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瑞格污水廠現場小試報告及工藝調整建議

一、 瑞格污水廠現狀及存在的主要問題

1.1、 瑞格污水廠概況

瑞格污水處理廠主要承接瑞格企業各車間印染廢水,目前日處理水量4500噸,采用前物化、厭氧、好氧和后物化處理工藝,進水先經過沉淀池加鐵鹽沉淀,降低污水中的以SS為主的污染物,并起到去除污水中總銻的作用;沉淀出水經過一級氣浮加PAC進一步提高物化效果;氣浮出水進入厭氧罐,停留約70小時,主要是去除水中COD和提高污水的可生化性;厭氧出水進入好氧生化池進行曝氣,好氧停留時間約40小時,可降解水中大部分COD;生化出水經二沉池進入最后一級氣浮,做三級強化處理,進一步加藥降低COD和總銻,最后排入污水管網,管網納管標準為COD:200mg/L,總銻:80μg/L。

1.2、目前各工藝段的運行情況

經現場了解,瑞格污水處理廠日進水量4500噸左右,進水COD約5500 mg/L,經過一級沉淀和一級氣浮,進入厭氧COD約2500mg/L;厭氧出水COD約1200~1500 mg/L;好氧出水COD約500 mg/L;后物化氣浮出水COD200~300 mg/L,尚不能穩定達標。(以上數據根據現場踏勘時記錄,可能有一定偏差)
  1.2、 存在的主要問題

目前污水廠各工藝段設備運行狀況良好,工藝運行正常,但去除率不高;多點加藥運行成本高,污泥量大;出水不能穩定達標排入污水管網,準備在后物化的基礎上再增加芬頓氧化工藝確保排水達標。

二、 現場踏勘及水樣加藥小試

2.1、現場情況

瑞格污水廠盡管現場占地較小,但各工藝段設備設施都比較完善,運行維護較好,各設施都能良好的運轉,各排泥點都能正常排泥,厭氧設施運行也很正常,好氧系統可以提供足夠的溶解氧,污泥濃度偏低,好氧混合液沉降比基本正常,但好氧不徹底,上清液透明度、色度較差,三級強化加藥運行良好,脫除率較高,主要是和好氧系統出水比較差有關。

2.2、原水酸析

堿減量是指用NaOH溶液在常溫或一定溫度下對材料(特指滌綸織物)的處理工藝。堿減量處理后的滌綸織物具有柔軟的手感和柔和的光澤。由于酯鍵對堿敏感,在堿處理過程中,首先是無定形區和晶區表面的酯鍵水解,然后纖維中大分子聚集體整塊脫落,造成纖維失重,并在表面留下凹槽,這種凹槽使表面反射下降,織物光澤柔和。堿溶液濃度高及處理溫度高時,甚至會發生滌綸纖維單絲截面變細的現象。由于纖維變細使纖維手感柔軟。堿處理后使纖維形成凹槽甚至變細,纖維的質量減少,稱之為堿減量。

堿減量又稱仿真絲整理。用堿溶液水解腐蝕滌綸織物,使織物具有真絲織物風格的處理工藝。處理后纖維表面變粗糙、直徑變細,織物變松軟,具有絲一般柔和光澤,可提高織物懸垂性,改善織物手感,還可提高織物的染色性能和吸濕性等效果。減重率控制在20% ~ 25%。

堿減量形成在廢水中的污染物主要是對苯二甲酸鈉和乙二醇,其中的對苯二甲酸鈉在水中溶解度很高,由于苯環的存在,在水處理的過程中很難被降解。

據了解,瑞格企業的印染工藝中有大量的堿減量工藝,因此,對苯二甲酸鈉的專門化前處理是必須的。最高效而且經濟的處理方式是酸析。對苯二甲酸(PTA)不溶于水,在一定pH條件下,對苯二甲酸鈉會轉換成PTA在水中析出,經過混凝沉淀,絕大部分從水中被去除。

我們對從現場取得原水進行了酸析,酸析過程是:加酸(硫酸)、加少量聚合鐵(混凝)和絮凝劑、加堿調整酸堿度,酸析結果見下圖:


01.jpg 

 2.3、投加納米零價鐵

聚酯(PET)的生產以對苯二甲酸(PTA)和乙二醇(EG)為原料,以醋酸銻或乙二醇銻為催化劑進行縮聚反應,生成聚酯熔體或切片,聚酯熔體或切片再經過拉絲等其他工藝生產出聚酯纖維,是目前應用最為廣泛的紡織原料。生產工藝決定了銻會以各種形式存在于聚酯纖維中。因此,滌綸織物印染廢水特別是有堿減量工藝的滌綸織物印染廢水中,銻必然是主要污染物。

目前針對含銻(Sb)廢水的處理工藝主要以聚合硫酸鐵或硫酸亞鐵預處理,采用“混凝—氣?。ǔ恋恚炷钡墓に?,但是此種工藝存在較大弊端,主要表現為聚合硫酸鐵(亞鐵)投加量大,導致污泥產量增多;受pH影響大,需要加堿回調;出水色度高;銻的去除達不到排放標準(一般最好能達到100μg/L左右的處理效果);工藝復雜、運行費用高。

針對高價金屬銻難以有效去除的問題,我們利用獨有的核心技術——納米零價鐵系列產品,針對性地設計出具有強還原性的零價鐵納米材料,并結合生化處理增強此類工業污水的處理效能。納米零價鐵在其中起到三個重要作用:一是還原銻元素使之轉化成易于處理的化學形態;二是能夠迅速轉化有機物分子從而提高污染物脫除效率;三是能夠吸附和共沉淀水中的重金屬離子。

主要反應機理可以概括如下:

Fe-(@Fe) =@Fe + Fe2+ + 2e-

H3O+ + e- = H2O + H×

Sb(OH)-6 + 3H+ + 2e- = Sb(OH)3↓ + 3H2O

零價鐵納米粒子表面的單質態的鐵元素具有很強的還原性,由于納米粒子的限域作用及其可以調控的能帶結構,使得表面鐵原子的電子轉移效率相較于分散在水溶液中的亞鐵離子以及體相單質鐵而言大大提高。納米鐵表面的鐵原子可以在納米粒子-水溶液界面上高效率地轉移電子,納米鐵可以還原高價態的Sb(V)為低價態的Sb(Ⅲ),降低銻元素的水合能,使之以Sb(OH)3的形式沉淀出來,達到去除廢水中的金屬銻的目的。

酸析后的上清液經過投加納米零價鐵,COD進一步降低,需要指出,納米零價鐵屬于還原工藝,在這一步主要是為了去除銻和提高廢水的可生化性,COD的降低不是重點,可生化性(B/C)會大大提高,由于試驗時間限制,我們沒有測定經過納米鐵處理后水的BOD和總銻的指標,但是成熟的運行項目經驗證實這兩項指標是不會有困難的。



03.jpg 

2.4、小試COD結果

原水經過酸析和經過納米鐵預處理后水的COD 結果如下:

水樣處理方法

COD(mg/L)

原水

5212

原水經過酸析

1522

酸析后經過納米鐵處理

1439

 

三、 運行工藝調整建議和運行預期

3.1、一級氣浮用于酸析

酸析過程產生大量的PTA顆粒細密度小,不利于沉淀分離,而利用原有的一級氣浮就能很好的達到把PTA從廢水中分離的目的,現在大部分印染廢水污水處理都采用氣浮的方式而且運行經驗非常成熟,需要注意的是酸析時廢水最低的pH將在3.0左右,因此有必要對氣浮設備進行防腐,特別是酸析反應階段。

經酸析后出水的運行預期是COD1500mg/L左右。

3.2、沉淀池投加納米零價鐵

納米零價鐵預處理主要是去除總銻和提高可生化性,利用原有沉淀池完全可以完成該段工藝,納米零價鐵加藥量小,產生污泥量比原有加聚合硫酸鐵的工藝將減少80%以上,同時將大大減輕脫泥系統的運行壓力。另外,投加納米零價鐵不需要再調整水的pH值,減少液堿的用量,避免無機鹽在水中的產生和累積,有利于水的回用。

納米零價鐵預處理的運行預期是COD1400mg/L左右,總銻100μg/L以下。

預處理后廢水進厭氧系統,運行預期COD600~800mg/L,總銻80μg/L以下。

厭氧出水進好氧生化,運行預期COD90~120mg/L,總銻50μg/L以下。

三級強化處理和芬頓氧化系統作為應急系統保留。

3.3、分質進水進一步降低成本

印染廢水除堿減量廢水和退漿廢水外,還有相當比例的染色廢水、漂洗廢水等,這些水中并沒有大量的PTA,如果所有的廢水混在一起酸析,會造成酸析用的酸量和回調用的液堿大大提高,造成不必要的浪費,并增加水中無機鹽,不利于水的回用。有效的辦法是將堿減量廢水和退漿廢水盡可能的與其他廢水分開,堿減量廢水和退漿廢水進行酸析,經酸析氣浮出水后再與其他廢水一起進入沉淀池用納米零價鐵預處理。

3.4、生化促進劑用于好氧系統

針對好氧系統,我公司提供一種納米零價鐵生化促進劑。這一產品是基于納米鐵的無機混合物,因其較其他藥劑有著更高的陽電荷密度和對好氧微生物的營養作用,促進生物絮體有更好的絮凝效果。其高效的絮凝效果有效解決污泥膨脹和SVI過高問題;污泥絮體更強的結合,可以為微生物聚集提供更好的載體,持續降低出水COD 、BOD、懸浮物、TP等指標;由于大而穩定絮凝物的形成,系統實現了更快的硝化/反硝化過程,零價態的單質鐵直接提供電子供體,提高TN的脫除效果,因此不再需要大量的空氣,這延長了壓縮機的使用壽命;由于大而穩定絮凝物的形成,也提高了污泥濃縮效果,后續污泥處理用化學品減少,并且可以得到更低的含水率,減少污泥處理成本。

好氧池投加納米零價鐵生化促進劑,運行預期可提高脫除率15%到20%。

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