HCR技術在印染廢水改造中的應用
我公司是全國最大的印染生產企業之一，在生產過程中，每天都要排出10000噸左右的廢水，廢水中含有PVA、淀粉等漿料，分散、活性、還原、偶氮、硫化等染料，平平加、凈洗劑等助劑，堿等污染物。廢水的COD高達2500mg/l，而BOD只有400~500mg/l，廢水的可生化性較差。2002年，公司引進意大利印染廢水治理技術與設備，由于設備引進后，生產環境發生很大變化，增加了新的污染源，生產過程中嚴抓節水降耗，致使污水的單位濃度大幅提高，污染總負荷遠遠超過了設計能力，使得處理設施不能達標排放。為此，我們經過近一年的摸索，調試，最后，在意方原設計的基礎上，引進HCR技術，進行改造，目前出水已穩定達到排放標準。現將其總結如下。
1、 原設計工藝流程及狀況
1.1 工藝流程
.gif) |
1.2 參數說明
(1)整個污水處理的設計規模為15000噸/天，總裝機容量1400kw。
(2)由于進水的pH值很高，一般達到12以上，追加硫酸中和至7~9。
(3)調節池總的停留時間9h，為防止懸浮物沉淀，池內設有射流預曝氣及攪拌裝置。
(4)配水池停留時間2h，進水與回流的污泥經此池混合后，分配至三個氧化池中，此池中設有曝器攪拌裝置，避免污泥沉淀，水量的大小通過閘板調節。
(5)1#、2#氧化池為氧化溝池型，水深10米，供氣量12500m3/h，3#氧化池為廊道型，水深5米，供氣量2160m3/h，均采用微孔曝氣供氧，三個氧化池并聯運行，總停留時間48h。
(6)二沉池、終沉池均為斜管式豎流沉淀池，二沉池污泥回流，終沉池污泥即可回流二沉池，也可直排污泥濃縮池。
1.3 運行狀況
整個工程以好氧生化處理為主，運行發現，微孔曝氣器的曝氣效果良好，氣泡大小均勻，在水面上形成一層薄薄的微泡，加上池體較深，因此氧的利用率較高；HV TURBO 鼓風機的自動化程度高，風機的風量通過DO自動探測儀進行自動調節，可有效的節約電能；推進器的推力大，使廢水在池內的流速快，循環量大，進入的高濃度廢水瞬間即被稀釋，顯示出其較高的耐沖擊負荷能力。調試兩個月后，在水量不滿負荷的情況下，出水COD基本穩定在500mg/l左右，月運行數據統計如下：
3月份污水處理運行統計表
2003年4月2日
|
|
6月份以后，隨著公司蠟印產品產量的提高以及新車間的投產，總水量超過10000噸，COD達到2500 mg/l，甚至更高，整個處理系統出現超標，氧化池內幾乎監測不到溶解氧，微生物的數量和活性均大大降低。月運行數據如下：
10月份污水處理運行統計表
2003年11月2日
|
|
經過近5個月的調試，我們嘗試在不同污泥濃度(SV%在15~50%之間)下處理10000~11000噸/天的廢水，結果皆因裝機容量小，曝氣量不足，導致氧化池內沒有充足的溶解氧，微生物數量少，活性低，起不到好氧生物降解污染物的目的，因此系統不能穩定達標。當然我們也從中得到一些啟示：
(1)曝氣用耗電量與COD的去除率在一定范圍內成正比。通過對運行數據進行分析，不論是達標，還是在超標，其比值皆接近1，此比值比氣水比更準確，使用。這個比值為我們選擇HCR工藝，計算裝機容量提供了依據。
(2)在好氧前設置水解酸化工藝，對降低色度、去除COD，效果均相當明顯，我們曾用一條氧化溝作為水解酸化處理，水力停留時間24h，結果COD的去除率平均26.6%，色度平均去除率60%。
(3)直接用好氧生化處理高濃度(COD2000mg/L以上)的印染廢水，出水可以降到500以內，但一般色度仍較高。
(4)采用清濁分流，單獨治理，更有利于降低處理成本，穩定運行。我們將蠟印廢水單獨預處理，在不增加整體處理成本的前提下，可將廢水的COD由20000~30000mg/l一步降到300~500mg/l，既穩定整個系統的處理負荷，又能將蠟脂部分回用于生產。退漿、煮練產生的高濃度廢水(COD 20000~30000mg/l)一步降到7000~8000mg/l 也取得試驗成功，并摸清了工藝參數。
2、HCR技術依據與改造
2.1 HCR的主要特點
HCR技術(High Performance Compact Reactor)是一種先進的好氧生物處理技術，它融合了高速射流曝氣、物相強化傳遞、紊流剪切等技術，其空氣氧的轉化率高，反應器的容積負荷大。
(1) 空氣氧轉化利用率高，容積負荷和污泥負荷高。HCR工藝的曝氣方式采用射流擴散式，不受曝氣風壓的限制，同時充分利用水流噴射提高了氣、水和污泥三相間的傳質。高速噴射流在其不斷地將能量傳遞給周圍的氣、液以后還會在重力及慣性力的作用下，不斷下行，這也確保池底部不致積泥，循環對流的范圍擴大。氣體逸出水面的路徑延長，使氧的溶解達到最大值。
(2)抗沖擊負荷的能力強。HCR為完全混合型運行方式，原水一進入反應器，立即被快速循環混合。高濃度COD或有毒廢水沖擊系統時，它們在進入反應器后被迅速均勻混合，使沖擊液的濃度大大降低，從而有效地提高了HCR系統抗沖擊負荷的能力。此外，強烈曝氣使微生物的新陳代謝加快后，也能減少沖擊所造成的部分影響。
(3)系統操作簡便，易于維修。離心水泵、射流器均在地面以上，出現故障，能夠隨時發現，及時維修，耗時短，不會對處理系統造成影響，不象鼓風曝氣，一旦曝氣器堵塞或損壞，需將氧化池內廢水抽干后再處理，操作難度大，且會影響微生物與處理系統的運行。
(4)射流曝氣過程吸入的是自然風，溫度相對鼓風曝氣的溫度低的很多，不會對水溫和微生物產生影響，我們選用的風壓為10米的風機所排出的溫度達到110℃(一般風壓的風機溫度也可達到60~70℃)，夏季能把廢水溫度加熱到43℃，嚴重影響好氧微生物的生存與活性。
(5) HCR技術可以通過調節循環泵的水量或數量調節氧的供應量,基本不受池體或池內設施的影響,與鼓風曝氣相比,更靈活。鼓風曝氣一旦投入使用，供氧量就會受到風機風量與曝氣器的限制。
2.2 改進的HCR工藝流程
鑒于現有氧化池的微孔曝氣器的數量一定，再增加曝氣風機，將會損壞膜片，且阻力損失增大很多，得不償失。若同時增加風機與曝氣器，安裝周期較長，且需停止運行，對企業及周圍環境都將產生影響。為此，我們選擇HCR技術，進行改造，目的是既不停止運行，又能提高供氣量，同時還能起到降溫的作用。為將積累的經驗應用于改造中，我們將1#、2#氧化池串聯，借助2#氧化池內溶解氧較低，屬兼氧環境，達到降低色度的目的。改進后的工藝流程如下：
.gif) |
2.3 HCR參數的確定
按照我們用統計法分析出的結論，即去除1kgCOD需曝氣用電1度，處理水量按12000噸/天，進水COD 2500mg/l，處理后達到500mg/l以下計算，則每天需消耗的實際電量為，12000*(2500-500)/1000*1=24000度，減去現有的15000度/天，實際需增加的電耗為9000度，即每小時增加375kw，取電機的功率因子為0.7，則運行的裝機功率為375/0.7=535KW。因此確定增加10臺55kw的離心水泵。
2.4 運行調試
2004年1月完成安裝，2、3月調試，現出水COD已穩定降到500mg/l以內，各工序連續7天的COD運行記錄如下：(平均處理水量10798m3/d，電耗23400度/天)
結合監測數據歸納如下：
.gif) |
(1)HCR工藝在停留時間較短(9h)的情況下，其COD的去處效率較高，平均達44%以上，總的去除率達到81%。但出水中的色度仍較高，仍在300~400倍之間，多呈紅棕色。說明好氧處理工藝即使有很高的COD去除率，對有些染料的發色基團仍不能破壞、降解，尤其是一些紅色染料。
.jpg) |
新增的射流曝器裝置
(2)循環泵的選型與安裝位置對吸氣量至關重要，選型不好，易造成葉輪堵塞，增大勞動強度。若泵的吸水口與射流器的噴射口距離較近，會因吸入的廢水中含有大量空氣，形成氣蝕，導致水量減少，影響吸氣量，因此循環泵的吸水口要盡量遠離噴射口。(見上圖)
(3)改進后的COD 去處總量、耗電量與設計依據基本相符。
(4)經監測的單個射流器的吸氣量在215~297m3/h之間(射流器的吸氣量與安裝位置、水深有關)，形成的氣泡均勻、細小，充分體現其氧的利用率高的特點。HCR工藝投入使用后，各氧化池的DO很快得到提高，微生物的數量和活性也得到明顯改善，從運行數據能得到充分驗證。(見下圖)
.jpg) |
射流曝氣效果
(5)使用HCR技術，泡沫問題非常嚴重，我們采用兩種措施加以克服，其一，從生產過程中控制表面活性劑的用量和改用低泡型助劑，效果明顯，使得泡沫由初期的到處漫流降到池體護高以內。其二，疏導。由于配水池的池面較小，經適當封閉后，留部分地方敞口，將泡沫引出。
(6)治污與制污匹配。生產過程中引進環保工藝，使用可生化降解的助劑，減少不可生化降解物品的用量，清濁分流，單獨處理，從根源上減少污染總負荷。
3 結論
采用HCR技術完善印染污水處理工藝，提高充氧能力和氧的利用率在技術上是可行的，運行管理上是可靠的。同時由于該技術結構簡單，設計靈活，可適用于多種池型的設計與改進。該技術同樣適用于因產品結構調整，污染負荷增高，處理設施不穩定達標情況下好氧工藝的強化。若將該技術與厭氧水解結合在一起處理印染廢水，不僅能進一步提高COD的總去除率，對色度的去處也十分有效。HCR技術是一種值得推廣應用的好氧生物處理技術。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
