2０0×430４00×20０×430400×200×430有效高度（mｍ）400４004０0有效容积（升）3０3030表6改造后处理装置各主要工段废水处理效果指标工序指标工序原废水厌氧反应池兼氧酸化水解池生物接触氧化池沉淀池进水2：1回流出水进水出水进水出水进水出水Q（QUOＴE\*MERＧEFORMAT）30004500４5００4５004500450030０030０0３０0０ＱUOTE＼*MERＧEFORMAT(mg/l)1２0０80070０70042042010０10060ＱUＯＴE\*MEＲGEFOＲMAT（mg/ｌ)30０20０1５01５０1０010０1010７SS（mg/ｌ)4０04004０0４0030030040040０50pH111０998８7７７色度（倍）２562501０0１00６０６０505030水温(QUOTE\*MERGEFOＲMAＴ)６0５5４0３0常温常温常温常温常温４结论(1)通过试验可知,在不改变原有构筑物的条件下,改造后工艺出水为６0ｍｇ/L,去除率为95%；原工艺出水为9０mg/L，去除率为92.5％.改造后工艺出水为７mg／L,去除率为9７。7％；原工艺出水为2２mg/L,去除率为93．7％；改造后工艺出水SS为50mg／L，去除率为87.5%;原工艺出水SS为90mg/Ｌ,去除率为7７.5％.（２)厌氧处理工艺较好氧处理工艺有机物降解效率高。（３)原工艺产生污泥量较大,为处理污泥,需投入一定的人力物力；改造后，基本实现了污泥零排放,降低了运行成本.（４）原工艺由于处理效果不佳，所以在混凝阶段需要加药进行化学反应以促进沉淀，从而耗费较高。改造后,沉淀效果显著,出水水质较好，因此不需要加药，在经济上节省了成本.（５）为曙光印染厂解决了实际问题,达到了环境效益、经济效益、社会效益的统一.5作品的科学性、先进性及独特之处 本文从曙光印染厂在生产过程中遇到的问题出发，理论联系实际,在不改变原有处理构筑物的基础上,改善了出水水质并且达到了污泥的减量化,为曙光印染厂解决了实际问题，带来了经济效益.1、解决了曙光印染厂废水不能达标排放的问题和随着水质的改变原有的工艺程序无法满足生产需要的问题。２、分析了生化系统中有机物的降解情况，节省了设计中的工艺建设费用和运行费用。3、提出了厌氧酸化+兼氧+好氧改造工艺，探讨了改造工艺相对于原工艺的优越性和工程改造的可操作性。４、优化了污水处理工艺，降低了污水处理成本，