邳州mbr污水處理設(shè)備--一看就懂不費(fèi)心

2、污水處理工藝的研究及應(yīng)用

2.1 含油污水處理技術(shù)研究

現(xiàn)狀當(dāng)前，污水處理技術(shù)主要分為物理處理技術(shù)（重力法、氣浮法）、化學(xué)處理技術(shù)（絮凝法、電化學(xué)法、O3/UV高級(jí)氧化法）、生物處理技術(shù)（生物法）。受條件限制，每種技術(shù)都各有其優(yōu)缺點(diǎn)。綜合污水水質(zhì)和作業(yè)環(huán)境差異等因素影響，在實(shí)際設(shè)計(jì)污水處理工藝過(guò)程中，一般需采用多種技術(shù)組合使用。

2.2 實(shí)驗(yàn)原理的選擇

根據(jù)原水水質(zhì)化驗(yàn)數(shù)據(jù)，本研究應(yīng)用在處理過(guò)程中主要考慮去除的污染物指標(biāo)包括COD、BOD、SS、石油類(lèi)、總余氯及揮發(fā)酚。其中，重難點(diǎn)指標(biāo)為COD、石油類(lèi)、總余氯及揮發(fā)酚。

2.2.1 COD的去除

本試驗(yàn)污水為船舶洗艙水、海洋油脫水等混合經(jīng)初步靜置隔油處理后的工業(yè)廢水，污水COD成分復(fù)雜，生化性差。不適合采用生物處理法，將主要選擇混凝沉淀、氧化還原等物理化學(xué)處理法?；炷恋矸ㄊ窃趶U水中投入混凝劑，在廢水里形成膠團(tuán)，與廢水中的膠體物質(zhì)發(fā)生電中和，形成絨粒沉降。高級(jí)氧化法是以產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化能力的羥基自由基（·OH）為特點(diǎn)，使大分子難降解有機(jī)物被氧化成低毒或無(wú)毒的小分子物質(zhì)。

2.2.2  石油類(lèi)的去除

石油類(lèi)污染物一般包括浮油、分散油、乳化油和溶解油。粒徑大于100μm的可浮油，可以依靠油水相對(duì)密度差從水中重力沉降出來(lái)或采用隔油法去除。粒徑在100~1000nm的微小油珠易被表面活性劑和疏水固體包圍而形成乳化油，穩(wěn)定地懸浮于水中，這種狀態(tài)的油不能用靜置法從廢水中分離出來(lái)，需采用絮凝法或氣浮法去除。

2.2.3 總余氯的去除

余氯是指水經(jīng)過(guò)加氯消毒，接觸一定時(shí)間后，水中所余留的有效氯。總余氯包括游離性余氯和化合性余氯。

去除水中余氯的方法目前有兩種：一是向水中添加某些化學(xué)藥品，如還原劑NaHSO3；二是讓水通過(guò)粒狀果殼活性炭過(guò)濾器。兩種方法目前都有應(yīng)用。

2.2.4 揮發(fā)酚的去除

酚類(lèi)化合物毒性很強(qiáng)，難以降解，是重要的有機(jī)污染物之一。傳統(tǒng)的含酚廢水處理方法主要有物理化學(xué)方法、生化方法和高級(jí)氧化方法。其中，高氧化法越來(lái)越受到人們的重視，具有簡(jiǎn)單、降解、無(wú)二次污染的優(yōu)點(diǎn)。

2.3 處理工藝的選擇

基于以上分析，在本工程工藝單元的選擇上需綜合考慮幾項(xiàng)重難點(diǎn)指標(biāo)及其他指標(biāo)，選擇技術(shù)成熟可靠、處理效率高、運(yùn)行成本低的工藝路線。

由于原水中存在較高濃度的揮發(fā)酚及余氯，對(duì)微生物具有一定的毒害作用，且考慮到原水可生化性較低（B/C=0.2），北方冬季水溫較低，不適合采用生化處理工藝。本工程出水要求較高，執(zhí)行GB/T31962—2015《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中的C級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)COD、石油類(lèi)、揮發(fā)酚及總余氯等指標(biāo)均有嚴(yán)格要求。從達(dá)標(biāo)的穩(wěn)定性及運(yùn)行成本等方面綜合考慮，決定采用物化與高級(jí)氧化工藝結(jié)合的方法。因此，本方案采取的處理工藝流程為混凝+高效氣浮+芬頓氧化+斜管沉淀

紡織染料種類(lèi)繁多，加之一些新型助劑等難生物降解有機(jī)物大量使用，導(dǎo)致印染廢水色度重，有機(jī)物組成復(fù)雜，可生化性差，且具有毒性，對(duì)水環(huán)境和人類(lèi)健康造成極大的威脅。水解酸化工藝不僅能夠提高印染廢水可生化性，同時(shí)對(duì)色度具有一定去除能力，且運(yùn)行成本低廉，因此被廣泛應(yīng)用于印染廢水的預(yù)處理之中。然而，現(xiàn)有水解酸化工藝效率普遍較低，直接導(dǎo)致后續(xù)好氧生化段去除效果不佳，既影響企業(yè)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，又影響中水回用效果。為確保出水水質(zhì)，企業(yè)往往增加后續(xù)處理藥劑投加量，從而導(dǎo)致污泥量增大，運(yùn)行成本增加。因此亟需提升水解酸化反應(yīng)效率，以確保印染廢水處理設(shè)施高效運(yùn)行，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

水解酸化工藝良好運(yùn)行的重要條件之一是均勻布水，保障厭氧污泥與廢水之間的充分接觸，因此改善布水均勻性是提升水解酸化效率的有效途徑，現(xiàn)有水解酸化工藝一般采用單點(diǎn)或者穿孔管布水，難以達(dá)到布水均勻的效果，加之水解酸化池內(nèi)流場(chǎng)復(fù)雜，可能會(huì)造成水力短流，形成水力死區(qū)。計(jì)算流體力學(xué)（CFD）技術(shù)近年來(lái)被越來(lái)越多地應(yīng)用在污水處理領(lǐng)域，用來(lái)指導(dǎo)污水處理構(gòu)筑物及相關(guān)設(shè)施改進(jìn)設(shè)計(jì)、優(yōu)化運(yùn)行方式等。LARSEN利用混合長(zhǎng)度理論來(lái)計(jì)算平流式沉淀池中水流的紊動(dòng)黏性系數(shù)，在此基礎(chǔ)上提出了沉淀池計(jì)算數(shù)學(xué)模型，對(duì)沉淀池運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行分析。隨后一些學(xué)者利用CFD技術(shù)對(duì)沉淀池、水解酸化池、氧化溝、消毒池等相關(guān)污水處理構(gòu)筑物進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)考察流場(chǎng)、污泥分布，或通過(guò)改變構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)、運(yùn)行條件，提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行的優(yōu)化方案。上述研究雖然對(duì)相關(guān)污水處理構(gòu)筑物的診斷評(píng)價(jià)、指導(dǎo)設(shè)計(jì)、優(yōu)化運(yùn)行、提高污水處理效果等環(huán)節(jié)具有較好的指導(dǎo)意義，但大多缺乏對(duì)模擬結(jié)果的實(shí)測(cè)驗(yàn)證。

本研究將CFD模擬和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)相結(jié)合，首先通過(guò)CFD模擬對(duì)水解酸化工藝的布水方式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)多種布水工況下水解酸化反應(yīng)器內(nèi)固液流動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行了數(shù)值模擬和比較，確定了布水點(diǎn)數(shù)；隨后，基于CFD模擬結(jié)果設(shè)計(jì)制作了多點(diǎn)布水水解酸化反應(yīng)裝置，以實(shí)際印染廢水為處理對(duì)象，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)中試，以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)評(píng)估了水解酸化效率提高程度，對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。上述研究對(duì)目前水解酸化工藝的均勻布水工程改造具有參考意義，也為限度發(fā)揮水解酸化工藝對(duì)印染廢水處理效率提供了可能。

有機(jī)砷和無(wú)機(jī)砷在環(huán)境中廣泛存在，對(duì)生態(tài)環(huán)境均有毒害作用。作為一種常見(jiàn)有機(jī)砷飼料添加劑，洛克沙胂(3-硝基-4-羥基苯胂酸，ROX)本身無(wú)毒，但其在動(dòng)物體內(nèi)難以代謝，幾乎以原物形式排出體外，而在外界環(huán)境中會(huì)降解為毒性的無(wú)機(jī)砷[As(V)/As(Ⅲ)]，并隨雨水徑流遷移至土壤/地下水中，造成了As(V)/As(Ⅲ)和ROX的復(fù)合污染，對(duì)生態(tài)安全造成極大的威脅。目前，科學(xué)家們已經(jīng)對(duì)無(wú)機(jī)砷污染廢水的治理技術(shù)與機(jī)理進(jìn)行了廣泛和深入的研究，但是對(duì)無(wú)機(jī)砷和有機(jī)砷復(fù)合污染廢水的去除方法研究尚鮮有報(bào)道。因此，探索砷類(lèi)復(fù)合污染廢水的治理技術(shù)與機(jī)理十分重要。

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高鐵酸鉀是一種常見(jiàn)的綠色污水處理劑，具有良好的氧化作用、絮凝作用和殺菌作用，且價(jià)格便宜、無(wú)二次污染。因此，將高鐵酸鉀作為環(huán)保材料，用于工業(yè)有機(jī)污染重金屬污染廢水治理方面一直是科研工作者的重要研究方向，尤其是其對(duì)含砷污染廢水處理方面取得了較好的效果。然而，目前有關(guān)利用高鐵酸鉀同時(shí)去除多種有機(jī)砷與無(wú)機(jī)砷復(fù)合污染的研究還未見(jiàn)報(bào)道。

本研究以有機(jī)砷(ROX)及其降解產(chǎn)物無(wú)機(jī)砷[As(Ⅲ)/As(V)]為一體的復(fù)合污染廢水為研究對(duì)象，運(yùn)用高鐵酸鉀作為多功能氧化處理劑處理ROX和As(Ⅲ)/As(V)復(fù)合污染廢水，考察反應(yīng)時(shí)間、pH、溫度、高鐵酸鉀投加量以及不同堿性物質(zhì)對(duì)復(fù)合污染廢水治理效果的影響，并初步探討了氧化機(jī)理。以期為有機(jī)物與重金屬?gòu)?fù)合污染廢水的治理技術(shù)與機(jī)理的探索提供先導(dǎo)性作用。

1、材料與方法

1.1 儀器與試劑

主要儀器：Primaide型高效液相色譜儀；AFS-2202E型雙道原子熒光光度計(jì)。

主要試劑：高鐵酸鉀、洛克沙胂、均為分析純。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

配制100mg/LROX+10mg/LAs(Ⅲ)+10mg/LAs(V)的砷復(fù)合污染混合溶液，其中2種無(wú)機(jī)砷濃度為單一元素濃度。取250mL復(fù)合污染物質(zhì)加入到500mL錐形瓶中，調(diào)節(jié)pH至4左右，加入一定量的高鐵酸鉀，迅速震搖，充分混合后，再次調(diào)節(jié)pH至4左右，放入搖床，在室溫下勻速震蕩。

原水儲(chǔ)存罐來(lái)水通過(guò)廠區(qū)提升泵提升至原水儲(chǔ)存罐，主體反應(yīng)器缺氧池、好氧池、清水池為碳鋼箱體，各反應(yīng)器之間用PVC管連接，進(jìn)水泵用蠕動(dòng)泵，根據(jù)蠕動(dòng)泵上顯示的轉(zhuǎn)數(shù)顯示進(jìn)水流量。實(shí)驗(yàn)用平板膜每塊0.25m2，孔徑0.25μm。各反應(yīng)器停留時(shí)間缺氧池2h、好氧池6.5h。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)各階段進(jìn)出水COD、氨氮、總氮、總磷濃度按照國(guó)標(biāo)法進(jìn)行測(cè)試。

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 膜出水通量實(shí)驗(yàn)

在不同出水通量下觀察跨膜壓差。陶瓷平板膜運(yùn)行時(shí)要求跨膜壓差在-30kpa以內(nèi)，當(dāng)通量超過(guò)-30KPa時(shí)需進(jìn)行化學(xué)清洗。在膜通量在20～26L/m2·h時(shí)，隨著膜通量的增大，跨膜壓差基本沒(méi)有變化，當(dāng)進(jìn)一步增大膜通量，跨膜壓差逐漸增大。在膜通量在32L/m2·h，跨膜壓差達(dá)到-30kpa，并且化學(xué)清洗后跨膜壓差沒(méi)有下降。綜上所述，建議陶瓷平板膜設(shè)計(jì)通量取到25L/m2·h以內(nèi)。

2.2 好氧池污泥負(fù)荷實(shí)驗(yàn)

在膜通量為25L/m2·h，好氧池停留時(shí)間6.5h，來(lái)水水溫15℃，污泥濃度8000mg/L時(shí)考察出水水質(zhì)情況。通過(guò)下表可以看出，在來(lái)水COD204.5～269.16mg/L，進(jìn)水氨氮為21.95～36.24/L時(shí)，出水COD為14.45～25.89mg/L，氨氮為0.31～0.37mg/L，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)在《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A范圍內(nèi)，經(jīng)核算污泥負(fù)荷為0.076kgBOD/(kgMLVSS·d)。

2.3 反硝化速率實(shí)驗(yàn)

在膜通量為25L/m2·h，缺氧池停留時(shí)間2h，來(lái)水水溫15℃，污泥濃度8000mg/L時(shí)考察總氮出水水質(zhì)情況。通過(guò)下表可以看出，在來(lái)水總氮41.4～52.99mg/L，出水總氮在16.92-11.60mg/L之間，基本穩(wěn)定在15mg/L以內(nèi)