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高陽印染工業(yè)園區(qū)污水處理的物化系統(tǒng)主要消耗物料為混凝劑硫酸鋁、有機高分子絮凝劑PAM、工業(yè)用水等,占處理總費用的30%。水質調理之后的各項指標變化見圖1。由圖1可見,污水經調理后,CODCr平均降低了306mg/L,BOD5平均降低了19.5mg/L。B/C比由原來0.26提高到0.34。由圖2可見,經過水質調理后,NH3-N平均值由14.86mg/L上升至15.57mg/L,經分析由于部分硝基化合物或其它含氮雜環(huán)化合物被還原或轉化成胺類物質,因此有一定幅度的升高。磷則會出現較大幅度的下降,TP平均值由3.11mg/L下降至2.17mg/L。隨加藥量的增加,水色從原來的深黑色變淡黃色,具有較好的透明度,污水中的有色物質(主要是印染染料)被分步去除,較好的降低污水色度。系統(tǒng)的產泥主要來源有兩方面。一是生化處理系統(tǒng),這部分的絕干污泥產率為3.5tDS/萬m3污水;另外是由于投加化學混凝劑而產生的化學污泥,產泥率為1.5tDS/萬m3污水,折合含水率80%的濕污泥為25m3/萬m3污水,調理后污泥產量約為原來的88%,處理成本將降低至1150元/萬m3,節(jié)約157元/萬m3。污泥處理系統(tǒng)的物料消耗主要為PAM藥劑,全年平均消耗指標為5.75kg/tDS。水質調理后,節(jié)能降耗效果顯著。污水水質調理有可能代替后續(xù)的物化處理環(huán)節(jié)。這種強化“源頭治理”的理念,從總體上可實現降低能耗及物耗的目標。采取污水調理后,單位運行成本下降0.20元/m3,規(guī)模效應極大。
一、厭氧水解反應器節(jié)能降耗研究
高陽印染工業(yè)園區(qū)綜合印染廢水具有堿度高、色度高、難生化處理的物質含量高等特點。研究表明升流式厭氧水解反應器對高陽印染工業(yè)園區(qū)污水均有較好的處理效果,研究人員在EGSB、折板厭氧反應器、水解酸化池基礎上綜合開發(fā)出對角升流式厭氧水解系統(tǒng),有機CODCr總削減量平均達258mg/L,在確保甚至提高最終出水水質的前提下盡量削減CODCr,以降低好氧生物處理的負荷和電耗,從而降低生產總成本。采用對角升流式厭氧反應器運轉時,池內攪拌器運行模式為交替運行,反應器設計簡單方便,進行簡單分格,幾乎不產氣,不需氣體收集頂蓋。隨著運行時間的增加,反應器內的污泥量也在增加,后設中沉池保證厭氧反應器截留污泥的功能。根據項目運行中研究發(fā)現:厭氧削減的CODCr主要表現為對硫酸鹽還原作用以及對于SS的去除。高陽印染工業(yè)園區(qū)綜合廢水的高SO42-/CODCr(g/g)決定了厭氧時硫酸鹽還原菌(SRB)基本抑制了產甲烷菌(MPB)的生長。NH3-N、TN、TP、水溫等指標影響較小,從圖3中可以看出,CODCr削減趨勢與硫酸鹽以及SS的變化趨勢基本一致。采用對角升流式厭氧水解反應器,可以獲得較高的經濟效益,具體包括四部分:CODCr削減減少后續(xù)好氧供氧費用的收益、剩余污泥減量的收益、扣除工程改造投入和厭氧工藝運行所需費用等。各項費用合計,每年總收益在1000萬元以上,或折算成單位處理成本將下降0.15元/m3。
二、閉環(huán)智能供氧系統(tǒng)節(jié)能降耗研究
污水處理好氧工藝段是污水處理廠消減污染物最主要的工藝單元,其能耗占全廠總能耗的60%~80%,是實現節(jié)能的關鍵環(huán)節(jié)。本項目開發(fā)的閉環(huán)智能供氧控制系統(tǒng)包括溶解氧控制環(huán)和壓力控制單元。流量控制環(huán),根據流量計算回路所確定的流量值,通過調節(jié)空氣管路上的節(jié)流裝置菱型電動調節(jié)閥來調節(jié)進入曝氣池的空氣流量,使空氣流量趨于穩(wěn)定,并在各系統(tǒng)間達到動態(tài)平衡。氣量的調節(jié)最終應歸于鼓風機的控制,通過選用可調風量的鼓風機,確保節(jié)能效果;閉環(huán)智能供氧系統(tǒng)的壓力控制單元,綜合所有控制回路的實際氣體流量信號及閥位信號,通過精確計算,給出一個最低所需的壓力設定,傳給鼓風機管理系統(tǒng)來重新調整鼓風機的操作壓力(調節(jié)出口導葉),適時調節(jié)鼓風機的鼓風量,以滿足按實際所需供應氣體的要求,同時達到節(jié)能的目的。高陽印染工業(yè)園區(qū)閉環(huán)智能供氧試驗系統(tǒng)安裝在生化池上,將DO設定2.5mg/L。試驗期間的日DO平均值變化曲線見圖4,從圖可看出安裝了閉環(huán)智能供氧系統(tǒng)系統(tǒng)控制目標值2.5mg/L和3.0mg/L上下有規(guī)律地波動。安裝閉環(huán)智能供氧系統(tǒng)后曝氣池在2h內達到了溶解氧的穩(wěn)定,供氧系統(tǒng)波動明顯減小。高陽印染工業(yè)園區(qū)污水處理工程按總處理水量為19萬m3/d,其中供氧系統(tǒng)電耗占總電耗的57%,費用為0.39元/t水(按每度電0.55元計)。鼓風機耗電量與供氣量基本呈線性變化,因此供氣量的節(jié)省可視為電量的節(jié)省。采用閉環(huán)智能供氧方案進行按15%的節(jié)能比例計算,一年估計可節(jié)省電費405萬元。
三、結論
通過研究,要實現印染工業(yè)園廢水處理必須理好以下幾個關鍵點:(1)原水水質中起始惰性溶解性有機物可達110mg/L,必須強化預處理段的水質調理,降低進入生化系統(tǒng)的SI和毒性物質含量,提高B/C比,降低堿度和pH值,利于后續(xù)生化處理;(2)厭氧反應以水解和硫酸鹽還原為主,甲烷氣基本上不產生。主要的污染物對苯二甲酸(占總CODCr的30%以上)。采用對角升流式厭氧水解反應器,厭氧對CODCr的平均去除量可達258mg/L,節(jié)能效果明顯。厭氧強化工藝使單位處理成本將下降0.15元/m3。(3)好氧工藝段的供氧工藝操作能耗巨大,閉環(huán)智能供氧系統(tǒng)可以在較短時間內實現溶解氧穩(wěn)定控制、合理布氣和節(jié)省電耗的目標。安裝了閉環(huán)智能供氧控制的系統(tǒng)達到穩(wěn)定的時間約2h,大大優(yōu)于人工控制;可將溶解氧控制在目標設定值±0.31mg/L,節(jié)省電耗15%,供氧成本可以比現在節(jié)省單位處理成本將下降0.058元/m3。(4)通過對印染工業(yè)生產工藝用水要求及再生水綜合利用手段研究,采用UF+RO全膜法再生水回用,實現水資源綜合利用。對污水處理廠的廢物進行減量化、穩(wěn)定化、資源化研究,確定污泥資源化的工藝路線采用污泥干化焚燒內循環(huán),污泥減容80%,降低了運行及填埋成本。(本文作者:孫宇單位:樂亭縣環(huán)境保護局)