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O/A/O组合工艺处理印染废水设计
2007-10-13 20:24:08 海宁市龙洲印染有限公司是一家以染色、印花为主的加工型乡镇企业，废水主要来源分三个部分：①染料车间，主要由各类坯布染色后排放的含染料的废水混合而成，其中包括整个工艺中所需前处理水；②印花车间，半成品水洗及滚筒冲洗水等；③各类生活用水。印染混合废水具有如下特点：①废水量大，约占印染用水量的70%～90%；②水质复杂，色度高，有机物含量高，耗氧量大，悬浮物多，并且含有微量有毒物质；③受原料、季节、市场需求等变化的影响，使水质水量变化很大。
浙江省机电设计研究院环保市政工程设计研究所于1996年8月承担了该项目的设计，针对印染废水的具体特点，采用了O/A/O生化组合工艺。在进水CODCr为1600 mg/L(大于设计标准)的情况下，出水各项水质指标均达到了GB 8978—88一级标准，取得了满意的效果。该项目总投资280万元，征用土地3350m2，投运一年多来运行稳定、情况良好，于1998年12月通过了嘉兴市环保局验收。
1 废水处理工艺
工艺流程如下：
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设计原水水量：2000 m3/d。设计原水水质为印染混合废水：CODCr≤800 mg/L，BOD5≤250 mg/L，色度＝500(倍)，pH＝8～10。设计出水达到GB 8978—88一级标准，即CODCr≤100 mg/L，BOD5≤30mg/L，色度＝50(倍)，pH＝7～9，SS≤70 mg/L。
1.1 预处理部分
①格栅井。格栅井尺寸为1.2 m×1.0 m×1.0 m。设粗、细格栅各一道，前道粗格栅的栅条间隙为20 mm，后道细格栅的栅条间隙为10mm。60°角倾置，人工清渣。
② 调节池。容积为450 m3，地下式，水力停留时间5h。内设穿孔管曝气搅拌，防止沉积，同时起到预曝气的作用并去除部分CODCr。
③ 竖流式沉淀池。容积为380 m3，上升流速为0.23 mm/s，中间设涡流反应器一个。集泥方式为重力排泥。通过泵前加药(铁系混凝剂)强化一级处理，可去除50%～60%的CODCr，并且使色度大大降低。设我院研制的中文智能pH在线监控仪一台，使pH值控制在8～9，可得到稳定的加药去除效果，确保后续O/A/O生化工艺处于良好状态。
1.2 生化处理部分
① 一好氧池。水力停留时间2.5 h，穿孔管鼓风曝气，内置弹性立体填料200 m3，设计气水比20∶1，容积负荷为2.0 kgCODCr/(m3•d)，CODCr去除率为本段进水的40%。
② 兼氧池。分两段，前段水力停留时间2.5 h，后段水力停留时间5 h。采用我院设计制造的长轴生化搅拌机作底部水力搅拌，内置弹性立体填料共600 m3，增加了污泥浓度。CODCr去除率为本段进水的15%，此段主要起水解酸化作用，提高B/C。
③ 二好氧池。水力停留时间5.0h，穿孔管鼓风曝气，内置弹性立体填料400m3，设计气水比25∶1，容积负荷1.0kgCODCr/(m3•d)，CODCr去除率为本段进水的70%。
1.3 后处理部分
气浮池的停留时间为5 h，采用30%出水作回流溶气水，型式为竖流式，CODCr去除率为本段进水的30%。通过气浮去掉二好氧池出水中被剥落的生物膜和其他SS，气浮污泥回流至二好氧池。气浮池进水采用中文智能pH在线监控仪作pH监控，使出水pH值稳定达标。
2 工程调试运行
本工程1997年5月初开始生物驯化和设备调试。工程调试接种微生物取自杭州印染厂二沉池干污泥。一好氧、兼氧、二好氧采用先间歇培养后用印染废水连续驯化的方式培养微生物，好氧池半个月，兼氧池一个月后，微生物培养驯化基本完成。
1997年11月开始在初沉池进行加药试验，经一周后出水水质稳定达标。1998年11月18日--19日经嘉兴市环境保护监测站进行连续两天采样监测，结果见表1。
① 电费：按100 kW计，功率系数取0.8，电费为0.86元/(kW•h)，则1 651.2元/d，即0.826元/m3废水。
② 药剂费：铁系混凝剂按0.15%投加，350元/t药剂，计0.525 元/m3废水。聚合碱或酸按200元/d计，为0.10 元/m3废水。PAM 0.02 元/m3废水。
共计：1 910元/d，即0.645 元/m3废水。
③ 人工费：共4人，平均每人每天工资25元，则100元/d，为0.05 元/t废水。
④ 固定资产折旧为0.15 元/m3废水。
⑤ 维修费、污泥装运费等为0.05 元/m3废水。
⑥ 处理成本为1.721 元/m3废水(直接成本1.521元/m3废水)。
4 结果讨论
4.1 O/A/O处理工艺机理分析
O/A/O生物处理工艺综合了厌(兼)氧、好氧和A—B法处理工艺的优点，克服了各自的缺点，使得三种工艺相得益彰，达到了环境目标和能源目标的统一。
① 突破了传统的A—B工艺生物吸附—氧化概念。首先在形式上，将仍属活性污泥法范畴的传统A—B工艺改为生物膜法(接触氧化)，增加了MLVSS，提高处理效率，缩短水力停留时间，减少投资；其次在微生物降解机理上，将通常与吸附段伴存的污泥再生池省去，使得微生物再生在生物膜这一微生态系统内得以实现；再是在功能上，革新了传统A—B法只适于高效处理高浓度易生物降解有机废水，而对可生化性差的工业废水无能为力的概念，本工艺丰富了B段的内容，采用A/O克服了上述弱点。最后，本工艺保留了A—B法的优点，通过人为地制造浓度梯度，产生高效率的有机物去除效果。
② 通过分格(兼氧分二格)分段的方法，使不同格段具有不同的优势微生物种群，其表现出来的优点为：处理有机物的种类更加多样化，对各有机物的去除更为彻底。
③对A/O工艺的改进。这里的“A”是指兼氧水解(酸化)。首先传统的A/O法由于A段前置，为了达到除磷脱氮的效果，最后的好氧处理出水必须有几倍于处理水量的水回流至A段，导致建设费用较大。本工艺在第一个O/A中已达到了去除磷、氮的效果；其次传统的O/A法为了达到较好的出水，在O段必须有足够长的泥龄，同时在A段为了保持较高的MLVSS而必须添加营养，O/A/O工艺很好地解除了上述限制，解决了矛盾，因为有了“二氧化”的把关，第一个好氧池可以大大缩短泥龄；最后，更重要的是水解(酸化)—好氧处理技术，较大地提高了B/C比，有效去除难降解有机物，缩短了常规反应时间。
4.2 O/A/O组合工艺参数选择
O/A/O组合工艺从根本上说，是根据生物可降解性的不同，把废水中含有的不同性质有机物在空间上放在不同格段处理而达到经济目的。虽然除此之外还有其他的作用和要求，但应该以此为主要设计依据，其他要求为辅或作为验算依据。
在第一好氧段，以进水中易降解COD数据为设计依据，按照好氧处理要求选择设计参数，达到基本去除易降解COD的要求。兼氧段，宜根据进水中难降解COD数据，按照兼氧理论中水解段要求选择设计参数，达到大分子化为小分子、提高废水可生化性的目的。第二好氧段，根据兼氧段出水和排放标准，按照好氧处理要求选择设计参数，一般宜设计成延时曝气形式。
4.3 监控系统
采用自动监控系统，对泵、阀实现自动监控，运行过程基本无须人工干预。由于pH影响生物结构和处理效果，工程采用我院研制的中文智能型pH在线监控仪，在加药、加酸、加碱控制pH在所要求的范围内。在Y/Δ启动控制之外，监控系统对2台风机实施了风压监控和自动卸压装置，使风机空载关停，改善风机使用条件，这些都对O/A/O生化组合工艺的稳定运行提供了有效保障。
4.4 其他
① 本工程利用脱水活性污泥接种的方式启动，与传统的活性污泥法和SBR法相比，启动周期大大缩短。O/A/O生化组合工艺处理保证了运行效果(出水水质)稳定，总有机物去除率达95%以上，具有极强的抗冲击负荷能力，微生物恢复期较短。
② 采用气浮池去除好氧池出水中含有的被剥落和淘汰的生物膜等固体悬浮物，半年的稳定运行表明：与二沉池相比，气浮物具有明显的优越性，它占地面积小，建设费用省，去除SS效果好，有效地克服了二沉池污泥膨胀等缺点。
③ 各段实际运行的有机物(CODCr)去除效率：一好氧45%，兼氧15%，二好氧75%，达到了预计处理效率。
④ 从经济分析看运行费用基本与应收排污费持平，但取得了较好的环境效益和社会效益。
5 结论
① O/A/O组合工艺不仅具有较高的有机物去除效率，而且容易得到较好的出水水质，在有脱氮除磷要求时可同时得到去除氮磷的效果。
② 实际运行表明：O/A/O组合工艺使较大部分好氧污泥在工艺内部消化，大大减少了剩余污泥量，可以不必建单独的好氧污泥装置。
③ O/A/O组合工艺很好地体现技术经济的优点，减少了建设费用和运行成本(与其他工艺相比，减少了停留时间，即减少了电耗)。
④ 实践证明，O/A/O组合工艺对处理有机物成分复杂的废水，特别是对既含有易降解有机物又含有难降解有机物这一类具有一定可生化性但可生化性较差的混合废水的处理，提供了一条经济有效的思路。
浙江省机电设计研究院环保市政工程设计研究所于1996年8月承担了该项目的设计，针对印染废水的具体特点，采用了O/A/O生化组合工艺。在进水CODCr为1600 mg/L(大于设计标准)的情况下，出水各项水质指标均达到了GB 8978—88一级标准，取得了满意的效果。该项目总投资280万元，征用土地3350m2，投运一年多来运行稳定、情况良好，于1998年12月通过了嘉兴市环保局验收。
1 废水处理工艺
工艺流程如下：
设计原水水量：2000 m3/d。设计原水水质为印染混合废水：CODCr≤800 mg/L，BOD5≤250 mg/L，色度＝500(倍)，pH＝8～10。设计出水达到GB 8978—88一级标准，即CODCr≤100 mg/L，BOD5≤30mg/L，色度＝50(倍)，pH＝7～9，SS≤70 mg/L。
1.1 预处理部分
①格栅井。格栅井尺寸为1.2 m×1.0 m×1.0 m。设粗、细格栅各一道，前道粗格栅的栅条间隙为20 mm，后道细格栅的栅条间隙为10mm。60°角倾置，人工清渣。
② 调节池。容积为450 m3，地下式，水力停留时间5h。内设穿孔管曝气搅拌，防止沉积，同时起到预曝气的作用并去除部分CODCr。
③ 竖流式沉淀池。容积为380 m3，上升流速为0.23 mm/s，中间设涡流反应器一个。集泥方式为重力排泥。通过泵前加药(铁系混凝剂)强化一级处理，可去除50%～60%的CODCr，并且使色度大大降低。设我院研制的中文智能pH在线监控仪一台，使pH值控制在8～9，可得到稳定的加药去除效果，确保后续O/A/O生化工艺处于良好状态。
1.2 生化处理部分
① 一好氧池。水力停留时间2.5 h，穿孔管鼓风曝气，内置弹性立体填料200 m3，设计气水比20∶1，容积负荷为2.0 kgCODCr/(m3•d)，CODCr去除率为本段进水的40%。
② 兼氧池。分两段，前段水力停留时间2.5 h，后段水力停留时间5 h。采用我院设计制造的长轴生化搅拌机作底部水力搅拌，内置弹性立体填料共600 m3，增加了污泥浓度。CODCr去除率为本段进水的15%，此段主要起水解酸化作用，提高B/C。
③ 二好氧池。水力停留时间5.0h，穿孔管鼓风曝气，内置弹性立体填料400m3，设计气水比25∶1，容积负荷1.0kgCODCr/(m3•d)，CODCr去除率为本段进水的70%。
1.3 后处理部分
气浮池的停留时间为5 h，采用30%出水作回流溶气水，型式为竖流式，CODCr去除率为本段进水的30%。通过气浮去掉二好氧池出水中被剥落的生物膜和其他SS，气浮污泥回流至二好氧池。气浮池进水采用中文智能pH在线监控仪作pH监控，使出水pH值稳定达标。
2 工程调试运行
本工程1997年5月初开始生物驯化和设备调试。工程调试接种微生物取自杭州印染厂二沉池干污泥。一好氧、兼氧、二好氧采用先间歇培养后用印染废水连续驯化的方式培养微生物，好氧池半个月，兼氧池一个月后，微生物培养驯化基本完成。
1997年11月开始在初沉池进行加药试验，经一周后出水水质稳定达标。1998年11月18日--19日经嘉兴市环境保护监测站进行连续两天采样监测，结果见表1。
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表1 环保监测结果 |
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采样时间 |
采样点 |
PH值 |
SS（mg/L) |
色度（倍） |
CODCr（mg/L) |
BOD5(mg/L) |
|
11月18日 |
进水 |
10.68 |
686 |
160 |
1570 |
276 |
|
出水 |
7.69 |
34 |
8 |
76.7 |
10.7 |
|
|
11月18日 |
进水 |
10.10 |
644 |
100 |
1960 |
857 |
|
出水 |
7.71 |
40 |
8 |
61.3 |
10.5 |
|
|
11月18日 |
进水 |
9.71 |
600 |
160 |
1710 |
704 |
|
出水 |
7.65 |
26 |
8 |
60.7 |
9.45 |
|
|
11月18日 |
进水 |
9.78 |
594 |
160 |
123060.7 |
203 |
|
出水 |
7.78 |
22 |
8 |
72.0 |
14.5 |
|
|
11月19日 |
进水 |
6.92 |
256 |
100 |
1390 |
675 |
|
出水 |
7.72 |
32 |
8 |
60.0 |
10.2 |
|
|
11月19日 |
进水 |
7.12 |
428 |
160 |
2000 |
730 |
|
出水 |
7.59 |
40 |
8 |
62.0 |
9.22 |
|
|
11月19日 |
进水 |
9.61 |
481 |
160 |
1840 |
644 |
|
出水 |
7.78 |
34 |
8 |
64.7 |
8.69 |
|
|
11月19日 |
进水 |
10.32 |
1000 |
100 |
1540 |
120 |
|
出水 |
7.79 |
46 |
16 |
78.70 |
14.4 |
|
从表1可见，治理设施出口各主要污染物指标八次监测均达到设计标准，出水水质较稳定，主要污染物的去除率均较高(平均去除率CODCr为95.99%，BOD5为97.91%，SS为94.44%，色度为93.48%)。验收后二年来，处理设施一直稳定运转。
3 经济分析① 电费：按100 kW计，功率系数取0.8，电费为0.86元/(kW•h)，则1 651.2元/d，即0.826元/m3废水。
② 药剂费：铁系混凝剂按0.15%投加，350元/t药剂，计0.525 元/m3废水。聚合碱或酸按200元/d计，为0.10 元/m3废水。PAM 0.02 元/m3废水。
共计：1 910元/d，即0.645 元/m3废水。
③ 人工费：共4人，平均每人每天工资25元，则100元/d，为0.05 元/t废水。
④ 固定资产折旧为0.15 元/m3废水。
⑤ 维修费、污泥装运费等为0.05 元/m3废水。
⑥ 处理成本为1.721 元/m3废水(直接成本1.521元/m3废水)。
4 结果讨论
4.1 O/A/O处理工艺机理分析
O/A/O生物处理工艺综合了厌(兼)氧、好氧和A—B法处理工艺的优点，克服了各自的缺点，使得三种工艺相得益彰，达到了环境目标和能源目标的统一。
① 突破了传统的A—B工艺生物吸附—氧化概念。首先在形式上，将仍属活性污泥法范畴的传统A—B工艺改为生物膜法(接触氧化)，增加了MLVSS，提高处理效率，缩短水力停留时间，减少投资；其次在微生物降解机理上，将通常与吸附段伴存的污泥再生池省去，使得微生物再生在生物膜这一微生态系统内得以实现；再是在功能上，革新了传统A—B法只适于高效处理高浓度易生物降解有机废水，而对可生化性差的工业废水无能为力的概念，本工艺丰富了B段的内容，采用A/O克服了上述弱点。最后，本工艺保留了A—B法的优点，通过人为地制造浓度梯度，产生高效率的有机物去除效果。
② 通过分格(兼氧分二格)分段的方法，使不同格段具有不同的优势微生物种群，其表现出来的优点为：处理有机物的种类更加多样化，对各有机物的去除更为彻底。
③对A/O工艺的改进。这里的“A”是指兼氧水解(酸化)。首先传统的A/O法由于A段前置，为了达到除磷脱氮的效果，最后的好氧处理出水必须有几倍于处理水量的水回流至A段，导致建设费用较大。本工艺在第一个O/A中已达到了去除磷、氮的效果；其次传统的O/A法为了达到较好的出水，在O段必须有足够长的泥龄，同时在A段为了保持较高的MLVSS而必须添加营养，O/A/O工艺很好地解除了上述限制，解决了矛盾，因为有了“二氧化”的把关，第一个好氧池可以大大缩短泥龄；最后，更重要的是水解(酸化)—好氧处理技术，较大地提高了B/C比，有效去除难降解有机物，缩短了常规反应时间。
4.2 O/A/O组合工艺参数选择
O/A/O组合工艺从根本上说，是根据生物可降解性的不同，把废水中含有的不同性质有机物在空间上放在不同格段处理而达到经济目的。虽然除此之外还有其他的作用和要求，但应该以此为主要设计依据，其他要求为辅或作为验算依据。
在第一好氧段，以进水中易降解COD数据为设计依据，按照好氧处理要求选择设计参数，达到基本去除易降解COD的要求。兼氧段，宜根据进水中难降解COD数据，按照兼氧理论中水解段要求选择设计参数，达到大分子化为小分子、提高废水可生化性的目的。第二好氧段，根据兼氧段出水和排放标准，按照好氧处理要求选择设计参数，一般宜设计成延时曝气形式。
4.3 监控系统
采用自动监控系统，对泵、阀实现自动监控，运行过程基本无须人工干预。由于pH影响生物结构和处理效果，工程采用我院研制的中文智能型pH在线监控仪，在加药、加酸、加碱控制pH在所要求的范围内。在Y/Δ启动控制之外，监控系统对2台风机实施了风压监控和自动卸压装置，使风机空载关停，改善风机使用条件，这些都对O/A/O生化组合工艺的稳定运行提供了有效保障。
4.4 其他
① 本工程利用脱水活性污泥接种的方式启动，与传统的活性污泥法和SBR法相比，启动周期大大缩短。O/A/O生化组合工艺处理保证了运行效果(出水水质)稳定，总有机物去除率达95%以上，具有极强的抗冲击负荷能力，微生物恢复期较短。
② 采用气浮池去除好氧池出水中含有的被剥落和淘汰的生物膜等固体悬浮物，半年的稳定运行表明：与二沉池相比，气浮物具有明显的优越性，它占地面积小，建设费用省，去除SS效果好，有效地克服了二沉池污泥膨胀等缺点。
③ 各段实际运行的有机物(CODCr)去除效率：一好氧45%，兼氧15%，二好氧75%，达到了预计处理效率。
④ 从经济分析看运行费用基本与应收排污费持平，但取得了较好的环境效益和社会效益。
5 结论
① O/A/O组合工艺不仅具有较高的有机物去除效率，而且容易得到较好的出水水质，在有脱氮除磷要求时可同时得到去除氮磷的效果。
② 实际运行表明：O/A/O组合工艺使较大部分好氧污泥在工艺内部消化，大大减少了剩余污泥量，可以不必建单独的好氧污泥装置。
③ O/A/O组合工艺很好地体现技术经济的优点，减少了建设费用和运行成本(与其他工艺相比，减少了停留时间，即减少了电耗)。
④ 实践证明，O/A/O组合工艺对处理有机物成分复杂的废水，特别是对既含有易降解有机物又含有难降解有机物这一类具有一定可生化性但可生化性较差的混合废水的处理，提供了一条经济有效的思路。
- 其他信息：
- 技术实力[10-13]
- ZBG（NBS）型周边传动刮泥机[10-13]
- NZS型中心传动浓缩机[10-13]
- HJG型提耙式刮泥机[10-13]
- 各种曝气头[10-13]
- XPS型旋转滗水[10-13]
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