小型污水處理設(shè)備水質(zhì)工程師實(shí)驗(yàn)檢測(cè)

　該印刷廠主體生化處理工藝為：厭氧池→好氧池采用厭氧池前置的AO工藝處理廢水。由于該廠COD值較高，BOD/COD較低可生化性差，色度與SS都較高，因此在進(jìn)入生化池前需對(duì)其進(jìn)行絮凝處理，用于部分脫色及除去大部分的SS，COD以提高廢水的可生化性。但還原染料、硫化染料、冰染料的大量使用使得該廢水的化學(xué)絮凝效果相對(duì)較差，且化學(xué)絮凝劑的投加量較大，絮凝污泥的產(chǎn)生量隨之增加，加重系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。因此本文開發(fā)出相對(duì)高效的微生物絮凝劑并復(fù)配PAC應(yīng)用于該系統(tǒng)以解決上述問題。并通過實(shí)驗(yàn)論述其處理效果。

　　1.2 菌種的來源

　　菌種取自該廠生化處理池中的活性污泥和剩余污泥經(jīng)過篩選，培養(yǎng)及馴化后得到的高效穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)菌種Q03。

　　1.3 化學(xué)試劑

　　PAC：無機(jī)絮凝劑聚合氯化鋁，工業(yè)級(jí)，其中Al2O3含量為29%~30%。

　　1.4 微生物絮凝劑(MBF)的制備

　　將菌株接種到發(fā)酵培養(yǎng)基中(接種量為體積的2%)，振蕩培養(yǎng)96h(120r/min，30℃)所得發(fā)酵菌液即為本實(shí)驗(yàn)采用的微生物絮凝劑XQ03。

　　1.5 主要儀器

　　立式壓力蒸汽滅菌器(LDZX-75KB);高效離心機(jī)(AvantiJ-25XP);六聯(lián)攪拌器(JJ-6);電子天平(AL204-IC);恒溫振蕩培養(yǎng)箱(HZQX100);分光光度計(jì)(752S)

處理方面已有應(yīng)用，尤其在高鹽廢水的處理實(shí)方面已有應(yīng)用的案例。而在多晶硅行業(yè)中，目前生產(chǎn)的工業(yè)廢水大多未實(shí)現(xiàn)本文通過對(duì)比分析各行業(yè)污技術(shù)應(yīng)用，并分析結(jié)合多晶硅行業(yè)的污水特點(diǎn)，重點(diǎn)分析能夠適用于多晶硅生產(chǎn)污水術(shù)的應(yīng)用可行性。

　　1、工業(yè)廢概念

　　工業(yè)廢水概念是美國1970年提出并由美國電力研究中心定義，定義為“不向地面水域排放任何形式的水(包括排出或滲出)，所有電廠排放的水都是以固化在灰渣中或者濕氣的形式”。簡單地說廢是指在生產(chǎn)過程中，廢水經(jīng)處理后得到回用，不外排，達(dá)到綠色環(huán)保、循環(huán)可持續(xù)發(fā)展。而工業(yè)廢水的關(guān)鍵在于能否有效降低工業(yè)廢水中的含鹽量。

　　2、廢技術(shù)對(duì)比

　　(1)焚燒技術(shù)

　　焚燒技術(shù)一般在800～950℃的溫度下，工業(yè)廢水中的可燃性有機(jī)物或通過添加助燃劑的有機(jī)物，與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生水、CO2、無機(jī)物灰分以及熱能，實(shí)現(xiàn)過程。該過程主要工序，包括進(jìn)料預(yù)處理，高溫焚燒，熱量回收及煙氣處理等。焚燒技術(shù)主要針對(duì)有機(jī)物含量高的廢水，對(duì)于有機(jī)物含量低的廢水，因熱值低，難以燃燒，通常需要將廢水濃縮，提高熱值后再燃燒，否則能耗高、投資大。焚燒技術(shù)一般會(huì)存在設(shè)備結(jié)焦、粉塵二次污染、尾氣含二噁英等問題。

　　(2)蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)

　　蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，是工業(yè)生產(chǎn)中比較中成熟的化工單元。在冶金、化工、污水處理、海水淡化等過程中得到廣泛使用。對(duì)于廢水深化處理形成的高鹽廢水，一般采用蒸發(fā)結(jié)晶工藝能夠?qū)崿F(xiàn)?，F(xiàn)階段，國內(nèi)外主要的蒸發(fā)技術(shù)包括多效蒸發(fā)(MEE)、機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)(MVR)、臥式薄膜噴淋蒸發(fā)(MVC)等。

　　MEE主要流程為，多個(gè)蒸發(fā)器連接操作，上一級(jí)蒸發(fā)器副產(chǎn)的二次蒸汽，作為下一級(jí)蒸發(fā)器的熱源，提高熱利用率。其優(yōu)點(diǎn)在于進(jìn)水預(yù)處理簡單，應(yīng)用靈活，系統(tǒng)穩(wěn)定，但需要持續(xù)補(bǔ)充熱源。MVR在多效蒸發(fā)的基礎(chǔ)上，通過一次性補(bǔ)充蒸汽，正常運(yùn)行后不再補(bǔ)充，節(jié)能，設(shè)備占地小，但投資較高。MVC較MVR，二次蒸汽利用要求相同，提高了蒸發(fā)效率，在重力作用下形成蒸發(fā)膜，受熱時(shí)間短，蒸發(fā)效率較高。

　　(3)蒸發(fā)聯(lián)合技術(shù)

　　目前工業(yè)廢水主要分為有機(jī)廢水和無機(jī)廢水，其中包括低鹽廢水和高鹽廢水。根據(jù)不同物料的廢水，采用蒸發(fā)聯(lián)合技術(shù)針對(duì)性的處理不同種類的廢水，選擇合適的組合，則能夠限度的實(shí)現(xiàn)，并在節(jié)能，降低設(shè)備投資、節(jié)約運(yùn)營費(fèi)用起到較好的作用。

　　當(dāng)廢水含高濃度有機(jī)物時(shí)，可以選用蒸發(fā)結(jié)晶-焚燒技術(shù)處理，實(shí)現(xiàn)且流程簡單，處理當(dāng)廢水量較大，有機(jī)物和鹽分較低的廢水，如果直接采用蒸發(fā)處理，備投資較大，一般先通過膜法預(yù)濃縮后，降低蒸發(fā)處理水量。當(dāng)對(duì)蒸發(fā)冷凝液水質(zhì)要求較高時(shí)，蒸發(fā)冷凝液還要結(jié)合生化法、膜法、離子交換吸附法等方法對(duì)其進(jìn)行深度處理。在進(jìn)一步降低能耗方面，國內(nèi)外研究者考慮將太陽能和風(fēng)能等新能源應(yīng)用于機(jī)械蒸汽再壓縮過程。

　　3、多晶硅生產(chǎn)過程中廢水的可行性

　　多晶硅生產(chǎn)過程中的廢水，主要為無機(jī)廢水，主

　　1.6 實(shí)驗(yàn)方法

銨，就會(huì)產(chǎn)生大約0.5~0.8t的廢水，并且在這廢水中含有濃度較高和氨，而和氨在水中發(fā)生反應(yīng)形成的硝酸鹽由于穩(wěn)定性好、溶解度高，采用傳統(tǒng)的如石灰軟化、過濾等工藝很難脫除水中的硝酸鹽。而電滲析技術(shù)則是在不添加任何化學(xué)試劑的情況下就能通過較簡單的工藝流程將硝酸鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

　　為了滿足廢液處理回收需要，公司設(shè)計(jì)了一個(gè)由24個(gè)子單元組成的電滲析裝置系統(tǒng)，其中淡化回收和循環(huán)濃縮系統(tǒng)分別各12臺(tái)電滲析單元，每3臺(tái)組成一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)運(yùn)行，以量進(jìn)行冷凝液廢水處理。具體的實(shí)現(xiàn)過程就是，首先對(duì)產(chǎn)生的冷凝液廢水經(jīng)過中和調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行處理，使得廢液pH值在6左右，然后進(jìn)入廢水收集罐，經(jīng)過冷卻處理后用水泵輸送到能夠有效過濾雜質(zhì)的過濾器內(nèi)，進(jìn)而再將這些廢液輸入到電滲析系統(tǒng)進(jìn)料罐，

對(duì)UASB反應(yīng)裝置處理該企業(yè)精細(xì)化工廢水的試運(yùn)行可得:

　　1)污泥接種初期(0d～30d)。在污泥接種初期，UASB裝置中幾乎沒有氣體產(chǎn)生，COD的去除效率不高，低于50%，且出水COD不穩(wěn)定。可能是由于污泥接種初期微生物對(duì)底物需要有一個(gè)適應(yīng)過程，大多數(shù)微生物還未適應(yīng)環(huán)境條件，因此達(dá)不到正常新陳代謝水平，不能發(fā)揮應(yīng)有作用。

　　2)接種污泥形成期(31d～60d)。在此階段，厭氧細(xì)菌得到了有效的生長和繁殖，并有少量的氣體產(chǎn)生，COD去除率不斷提高，可達(dá)60%～70%，且出水COD逐漸穩(wěn)定?？赡苁怯捎谖勰嘟?jīng)過上一個(gè)階段的馴化過后，體系內(nèi)的顆類較小和沉降性能較差的污泥基本被淘汰，厭氧細(xì)菌得到了有效的生長和繁殖，其通過正常的生長代謝不斷分解并降低COD。

　　3)接種污泥成熟期(61d～94d)。在接種污泥成熟期內(nèi)的第80天，在廢水中原有的及由產(chǎn)酸菌產(chǎn)生的VFA合并分解作用下，COD的去除效率較高，可達(dá)到75%～85%，且出水COD已基本穩(wěn)定?？赡苁怯捎谖勰嘟?jīng)過前兩個(gè)階段的不斷馴化及生長繁殖，體系中產(chǎn)甲烷的細(xì)菌和產(chǎn)乙酸的細(xì)菌達(dá)到一種平衡狀態(tài)，而在這種狀態(tài)下，對(duì)廢水的處理

　　2.3 影響COD去除的因素分析

　　在試驗(yàn)期間，對(duì)影響COD去除的因素進(jìn)行了研究，結(jié)果如下。

　　1)水力停留時(shí)間(HRT)。

　　本試驗(yàn)考察了HRT為12h、18h、24h、30h、36h時(shí)COD的去除率。結(jié)果表明，初期的12h，COD去除率較低，約為60%。當(dāng)HRT從12h增加到24h，COD去除率上升較快，升至75%。之后，隨著HRT的不斷增大，COD去除率變化不大?？赡苁且?yàn)楫?dāng)水力停留時(shí)間較短，污染物與活性污泥接觸不充分，甲烷化還沒有完成，因此COD去除率較低?？紤]到時(shí)間效率，綜合各種因素，確定水力停留時(shí)間HRT為24h。

　　2)溫度。

　　本試驗(yàn)考察了溫度為20℃、30℃、35℃、40℃時(shí)COD的去除率。結(jié)果表明，在20℃～35℃，COD的去除率隨溫度的升高而逐漸增大，之后變化不明顯?？赡苁且?yàn)槲覀冄芯康氖侵袦貐^(qū)域的厭氧細(xì)菌，溫度太低厭氧細(xì)菌處于凝膠狀態(tài)，失去活性，溫度升至35℃時(shí)，此時(shí)反應(yīng)內(nèi)產(chǎn)酸菌和甲烷菌相對(duì)平衡，系統(tǒng)有效運(yùn)行，COD去除率約75%。因此，最終確定最適溫度為35℃。

　　3)堿度。

　　本試驗(yàn)考察了堿度為500、800、1100、1400、1700、2000mg/L時(shí)COD的去除率。結(jié)果表明，COD的去除率隨堿度的升高呈“凸”型拋物線形狀，堿度在1100mg/L時(shí)，COD去除率，約為75%?？赡苁且?yàn)閴A度較低時(shí)，不僅甲烷菌的生長受到了抑制，產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)酸菌比例失衡，而且會(huì)因緩沖能力不夠而使反應(yīng)器內(nèi)消化液的數(shù)值偏低，因此COD去除率較低。而堿度較高時(shí)，pH值也同步升高，不利于產(chǎn)酸菌的生長，進(jìn)而得體系失衡，影響去除率。因此，確定堿度為1100mg/L。

　　4)pH值。

　　本試驗(yàn)考察了pH值為6、6.5、7、7.5、8時(shí)COD的去除率。結(jié)果表明，COD的去除率隨pH值的升高也呈“凸”型拋物線形狀，pH值在7時(shí)，COD去除率，約為75%?？赡苁且?yàn)閜H值的變化會(huì)影響體系內(nèi)的微生物生長環(huán)境，進(jìn)而影響生物酶的活性，導(dǎo)致微生物細(xì)胞內(nèi)的代謝發(fā)生異常，造成COD去除率較低。由于pH值為7～8時(shí)，拋物線右端較高緩，因此，選擇最適宜的pH值是7～8。

　　3、工程運(yùn)行結(jié)果

　　本次試驗(yàn)結(jié)束之后，經(jīng)過調(diào)試后，運(yùn)行參數(shù)條件為水力停留時(shí)間(HRT)為24h，溫度為35℃，堿度為1100mg/L，pH值在7～8時(shí)，體系正常運(yùn)行，UASB運(yùn)行后COD去除率保持70%以上，平均74.3%，且好氧出水COD皆在300mg/L(國家廢

隨后進(jìn)入電滲析裝置，冷凝液中的NH4+和NO3-通過離子交換膜進(jìn)行離子遷移，完成濃縮和淡化處理，所得的淡水回到循環(huán)水系統(tǒng)作補(bǔ)充水用，濃縮水回到硝酸生產(chǎn)系統(tǒng)循環(huán)使用。

　　小型污水處理設(shè)備水質(zhì)工程師實(shí)驗(yàn)檢測(cè)產(chǎn)生的冷凝廢水經(jīng)電滲析裝置循

該實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的為靜態(tài)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，先在電解槽中將陽極板以及陰極板固定好，將曝氣管放入其中，取提前準(zhǔn)備好的實(shí)驗(yàn)廢水1L，將其加入到電解槽當(dāng)中，并在陽極板和陰極板中對(duì)電極夾進(jìn)行固定，調(diào)節(jié)好直流電源，使其為恒流輸出的狀態(tài)。在開始實(shí)驗(yàn)之后，定時(shí)在取樣口進(jìn)行取樣。在電解之前，陰極電極碳纖維氈與活性炭填料，在實(shí)驗(yàn)濃度相同的廢水中進(jìn)行浸泡，使其處于吸附飽和的狀態(tài)。

　　(4)分析方法

　　對(duì)于廢水當(dāng)中的C3H3NaO2以及對(duì)磺酸鈉成份濃度，可使用離子色譜儀實(shí)施相關(guān)的測(cè)定。使用化學(xué)需氧量速測(cè)儀對(duì)COD成份進(jìn)行測(cè)定。

　　2、結(jié)果與討論

　　(1)二維與三維電機(jī)處理效果比對(duì)分析

　　在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，針對(duì)丙烯酸丁酯廢水在二維平板電極以及三維電極反應(yīng)設(shè)備中，對(duì)產(chǎn)生的最終處理效果進(jìn)行了詳細(xì)的比對(duì)分析，其結(jié)果如圖2所示。通過對(duì)圖2的分析可知，三維電極去COD的效果要比二維平板電極去除的效果要好。在何國建等學(xué)者的相關(guān)研究中也得出了相同的結(jié)論，三維電極去除污染物的能力比二級(jí)電極明顯是因?yàn)椋号c二維電極進(jìn)行比較，存在于三維電極反應(yīng)器內(nèi)部的活性炭填料，將單位槽體積的電極表面積進(jìn)行了增強(qiáng)，使其反應(yīng)速度有了明顯的提升。此外，在三維電極反應(yīng)器當(dāng)中存在的粒子間距比較小，傳質(zhì)效果與二維電極進(jìn)行比較，有了十分明顯的改善，所以電流效率更高，去除COD的效果也更加明顯。

環(huán)濃縮、淡化處理后，回收率達(dá)99%以上，廢水回收率按90%計(jì)算，不僅達(dá)到了減少廢水排放量，消除污染的目的，而且還提高了資源綜合利用率，取得了顯著的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　這次進(jìn)行的電滲析廢液處理回收工藝是從把冷凝液首先引入污水處理系統(tǒng)開始的，經(jīng)過設(shè)計(jì)的完整處理工藝及成套裝置后，冷凝液中的游離氨、硝酸、全部回收利用，排放水也完符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

降低50%以上，將廢水中去除氨氮含量85%以上，并獲得9%作業(yè)的濃氨水，優(yōu)勢(shì)明顯。

　　2.1 裝置設(shè)計(jì)靈活簡單

　　電凝析裝置可根據(jù)實(shí)際需要靈活地進(jìn)行裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可根據(jù)脫鹽和回收的需要進(jìn)行增減串并聯(lián)設(shè)計(jì)及調(diào)節(jié)工藝流程，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)裝置自動(dòng)化控制。

　　2.2 裝置能耗低

　　電滲析工藝流程簡單，在常溫下就可進(jìn)行，其反應(yīng)過程中用電量少，能耗很低，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

　　2.3 不產(chǎn)生污染

　　電滲析工藝流程簡單，中間不需要另外再添加各種化學(xué)試劑就可以實(shí)現(xiàn)廢水中氨氮的分離，對(duì)環(huán)境沒有污染。

　　2.4 設(shè)備使用壽命長

　　裝置設(shè)備耐用，使用時(shí)間長且維護(hù)方便，其中的分離專用膜最長可用5a，電極最長可用8a，隔板最長可用15a左右。

　　3、冷凝液電滲析技術(shù)處理實(shí)例

　　某生產(chǎn)裝置每年產(chǎn)生大量的廢液，前期采用稀釋方法進(jìn)行處理，效果很差，廢水中游離氨

　　根據(jù)GBT16881-2008《水的混凝沉淀試杯試驗(yàn)》進(jìn)行絮凝試驗(yàn)1.6.1MBF或PAC單獨(dú)應(yīng)用處理印染廢水取500mL廢水于1L燒杯中然后置于六聯(lián)攪拌器上，在120r/min轉(zhuǎn)速下快速攪拌，加入不同量的XQ03或PAC或兩者復(fù)配藥劑，然后在120r/min下攪拌1min后慢速(40r/min)攪拌10min，沉降15min后取上清液在550nm波長下測(cè)吸光度值，以蒸餾水代替絮凝劑做空白對(duì)照。其中絮凝效果用絮凝率表示：