CN103771659B - 印染废水高浓度有机物降解及总氮削减的处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种印染废水高浓度有机物降解及总氮削减的处理工艺。本发明针对印染废水难降解有机物含量高、碳源品质低及氮素污染物浓度高等问题，将废水分为前处理废水和染色废水进行分质收集，并通过多级厌氧工艺对前处理废水中存在的难降解有机物进行充分降解，对染色废水厌氧水解出水的挥发性脂肪酸进行控制分析，抽提出后续反硝化脱氮单元所需的适用的基础碳源，实现氮素污染物的稳定去除。该工艺对印染废水中CODCr、氨氮和总氮都有很好的去除效果，最终出水CODCr<200mg/L，氨氮<10mg/L，总氮<15mg/L，满足印染废水排入城市下水道水质标准，并为深度处理奠定基础。
Description
技术领域
本发明属于废水处理方法，涉及一种印染废水有机物降解及总氮削减的方法。
背景技术
印染废水一直以排放量大、处理难度高而成为废水治理工艺研究的重点和难点。据调查，就太湖流域就有近3000家纺织印染企业，年排放印染废水3.5亿吨，印染企业废水排放量和污染物总量分别位居全国工业部门的第二位和第四位，是我国重点污染行业之一。众所周知，印染过程中使用了大量的染料与助剂，其中包括大量的偶氮染料和尿素，这在一定程度上增加了废水中有机氮的含量。
印染废水成分复杂、难降解有机物含量高，属于难降解有机废水，其B／C比较低，有时仅为0.2左右。不仅CODcr本身难以降解，而且可以用作碳源进行反硝化的易降解的小分子物质非常少。所以加入外加碳源也是可行的方案之一。目前，广泛采用的外加碳源有甲醇、乙醇、乙酸钠和葡萄糖等。虽然，外加碳源的投入有助于反硝化的进行，但毫无疑问会增加运营成本。所以，现在亟需寻求一种高氨氮废水的处理方法，在免去外来碳源投加的同时，又可保证反硝化的顺利进行。
目前VFAs作为反硝化碳源还没有引起足够的重视，通常只是作为研究VFAs作为碳源除磷的附带指标。可挥发性脂肪酸(VFAs)，是厌氧生物处理法发酵阶段的末端产物。在发酵阶段，水解阶段所产生的小分子化合物在发酵菌的细胞内转化为更为简单的以挥发性脂肪酸为主的末端产物，并分泌到细胞外。VFAs是一种有机酸，主链上为一系列碳源，通常VFAs包括甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸以及它们的异构体。但是利用VFAs作为反硝化脱氮的碳源，可以省去投加外碳源的费用，同时前研究表明外加碳源甲醇和乙醇作为碳源的反硝化速率比对应的VFAs低，有学者解释是因为外加碳源在生物降解的时候是先被转化成相应的VFAs，然后才进一步被降解。不同类型的VFAs在反硝化过程中的速度也不尽相同。Pavan P等人在《Water Sci Technol》，1998，38(1)：327-34发表的“Effect of addition of anaerobic fermented OFMSW on BNR process：preliminary results”一文中，认为在反硝化过程中，乙酸在形成乙酰辅酶A后可直接被利用，故有较高的反硝化速率。丙酸先形成丙酰辅酶A，通过一系列的酶促羧化反应和异构反应，被转化成琥珀酰辅酶A并进入TCA循环和继续被氧化，因此它用作碳源时反硝化速率较低。丁酸和戊酸首先形成丁酰辅酶A和戊酰辅酶A，通过β-氧化，形成一个乙酰辅酶A和一个2碳(或3碳)的脂肪酸，并 按上述途径继续，故它们的反硝化速率介于乙酸和丙酸之间。
目前研究VFAs作为反硝化碳源的热点集中在如何将污泥水解，利用水解后的上清液中较高含量VFAs反投加到脱氮工艺中以提高污水中有机碳的含量。高永青等人在《中国给水排水》，2009，25(17)：23-27中发表的“污泥水解酸化液用作A2／O系统脱氮除磷碳源的研究”，将污泥水解酸化液用作A2／O系统的脱氮试验表明，投加水解酸化液做碳源与生活污水为碳源时的脱氮效果对比，最大反硝化速率分别是2.7和1.6mg NO3 --N／gMLSS·h。利用水解后的上清液中较高含量的VFAs以提高污水中有机碳的含量，利用高浓度有机污染物自身水解产生的VFAs作为反硝化碳源还未引起足够的重视。
发明内容
解决的技术问题：本发明克服了现有的印染废水中存在的大分子有机物难以降解，可以用于反硝化的优质碳源难以获得的缺点。采用分质收集分质处理的方法，实现UASB系统与A／O系统的耦合，达到印染废水有机物降解及总氮削减的目的。
技术方案：
本发明包括以下步骤：
1)将前处理废水和染色废水分质收集，分别在调节池中调节水量，并调节pH至中性。
2)废水经过调节池后进入厌氧反应器UASB中，采用柠檬酸厂的颗粒泥为接种污泥，UASB接种污泥采用柠檬酸厂颗粒污泥，其中接种污泥中挥发性悬浮固体与悬浮固体的质量浓度之比为ρ(VSS)／ρ(SS)=0.60～0.80。种泥为黑色，粒径以1～3mm为主。
3)厌氧启动采用间歇进水，按一定比例稀释，当系统出水稳定后，连续进水，控制前处理废水停留时间为60h～80h；控制染色废水停留时间为15h～20h。
4)控制UASB系统上升流速为1m／h左右，温度控制在35～40℃。
5)前处理厌氧出水和染色水解出水充分混合后进入A／O处理系统，保持一定量的污泥回流及混合液回流。
本发明有益效果：
本发明创新性的将印染废水中含有高浓度有机物的前处理废水及有机物含量较低的染色废水分质收集，厌氧段利用长停留时间将前处理段有机物充分去除，并控制染色废水水解停留时间，利用水解后的上清液中较高含量的挥发性脂肪酸(VFAs)投加到脱氮工艺中以提高污水中有机碳的含量，达到提高后续A／O系统脱氮效果。结果表明：该耦合工艺对印染废水中CODCr、氨氮和总氮都有很好的去除效果，最终出水CODCr＜200mg／L，氨氮＜10mg／L，总氮＜15mg／L。本发明改进和优化了现有印染废水处理工艺，降低了印染厂的运营成本，具有推 广价值。
附图说明
图1为不同停留时间对染色废水厌氧水解产挥发性脂肪酸总量影响示意图。
图2为不同停留时间对前处理废水厌氧段有机物去除率影响示意图。
图3为UASB系统对PVA浆料去除率变化示意图。
图4为A／O系统对PVA浆料去除率变化示意图。
具体实施方式：
实例中关于VFAs的定性和定量分析采取气相色谱法进行，检测前样品首先经过5000rpm离心5min后取上清液用0.45μm的滤膜过滤。气象色谱采用安捷伦(GC7890A)，分析条件：色谱柱：DB-WAX毛细管柱；载气：氮气；柱前压：9.23psi；进样器：200℃；柱温：80℃；检测器温度：250℃；进样量：1μL。
实施例1：
实施例中的原水取自某印染企业的废水调节池，分为前处理废水和染色废水，前处理废水主要由退浆、煮练、漂洗产生的废水组成。染色废水主要由染色、印花和牛仔布废水组成，进水水质如表1所示。UASB接种污泥采用柠檬酸厂颗粒污泥，MLSS其中接种污泥中挥发性悬浮固体与悬浮固体的质量浓度之比为ρ(VSS)／ρ(SS)=0.70。接种污泥的ρ(SS)=50.33g／L。种泥为黑色，粒径以1～3mm为主。UASB反应器上升流速为1m／h，温度控制在35～40℃。通过调整染色废水厌氧水解时间，控制挥发性脂肪酸的产量。结果(图1、表2)表明，在水力停留时间为15h时，VFAs量可以达到537.5mg／L，乙酸含量占VFAs总量的96.30％。
表1某印染厂进水水质
表2停留时间对染色废水厌氧水解产挥发性脂肪酸组成成分影响
实施例2：
实施例中的原水取自某印染企业的废水调节池，分为前处理废水和染色废水，前处理废水主要由退浆、煮练、漂洗产生的废水组成。染色废水主要由染色、印花和牛仔布废水组成，进水水质如表1所示。UASB接种污泥采用柠檬酸厂颗粒污泥，MLSS其中接种污泥中挥发性悬浮固体与悬浮固体的质量浓度之比为ρ(VSS)／ρ(SS)=0.70。接种污泥的ρ(SS)=50.33g／L。种泥为黑色，粒径以1～3mm为主。UASB反应器上升流速为1m／h，温度控制在35～40℃。调整前处理废水水力停留时间分别为20h、40h、60h、80h。结果(图2)表明，在水力停留时间为60h时，前处理废水CODcr去除率可达到68.97％。
实施例3：
实施例中的原水取自某印染企业的废水调节池，分为前处理废水和染色废水，前处理废水主要由退浆、煮练、漂洗产生的废水组成。染色废水主要由染色、印花和牛仔布废水组成，进水水质如表1所示。UASB接种污泥采用柠檬酸厂颗粒污泥，MLSS其中接种污泥中挥发性悬浮固体与悬浮固体的质量浓度之比为ρ(VSS)／ρ(SS)=0.70。接种污泥的ρ(SS)=50.33g／L。种泥为黑色，粒径以1～3mm为主。UASB反应器上升流速为1m／h，温度控制在35～40℃。前处理废水水力停留时间为60h，染色废水水力停留时间为15h，两股出水混合后进水A／O系统。其中缺氧池水力停留时间为10h，好氧池水力停留时间为30h，二沉池至缺氧池混合液回流比为200％。结果(表3)表明，通过调整前段UASB的运行参数可以实现对VFAs的调控，且随着VFAs／TN比例的提高，总氮去除率基本呈上升趋势。当VFAs／TN大于8.5时，总氮去除率可以达到75％以上，出水总氮小于15mg／L。
表3VFAs对A／O段总氮去除的影响
实施例4：
实施例中的原水取自某印染企业的废水调节池，分为前处理废水和染色废水，前处理废水主要由退浆、煮练、漂洗产生的废水组成。染色废水主要由染色、印花和牛仔布废水组成，进 水水质如表1所示。UASB接种污泥采用柠檬酸厂颗粒污泥，MLSS其中接种污泥中挥发性悬浮固体与悬浮固体的质量浓度之比为ρ(VSS)／ρ(SS)=0.70。接种污泥的ρ(SS)=50.33g／L。种泥为黑色，粒径以1～3mm为主。UASB反应器上升流速为1m／h，温度控制在35～40℃。前处理废水水力停留时间为60h，染色废水水力停留时间为15h，两股出水混合后进水A／O系统。其中缺氧池水力停留时间为10h，好氧池水力停留时间为30h，二沉池至缺氧池混合液回流比为200％。结果(图3、4)表明，UASB工艺段对前处理废水中的PVA有一定的降解效果，去除率在10％～40％，A／O段对PVA去除率在60％以上，最高可达79％，最终出水PVA浓度小于10mg／L。
表4某印染厂进水水质
Claims (1)
1.一种印染废水高浓度有机物降解及总氮削减的处理工艺，其特征在于包括以下步骤：
1）将前处理废水和染色废水分质收集，分别在调节池中调节水量，并调节pH至中性；
2）废水经过调节池后进入厌氧反应器UASB中，采用柠檬酸厂的颗粒泥为接种污泥，UASB接种污泥采用柠檬酸厂颗粒污泥，其中接种污泥中挥发性悬浮固体与悬浮固体的质量浓度之比为ρ(VSS)/ρ(SS) =0. 60~0.80；种泥为黑色，粒径以1～3mm为主；
3)厌氧启动采用间歇进水，按一定比例稀释，当系统出水稳定后，连续进水，控制前处理废水停留时间为60h~80h；控制染色废水停留时间为15h~20h；
4）控制UASB系统上升流速为1m/h左右，温度控制在35~40℃；
5）前处理厌氧出水和染色水解出水充分混合后进入A/O处理系统，保持一定量的污泥回流及混合液回流。
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