制革廢水主要 >
一、材料與方法
制革廢水處理廠的處理量為5000m3/d,主要接收各制革廠經(jīng)廠內(nèi)污水處理設(shè)施處理后的尾水,工藝流程為進(jìn)水調(diào)節(jié)池-混合反應(yīng)池-初沉池水解池—A/O池—二沉池—出水[如圖1(a)所示],岀水水質(zhì)要求達(dá)到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ343—2010)的B等級(jí)。
在制革廢水處理廠下游建有處理量為1X104m3/d的綜合污水處理廠,主要接收制革廢水處理廠尾水和市政生活污水,工藝流程為進(jìn)水―初沉池一水解池—A/O池T二沉池T出水[見(jiàn)圖1(b)],改造完成后出水水質(zhì)要求達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)-級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
1-2 試驗(yàn)方法
首先,對(duì)制革廢水處理廠和綜合污水處理廠1年的進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行分析,并進(jìn)行沿程采樣分析(采樣點(diǎn)位置如圖1所示),探究制革廢水處理廠和綜合污水處理廠現(xiàn)階段的運(yùn)行狀況和存在的問(wèn)題;其次,用小試裝置模擬在投加外碳源條件下污水處理廠的運(yùn)行狀況,再次,利用臭氧、活性焦和四相催化氧化深度處理技術(shù)對(duì)綜合污水處理廠二級(jí)出水分別進(jìn)行小試,對(duì)比分析不同深度處理工藝對(duì)污染物的去除效果和運(yùn)行成本,最后,提出制革廢水處理廠和綜合污水處理廠的工藝優(yōu)化改造建議。
1.3 分析項(xiàng)目及方法
利用WTW便攜式溶氧儀和pH儀現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)制革廢水處理廠和綜合污水處理廠沿程溶解氧濃度和pH值,沿程水樣采完后用抽濾機(jī)進(jìn)行泥水分離,并按照國(guó)標(biāo)法檢測(cè)COD、可溶性COD(SCOD)、TN、TP、NH3-N和NO3-N濃度。投加外碳源小試主要檢測(cè)進(jìn)出水TN,NH3-N和NO3-N濃度,深度處理小試主要檢測(cè)COD濃度。
二、結(jié)果與討論
2.1 進(jìn)出水水質(zhì)
根據(jù)制革廢水處理廠和綜合污水處理廠某年的運(yùn)行數(shù)據(jù)(見(jiàn)表1和表2),分析制革廢水處理廠和綜合污水處理廠的運(yùn)行狀況。從表1可知,進(jìn)水污染物濃度在1月一6月相對(duì)較高,原因是這個(gè)季節(jié)屬于制革行業(yè)的旺季。制革廢水處理廠對(duì)COD、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP、TCr和S-的平均去除率分別為77.4%、77.1%、72.9%、54.5%、44.9%、56.1%、60.7%和73.1%。其中NH3-N、TN和S2-出水濃度超過(guò)CJ343—2010的B等級(jí)。進(jìn)水BOD5/COD和BOD5/TN年平均值分別為0.32和1.1,說(shuō)明進(jìn)水中可生物降解碳源較少,不能滿足生物脫氮需求。從碳、氮、磷濃度比可知,進(jìn)水TP濃度嚴(yán)重不足,會(huì)導(dǎo)致微生物活性較低。
從表2可知,綜合污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)基本穩(wěn)定,污水廠對(duì)COD、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP和TCr的平均去除率分別為74.1%,92.9%,94.1%、72.9%,21.2%,78.8%和70.5%、BODS/COD和BOD5/TN年均值分別為0.47和0.59。進(jìn)水碳源較少不能滿足脫氮需求。出水COD、NH3-N和TN濃度較高,分別為106.8,19.00和89.9mg/L。
綜上,NH3-N、TN和S2-是影響制革廢水處理廠出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的主要原因,COD、NH3-N和TN是影響綜合污水處理廠出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的主要原因,也是優(yōu)化改造的主要去除對(duì)象。
2.2 沿程采樣分析
對(duì)制革廢水處理廠和綜合污水處理廠沿程污染物濃度(如圖2、3所示)、D0濃度和pH值進(jìn)行檢測(cè),得到制革廢水處理廠缺氧池、好氧池的DO平均濃度分別為0.12和1.86mg/L,進(jìn)水pH值為5;綜合污水處理廠缺氧池、好氧池的DO平均濃度分別為0.17和2.5mg/L,進(jìn)水pH值為7.61。
制革廢水處理廠進(jìn)水COD和溶解態(tài)COD濃度分別為2450mg/L和1024mg/L,經(jīng)調(diào)節(jié)池處理后分別降到1610mg/L和489mg/L,分析原因是調(diào)節(jié)池中微生物對(duì)COD和溶解態(tài)COD有一定的降解,經(jīng)生化處理后COD和溶解態(tài)COD濃度分別由初沉池出水的558mg/L和357mg/L降到271mg/L和260mg/L,平均去除率分別為51.4%和27.2%。經(jīng)預(yù)處理后TP由進(jìn)水的48.6mg/L降到3.6mg/L,去除率為92.6%,這可能是調(diào)節(jié)池和初沉池中微生物利用菌膠團(tuán)吸附綜合作用的結(jié)果,經(jīng)A/O池后濃度進(jìn)一步降到1.13mg/L,去除率為68.6%。進(jìn)水TN,NH3-N和NO3-N分別為380,277和35mg/L,經(jīng)調(diào)節(jié)池和初沉池處理后濃度分別為306J85和31.2mg/L,經(jīng)A/O池處理后濃度分別為208,1.82,111mg/L,出水TN中大部分是NO3–N。
綜合污水處理廠進(jìn)水COD和溶解態(tài)COD濃度分別為1095mg/L和228mg/L,經(jīng)初沉池處理后分別為312mg/L和252mg/L,說(shuō)明顆粒態(tài)COD大部分在初沉池中去除,經(jīng)A/O池處理后COD和溶解態(tài)COD濃度分別為206mg/L和178mg/L,去除率分別為33.9%和29.4%,出水中COD大部分為可溶性難降解COD。經(jīng)初沉池處理后TP濃度由8.25mg/L下降到3.92mg/L,去除率為52.5%,說(shuō)明進(jìn)水中約有一半的磷是顆粒態(tài)磷,經(jīng)A/O池處理后,二沉池出水TP濃度下降為0.482mg/L,去除率為87.7%o進(jìn)水TN、NH3-N和NO3--N濃度分別為97.8、37.5和38.9mg/L,經(jīng)初沉池處理后濃度分別為78.8,36和36.2mg/L,其中NH3-N和NO3--N濃度基本沒(méi)有變化,TN降低了19.4%,顆粒態(tài)氮在初沉池中基本被全部去除;經(jīng)A/O池處理后TN、NH3-N和NO3--N濃度分別為60.2、2.83和54.6mg/L,出水TN的90.7%是NO3-N,說(shuō)明系統(tǒng)反硝化效果較差。
綜上可知,出水TN(主要是NO3-N)和COD濃度較髙是影響制革廢水處理廠和綜合污水處理廠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的主要因素,具有較大提升空間。
2.3 投加外碳源效果
針對(duì)綜合污水處理廠出水TN中大部分是硝態(tài)氮、進(jìn)水COD中大部分是難降解碳源的問(wèn)題,利用小試裝置模擬污水處理系統(tǒng)并在缺氧區(qū)投加碳源,探究系統(tǒng)的脫氮效果。試驗(yàn)過(guò)程中保持條件(包括溶解氧、內(nèi)回流量、外回流量和污泥濃度)一致,進(jìn)水為綜合污水處理廠進(jìn)水,分別投加500,250和125mg/L葡萄糖(以COD濃度計(jì),下同),結(jié)果如圖4所示。
由圖4可以看出,不投加碳源期間進(jìn)水TN和NH3-N平均濃度分別為88.9mg/L和62.1mg/L,出水TN、NH3-N和NO3-N平均濃度分別為68.5,4.5和57.7mg/L,對(duì)TN和NH3-N的去除率分別為22.1%,92.9%0投加500mg/L葡萄糖后,系統(tǒng)進(jìn)水TN平均濃度為41.8mg/L,岀水TN平均濃度為14.9mg/L,平均去除率為64%,系統(tǒng)出水NO3-N平均濃度為9.6mg/L。投加250mg/L葡萄糖后,系統(tǒng)進(jìn)水TN平均濃度為37.6mg/L,出水TN平均濃度為14.8mg/L,平均去除率為60.9%,系統(tǒng)出水NO3-N平均濃度為10mg/L。投加125mg/L葡萄糖后,系統(tǒng)進(jìn)水TN平均濃度為59.1mg/L,出水TN平均濃度為24.1mg/L,平均去除率為59.5%,系統(tǒng)出水NO3-N平均濃度為14mg/L。由此可見(jiàn),投加碳源能較好地提升系統(tǒng)反硝化效率,從而去除系統(tǒng)中的氮。
2.4 臭氧氧化效果
取2.5L綜合污水處理廠尾水作為試驗(yàn)原水(COD、SCOD和色度分別為223mg/L、190mg/L、16倍),臭氧發(fā)送器的臭氧濃度為70%、流量為10L/min,臭氧試驗(yàn)裝置高為1.5m、直徑約為8cm,利用純氧作為臭氧氣源。設(shè)置臭氧接觸時(shí)間分別為10、15和30min,分別探究不同接觸時(shí)間下臭氧對(duì)出水色度和COD的去除效果。結(jié)果表明,臭氧氧化10min時(shí),出水COD、SCOD和色度分別為211mg/L、182mg/L,8倍臭;氧氧化15min時(shí),出水COD、SCOD和色度分別為205mg/L,190mg/L,4倍;臭氧氧化30min時(shí),出水COD、SCOD和色度分別為200mg/L,190mg/L,4倍??芍粞跹趸昂驝OD和SCOD濃度變化不大,接觸10、5min后對(duì)COD的去除率分別為5.4%和8%,對(duì)SCOD基本沒(méi)有去除效果,對(duì)色度的去除效果較好,臭氧氧化10min后去除率達(dá)到50%。
2.5 活性焦吸附效果
活性焦吸附試驗(yàn)的原水為綜合污水處理廠尾水,試驗(yàn)裝置為4級(jí)吸附柱串聯(lián),第1~4級(jí)吸附柱高分別為4、3.5、3和2.5m,直徑均為12.5cm,活性焦填充量為54kg,處理流速為5m/h。試驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)進(jìn)水COD平均濃度為109.14mg/L,經(jīng)過(guò)第1~4級(jí)吸附柱后COD平均濃度分別為39.4、22.1、17.4和13.4mg/L,平均去除率分別為63.89%,43.90%,21.26%和22.99%??梢?jiàn),污水廠二級(jí)岀水經(jīng)過(guò)4級(jí)活性焦吸附處理后可穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。此外,吸附柱出水COD濃度隨時(shí)間呈上升趨勢(shì),主要因?yàn)榛钚越故峭ㄟ^(guò)吸附作用去除污染物,其達(dá)到吸附飽和后對(duì)污染物的去除率會(huì)逐漸降低。
2.6 四相催化氧化效果
取綜合污水處理廠尾水作為試驗(yàn)原水,四相催化氧化試驗(yàn)裝置由催化反應(yīng)池、后反應(yīng)池和沉淀池組成,水力停留時(shí)間分別為0.56,0.8和1.17h,處理流量為140L/h,試驗(yàn)過(guò)程中在催化反應(yīng)池投加硫酸亞鐵和雙氧水,在后反應(yīng)池中投加氫氧化鈉和PAM,并用空氣泵曝氣混勻。試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)藥劑投加梯度,第1梯度硫酸亞鐵、雙氧水和氫氧化鈉濃度分別為800、200、300mg/L,第2梯度硫酸亞鐵、雙氧水和氫氧化鈉濃度分別為1200,270,450mg/L,第3梯度硫酸亞鐵、雙氧水和氫氧化鈉濃度分別為1300、320、380mg/L,PAM投加量始終為2mg/L,對(duì)COD的去除效果如圖5所示。
從圖5可知,在第1、2和3梯度投加量下,出水COD濃度分別為47.6、34.6、42.15mg/L,去除率分別為49.4%,64.1%、64.9%。隨著藥劑投加量的增加去除率呈上升趨勢(shì),第2、3梯度出水COD濃度均可穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),且去除率沒(méi)有明顯增加,綜合考慮選擇第2梯度為最佳藥劑投加量。
2.7 成本分析
針對(duì)綜合污水處理廠二級(jí)出水COD濃度不能達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn),對(duì)其進(jìn)行升級(jí)改造。通過(guò)小試探究3種深度處理技術(shù)對(duì)COD的去除效果,在達(dá)到排放要求的前提下分析其運(yùn)行成本。四相催化氧化投加藥劑中硫酸亞鐵為200元/t、雙氧水為1000元/t、液堿為900元/t、PAM為20000元/t,活性焦為5000元/t、再生活性焦為3000元/t。在四相催化氧化試驗(yàn)中,硫酸亞鐵、雙氧水和氫氧化鈉的最佳濃度分別為1200,270和450mg/L,計(jì)算得單位成本為0.91元/m3,換算成去除單位COD的成本為14.68元/kgCOD?;钚越蛊骄娇偭渴沁^(guò)流總量和進(jìn)出水COD濃度差的乘積,故第1級(jí)吸附柱的吸附總量為1.79kg,第1級(jí)過(guò)濾裝置填充18kg活性焦,經(jīng)換算相當(dāng)于1t活性焦吸附了100kg的COD,故去除單位COD的成本為50元/kgCOD(再生活性焦處理成本為30元/kgCOD)??梢钥磳?,去除等量COD時(shí)四相催化氧化較活性焦吸附更經(jīng)濟(jì)。
三、結(jié)論及建議
?、僦聘飶U水處理廠岀水中NH3-N、TN和S-是影響出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的主要原因,綜合污水處理廠出水中COD、NH3-N和TN是影響出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)的主要原因,是優(yōu)化改造的主要去除對(duì)象。
?、诰C合污水處理廠對(duì)TN的去除率與投加外碳源的量呈正相關(guān),投加500mg/L葡萄糖時(shí)去除率為64%,岀水水質(zhì)可達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
③臭氧對(duì)COD基本沒(méi)有去除效果,四相催化氧化和活性焦吸附對(duì)COD的去除效果較好,出水水質(zhì)都能穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)?;钚越购退南啻呋趸コ龁挝籆OD的成本分別為50元/kgCOD(再生活性焦處理成本為30元/kgCOD)和14.68元/kgCOD,四相催化氧化更加經(jīng)濟(jì)。
將制革廢水處理廠及其下游綜合污水處理廠整體考慮,針對(duì)制革廢水處理廠出水NH3-N為77.32mg/L,占岀水TN的48%,可考慮增加制革廢水處理廠曝氣量盡量將NH3-N完全轉(zhuǎn)化為NO3-N,然后在綜合污水處理廠缺氧區(qū)投加碳源強(qiáng)化反硝化脫氮。同時(shí),在綜合污水處理廠二級(jí)岀水后增設(shè)四相催化氧化深度處理設(shè)施,保障岀水TN、COD穩(wěn)定達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。( >
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