烏海社區(qū)衛(wèi)生廢水綜合處理設備-烏海儀表網

 一、概況

    隨著我國市場經濟的深入發(fā)展，特別是產品化趨勢日益明顯，產品包裝行業(yè)得到*發(fā)展，市場對包裝制品需求不斷增大。包裝紙板生產在世界各國國民經濟中占有重要的地位，紙板產品成為包裝工業(yè)的主要原材料。我國“十五”規(guī)劃中明確表明，我國造紙產量與需求量平均都能保持5%左右的增長，發(fā)展方向主要集中在高檔紙品上?？梢?，目前市場前景廣闊，產品發(fā)展余地大，銷售市場有保障。

 紙業(yè)有限責任公司根據目前市場情況，經過長時間的市場調查了解和前期準備工作，引進全自動熱力噴放制漿（爆破制漿）（權號：ZL02246643.6）技術，計劃投資6000萬元人民幣，以竹子為主要原料生產竹漿，新上年生產能力6.0萬噸造紙生產線，生產紙漿板、生活用紙和包裝用紙。工程分兩期建設，一期年生產能力3.6萬噸，二期年生產能力2.4萬噸，整個項目由制漿車間、造紙車間、輔助設施、公用工程、環(huán)保工程、生活設施和儲運工程等部分組成。

    爆破制漿過程中不產生蒸煮廢液即傳統(tǒng)造紙制漿黑液,主要為打漿時產生的洗液,其污染組成為:BOD5：主要來自制漿中分解的有機物,即糖類、醇類、有機酸、木質素等；CODcr：主要來自木質素及其衍生物；SS：主要來自流失的細小纖維。

    根據《紙業(yè)有限責任公司60kt/a爆破制漿造紙工程環(huán)境影響報告書》中提供的數據，外排廢水主要是生產中的打漿廢水，一期廢水量約為9410m3/d，二期廢水量約為6273 m3/d，二期工程建成后外排廢水量共計約15683m3/d。

    根據《建設項目管理條例》和《環(huán)境保護法》之規(guī)定，環(huán)保設施的建設應與主體工程“三同時”。受紙業(yè)有限責任公司委托，我公司提出了該項目的廢水處理方案，按本方案進行建設后，可確保廢水的達標排放，同時將大部分廢水經預處理后回用于生產過程，減少污染物的排放，能*地減輕該項目外排廢水對沙溪的不利影響。

    二、水質水量和排放標準 

    （一）水量

    日排放水量：一期9410m3/d，二期6273 m3/d，二期合計15683m3/d

    設計規(guī)模：一期9410m3/d，其中預處理能力為9410m3/d，生化處理能力為2900m3/d。

    二期新增6273 m3/d，其中預處理能力為6273m3/d，生化處理能力為2000m3/d。

    二期合計15683m3/d，其中預處理能力為15683m3/d，生化處理能力為4900m3/d。

    本次方案設計對一期水量進行設計。

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　連續(xù)運行階段反應器氨氮, 亞硝氮和硝氮變化如圖 2所示, 進水溫度及總氮去除率如圖 3所示.為了研究脫氮途徑, 引入厭氧氨氧化反應方程式, 如式(1)所示.厭氧氨氧化菌按1 :1.32的比例消耗氨氮和亞硝氮.厭氧氨氧化工藝生成的氮氣量與硝氮量之比為8, 該值稱為特征比.

　　反應器改為連續(xù)進水出水的第1 d, 總氮去除率為13.8%.但亞硝氮氨氮消耗比為1.41, 特征比為28.17, 不滿足厭氧氨氧化方程式.分析其原因, 可能是由于火山巖填料對基質的吸附作用.隨著吸附達到飽和, 總氮去除率明顯降低, 第4 d時, 總氮去除率由13.8%降低到5.2%.反應器繼續(xù)運行, 氨氮和亞硝氮去除效果逐漸提高, 出水硝氮濃度逐步增加.第109 d時, 連續(xù)15 d氨氮和亞硝氮去除率大于90%, 總氮去除率大于70%, 亞硝氮氨氮消耗比穩(wěn)定在1.17~1.26, 特征比穩(wěn)定在8.76~10.21, 符合厭氧氨氧化反應方程式, 表明上向流厭氧氨氧化生物濾柱啟動成功.

　　Zekker等在20℃條件下以發(fā)酵廠高氨氮污水為基質, 歷時186 d成功啟動厭氧氨氧化工藝.進水溫度20~25℃, 氨氮和亞硝氮基質濃度為30~50 mg ·L-1, Bao等在224 d啟動厭氧氨氧化生物濾柱. Zhang等以含25~35 mg ·L-1氨氮和亞硝氮的配水為基質, 23℃條件下90 d成功啟動厭氧氨氧化SBR反應器.與前人研究成果相比, 本試驗以更低濃度的實際生活污水為基質, 在15.1~21.9℃的條件下, 成功啟動厭氧氨氧化反應器, 較前人的研究成果有所進步.

　　2.2 厭氧氨氧化濾柱的低溫運行

　　第153~244 d時, 反應器在秋季運行, 進水溫度為12.6~18.9℃.溫度在14℃以上時, 反應器氨氮、亞硝氮去除率大于95%, 溫度小于14℃時, 氨氮和亞氮去除率明顯降低.第245 d, 反應器運行進入冬季, 進水溫度為10.2~14.3℃.由圖 3可知, 反應器總氮去除率與進水溫度密切相關.進水溫度在10~12℃時, 總氮去除率為25%~60%.進水溫度為12~14℃時, 總氮去除率為55%~75%.第245~334 d, 反應器zui大出水總氮濃度為30.1 mg ·L-1, 平均總氮去除率為54.3%.

　　為了避免生物膜過度增殖導致濾柱堵塞, 第461 d對濾柱進行反沖洗.反沖洗時, 采用較大的水力負荷以達到削減生物膜厚度的目的.以氣水聯(lián)合的方式進行反沖洗, 氣水比為3, 水沖強度為2.0 L ·(s ·m2)-1, 反沖洗時間為3 min.反沖洗后, 氨氮去除率從98.6%降低到59.7%, 亞硝氮去除率從97.3%降低為57.2%, 總氮去除率由78.4%降為48.1%.運行8 d后, 氨氮去除率恢復至90%以上, 總氮去除率提高到71%.相比于其他生物膜, 本試驗厭氧氨氧化生物膜反沖洗后恢復速度較快.有研究表明, 成熟的厭氧氨氧化菌生物膜結構緊湊, 分泌較多的胞外多聚物, 對水力負荷沖擊的抵抗能力強, 因此成熟厭氧氨氧化生物膜受反沖洗影響較小.

　　第510~604 d, 運行季節(jié)為秋季, 進水溫度為13.2~19.6℃, 反應器氨氮和亞硝氮去除率大于90%, 總氮去除率大于75%.相比于去年同期水平, 進水溫度在14℃以下時, 依然有著良好的處理效果.第605 d, 運行再次進入冬季, 進水溫度為10.1~14.7℃.進水溫度在10~12℃時, 總氮去除率為50%~65%.進水溫度為12~14℃時, 總氮去除率為70~80%.第605~695 d, 反應器zui大出水總氮濃度為19.7 mg ·L-1, 平均總氮去除率為69.7%.總氮去除率比去年同期相比增長了29%, 總氮去除負荷增長率為23%.

　　Guillén等通過1 048 d的低溫馴化, 提高了低溫厭氧氨氧化工藝的處理效果. Trojanowicz等從低溫馴化3 a的厭氧氨氧化反應器中取泥, 在低溫時成功啟動反應器并取得了良好的處理效果.前人的研究主要表明, *的低溫馴化可以提高低溫厭氧氨氧化菌活性, 但對于*馴化對厭氧氨氧化活性提高并未定量化.在本試驗中, 從第245~334 d到第605~695 d, 歷時1 a, 總氮去除負荷增長率為23%, *低溫馴化明顯地提高了反應器低溫處理效果.

　　2.3 生物學特性研究

　　每個季節(jié)從反應器中取出濾料, 測定濾料生物量及反應速率, 結果如圖 5所示.生物量單位以VSS/濾料計, 為mg ·g-1.

　　第55~148 d, 進水溫度為16.5~21.9℃, 反應器生物量從5.08 mg ·g-1增長到9.61 mg ·g-1, 增長幅度較大.第230~298 d, 進水溫度為10.2~13.8℃, 生物量由10.20 mg ·g-1提高為11.38 mg ·g-1, 低溫環(huán)境中生物量增長速度較慢, 表明溫度對厭氧氨氧化菌生物膜的增長有較大影響.第461 d濾柱進行反沖洗, 生物量從14.96 mg ·g-1降低至8.01 mg ·g-1, 反沖洗可以有效地剪切生物膜,

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　聚丙烯酰胺

　　聚丙烯酰胺(PAM)為一種線性高分子聚合物，它不含離解基團，在水中也不離解，因此稱為非離子型聚合物，高摩爾質量的PAM是重要的吸附劑，是丙烯酰胺單體在引發(fā)劑作用下均聚或共聚所得聚合物的統(tǒng)稱，它作為吸附劑時的作用有以下2個方面:①通過物理吸附作用對有色萃取液中的染料產生較強的結合力;②高聚合

　　度的線性分子在有色萃取液中保持適當的伸展形狀，發(fā)揮吸附架橋鏈接作用，將許多細小顆粒吸附、聚集在一起，達到絮凝沉淀的效果。聚丙烯酰胺被廣泛用于有色皮革中六價鉻檢測時采用的吸附劑，其對顏色去除具有很好的效果，但是由于其顆粒比表面積較小，因此在脫色時脫色速率很慢，液體流出速度慢，而且容易使吸附劑也透過脫色柱底部的托層。因此當皮革萃取液經過聚丙烯酰胺脫色柱時，會有吸附劑本身顏色的干擾，經吸附脫色后的萃取液會稍顯白色，因此在脫色時應加厚過濾柱的濾網，如棉花，若對顏色脫色不*也可進行二次脫色。有資料顯示[5]，聚丙烯酰胺對皮革萃取液有較好的脫色效果，深色皮革萃取液經脫色處理后，在*緩沖液中，鉻標準溶液通過聚丙烯酰胺柱后的回收率大于99%，適于用DIN53314標準測定，同時應對脫色劑用量、溫度、時間及pH進行很好的控制，這些外界條件對于脫色效果也有很大的影響。

　　硅藻土

　　硅藻土(Diatomite)是海洋或湖泊中生長的硅藻類殘骸在水底沉積，經自然環(huán)境作用逐漸形成的一種非金屬礦物。硅藻土的顯著特性是質輕、多孔、高液體吸附能力、比表面積大、以及化學惰性和不溶于一般酸等優(yōu)異的物理化學性質，因此硅藻土被廣泛用于制備助濾劑、吸附劑、催化載體以及功能填料。硅藻土的吸附性能與硅藻土的物理結構和化學結構密切相關的。一般來說，比表面越大吸附量就越大;孔徑越大，吸附質在空內的擴散速率越大，則越有利于達到吸附平衡，但在一定孔體積下，孔徑增大會降低比表面，從而減小吸附平衡量;在孔徑一定時，孔容越大，吸附量就越大。硅藻土對染料的吸附機理:吸附劑表面帶電基團通過靜電引力吸附染料分子;通過吸附劑表面的羥基產生氫鍵作用吸附染料;通過與染料分子產生作用吸附染料;并通過多孔吸附劑表面與染料分子產生范德華力吸附染料;其中，靜電引力和氫鍵作用在吸附過程中起主要作用。有資料顯示:在有色中，硅藻土對酸性黑和直接深棕染料略有吸附，對酸性嫩黃和酸性湖藍吸附量比較少，對酸性大紅染料幾乎不吸附。同時，過夜后測出的脫色率不但不上升，反而有所降低。這說明被吸附的染料有部分解吸現(xiàn)象，導致脫色劑脫色率下降。另有試驗表明:若在加入硅藻土脫色劑脫色之前，將皮革有色萃取液的pH值調到3.0左右，除黃色染料外，其它顏色染料的脫色率都會提高，這就表明pH對于硅藻土吸附脫色有很大的影響，因此必須對其進行很好的控制。然而，對于某些天然硅藻土吸附性能較差的缺點，可以通過改性來進一步提高它的染料吸附性能，應根據硅藻土表面孔徑可控、可有效改造的結構特征，在硅藻土上引入*、利用硅藻土的大比表面積及第二組分所具有的吸附作用，發(fā)揮它們的協(xié)同效應，對染料進行有效吸附，從而制備出有效廉價的染料吸附劑，這對于充分利用硅藻土豐富資源、提高皮革有色萃取液脫色效率等，具有實用價值;此外，單一采用硅藻土對有色萃取液脫色時其脫色速率很慢，而將其改性后也大大提高了脫色速率，減少了操作時間。