【文章內(nèi)容簡介】 ） COD的去除分析 污水中 COD 去除原理與 BOD5的基本相同， BOD5反映了污水的可生化量，而 COD 則反映了污水的污染量，因此兩者的比值即生化比 BOD5：COD 則反映了污水的綜合去除能力和生化處理的難度，本污水的 BOD5：COD 大約 ，可生化性較好，使該污水能在一種比較經(jīng)濟又十分有效的處理工藝上完成污染物的去除過程。 （ 4） 氨氮的去除分析 廢水中的生物脫氮的基本原理即首先將廢水中的有機氮轉(zhuǎn)化為氨 煙草薄片污水處理設計方案 12 氮，然后通過硝化反應將硝態(tài)氮還原成氮氣 從水中逸出，從而達到廢水脫氮的目的。因此整個去除過程分為硝化段和反硝化段兩個過程。硝化反應是由亞硝酸菌參與的將氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽的反應，以及由硝酸菌參與的將亞硝酸 鹽 轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的反應，硝酸菌和亞硝酸菌都是好氧自氧菌，以 CO3 HCO3和 CO2為碳源進行生長代謝。反硝化反應是指將硝化反應中產(chǎn)生的亞硝酸 鹽 和硝酸 鹽 在反硝化菌的作用下還原成氣態(tài)氮的過程，反硝化菌是一種一類化能異氧兼性缺氧性微生物，其反應需在缺氧的條件下進行。此種反應以有機物為碳源進行生長代謝。 （ 5） 磷的去除分析 生物法除磷是新工藝，它是利微 生物在好氧條件下對廢水中溶解性磷酸鹽的過量吸收作用，然后沉淀分離而除磷。廢水進入?yún)捬鯛顟B(tài)時，廢水中的有機物在厭氧發(fā)酵產(chǎn)酸菌的作用下轉(zhuǎn)化為乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厭氧的不利狀態(tài)下，將體內(nèi)積聚的聚磷分解，分解產(chǎn)生的能量部分供聚磷菌生存。另一部分能量供聚磷菌主動吸收乙酸苷轉(zhuǎn)化為 PHB 的形態(tài)儲藏于體內(nèi)。聚磷分解形成的無機磷釋放回廢水中，這就是厭放磷。進入好氧狀態(tài)后，聚磷菌將儲存于體內(nèi)的 PHB進行好氧分解并釋出大量能量供聚磷菌增殖，部分供其主動吸收污水中的磷酸鹽，以聚磷的形式積聚于體內(nèi)，這就是好氧吸磷。含有過量磷的污泥部分以剩余污泥的形式排出系統(tǒng)，達到除磷的作用 。 （ 6） 色度的去除分析 該廢水含有一定的色度， 廢水中除有機酸外，相對含 量較高的還 煙草薄片污水處理設計方案 13 有煙堿、木質(zhì)素類和茄酮類化合物，煙堿是一種生物堿，俗稱尼古丁，通常與檸檬酸、蘋果酸等結(jié)合成鹽而存在于煙草中，茄尼醇屬萜類化合物，是一種三倍半萜烯醇，也是不飽和聚異戊二烯醇，這些有機物雖然在廢水中的絕對含量不高，但分子結(jié)構(gòu)中都具有各種不飽和共軛雙鍵，如羰基、乙烯基等發(fā)色基團，另外還含有共用電子對的各種助色基團，如羥基、胺基、醚鍵、羧基等 。 同時，共軛體系的作用使得吸收光譜從紫外 光區(qū)至可見光區(qū)，在可見光區(qū)產(chǎn)生吸收峰，使廢水呈現(xiàn)較深的顏色，并且由于其結(jié)構(gòu)復雜而穩(wěn)定，使得其在生物處理過程中的降解成為廢水處理達標排放的難點。 工藝對比及選擇： （ 1）物化工藝 為了盡量降低污水中的懸浮物濃度，在工程中采用 轉(zhuǎn)鼓篩 作為預處理，去除大的 SS， 并回收漿料用于生產(chǎn)， 再通過氣浮工藝進一步去除污水中的 SS，通過兩道的處理， SS 的去除率基本可達 95％以上。 從占地面積及土建費用考慮，本方案物化處理段選擇氣浮法。氣浮法又有淺層氣浮、加壓溶氣氣浮、散氣氣浮、電解氣浮、渦凹氣浮等。本設計選用淺層氣浮法。 其 原理是在污水中引入大量微小氣泡，氣泡通過表面張力作用粘附于細小懸浮物上，形成整體比重小于 1 的狀況，根據(jù)浮力原理浮至水面，實現(xiàn)固液分離，污水得以凈化。卷煙廠污水中含有一定的色度，其多以膠體狀存在，通過投加混凝劑發(fā)生水解和聚合反應，生成高價聚羥陽離子，與水中的膠體進行壓縮雙電層、電中和脫穩(wěn)、吸附架橋 煙草薄片污水處理設計方案 14 并輔以絮凝物的網(wǎng)捕、卷掃作用，而后通過氣浮產(chǎn)生的微小氣泡將污水的懸浮物進行浮選分離。 傳統(tǒng)氣浮由于設計結(jié)構(gòu)上的致命缺陷，處理能力很低，污水的氣浮池滯留時間需要 40～ 60 分鐘，設備體積極為龐大，且凈化率很低，現(xiàn)已淘汰。 淺層氣浮凈水器的出現(xiàn)是氣浮技術(shù)的一個重大突破。它改靜態(tài)進水、動態(tài)出水為 動態(tài)進水、靜態(tài)出水 ，利用 “ 零速度 ” 原理，使浮選體在相對靜止的環(huán)境中垂直浮至水面，上浮路程減至最小，且不受出水流速影響。理論池深僅需約 450mm，污水在氣浮中的滯留時間僅需 35 分鐘，處理能力大，表面負荷可達 10m3/m2h 。設備體積大幅減小。加之氣泡分布均勻，無氣浮死區(qū)，刮泥裝置對水體擾動小等優(yōu)點，凈化率大幅提高。 高效淺層氣浮顯著特點 ： （ a）、高效淺層氣浮利用 零速原理 —— 水從池中心進水，布水管順時針旋轉(zhuǎn)，水從管內(nèi)反向噴出； 這樣水 相對池壁速度接近零速，懸浮物去除率達 90%以上； （ b）、高效淺層氣浮利用 淺池理論 —— 水深一般為 650mm；上浮路徑短、阻力小、速度快。 （ c）、高效淺層氣浮利用 溶氣理論 —— 采用壓力較高的溶氣管；單位溶氣效率高達 90%，氣浮效果好。 （ d）、高效淺層氣浮有先進的撇渣斗 —— 螺旋渣斗撇渣攪動小，效果好。 （ e）、高效淺層氣浮有先進的出水管 —— 出水管旋轉(zhuǎn)；清水隨時 煙草薄片污水處理設計方案 15 排出。 （ f）、刮泥板的設置 —— 使得下沉的污泥隨時排除。 針對 本方案對色度的去除主要在以下幾個方向。 （ 1）通過氣浮池投加混凝劑，對色素進行脫穩(wěn)后絮凝分 離； （ 2）后續(xù)生化采用 水解酸化 +UASB 工藝 +生物接觸氧化 ，根據(jù)我公司在印染、皮革等行業(yè)污水處理的經(jīng)驗，污水中的色度主要由帶發(fā)色基團的有機物產(chǎn)生的，其化學成份比較穩(wěn)定，但通過有效的厭氧分解，絕大部分發(fā)色基團均能被打破，從而被降解。本工程污水的 B/C比達到 左右，其可生化性相對印染及皮革等工業(yè)廢水高許多，所以其色度相對較好去除的。 （ 3） 鐵碳微電解處理色度 鐵碳微電解法是利用電解質(zhì)溶液中鐵屑晶體結(jié)構(gòu)上的鐵 碳之間形成的許多局部微電池來處理工業(yè)廢水的一種電化學處理技術(shù)，這種技術(shù)充分利用金屬 金屬，金屬 非金屬之間的電位差產(chǎn)生的無數(shù)微小電池的作用，使廢水中的污染物通過電化氧化 還原反應、凝聚和沉降等作用，達到凈化脫色的目的。 脫色原理： （ a）、利用鐵作還原劑，通過電極反應，使鐵釋放電子給廢水中發(fā)色團或助色團（乙烯基、胺基、羥基等），從而提高難降解有機物的可生化處理性能，同時降低色度。 （ b）、 Fe2+易被氧化生成 Fe3+，通過曝氣后，調(diào)節(jié) pH 值至 2～ 4 生成 Fe(OH)3沉淀。它是一種具有強吸附活性的絮凝劑，能促使廢水中的懸浮物，同時吸附發(fā)色物質(zhì)，從而降低原水中的色度。 煙草薄片污水處理設計方案 16 （ 2）厭氧工藝 （ a）、升流式厭氧污 泥床反應器（ UASB） 升流式厭氧污泥床（ UASB） 反應器是由 Lettinga 在 20 世紀 70年代開發(fā)的。待處理的廢水被引入 UASB 反應器的底部，向上流過由絮狀或顆粒狀污泥組成的污泥床。隨著廢水與污泥相接觸而發(fā)生厭氧反應，產(chǎn)生沼氣引起污泥床擾動。在污泥床產(chǎn)生的氣體中有一部分附著在污泥顆粒上，自由氣體和附著在污泥顆粒上的氣體上升至反應器的頂部。污泥顆粒上升撞擊到脫氣擋板的底部，這引起附著的氣泡釋放；脫氣的污泥顆粒沉淀回到污泥的表面。自由氣體和從污泥顆粒釋放的氣體被收集在反應器頂部的集氣室內(nèi)。液體中包含一些剩余 的固體物和生物顆粒進入到沉淀室內(nèi)，剩余固體和生物顆粒從液體中分離并通過反射板落回到污泥的上面。 （ b）、厭氧濾池（ AF） 厭氧濾池（ AF）是在 Coulter等人工作的基礎上由 Young和 McCarty于 1969 年重新開發(fā)的。厭氧濾池是在反應器內(nèi)充填各種類型的固體填料，如卵石、爐渣、瓷環(huán)、塑料等來處理有機廢水。廢水向上流動通過反應器的厭氧濾池稱為升流式厭氧濾池；當有機物的濃度和性質(zhì)適宜時采用的有機負荷可高達 10～ 20kgCOD/(m3 d)。另外還有下向流厭氧濾池。廢水在流動過程中生長并保持與厭氧細菌的填料相 接觸；因為細菌生長在填料上，不隨出水流失。 在短的水力停留時間下可取得長的污泥齡，平均細胞停留時間可以長達 100 天以上。厭氧小薪水階層 的缺點是載體相當昂貴，據(jù)估計載體的價格與構(gòu)筑物建筑價格相 煙草薄片污水處理設計方案 17 當。但如采用的填料不當，在污水中懸浮物較多的情況下，容易發(fā)生短路和堵塞，這是 AF 工藝不能迅速推廣的原因。 （ c） 水解酸化工藝（ HUSB） 厭氧反應分為水解、酸化、酸性衰退、甲烷化四個階段。在水解階段，溶于水的有機物，大分子物質(zhì)降解為小分子物質(zhì)，難生物降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易生物降解物質(zhì)。一些生產(chǎn)污水中的酸類、醇類、醛類等微污染 物也產(chǎn)生酸化反應，分解成小分子有機物。在酸化階段，有機物降解和轉(zhuǎn)化為各種有機酸。水解和酸化反應進行很快，難以把它們分開，起作用的主要微生物為水解菌和產(chǎn)酸菌。我們采用的厭氧水解，就是利用厭氧反應的前二段，不進入第三段，稱為水解。 水解法具有以下工藝特點： ① 水解、產(chǎn)酸階段的產(chǎn)物主要為小分子有機物，可生物降解性一 般較好，有利于后續(xù)好氧處理。 ② 水解池可取代初沉池，節(jié)約工程投資。 ③ 有較好的抗有機負荷沖擊能力。 ④ 在低溫條件下仍有較好的去除效果。 （ d）各種厭氧反應器對比 目前，世界范圍內(nèi)進行厭氧工藝統(tǒng)計， 在各種反應器中 UASB 工藝被最為廣泛地應用在生產(chǎn)性的裝置上，并且一般非常成功；其最大的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，便于放大，運行管理簡單。 各種厭氧處理工藝的優(yōu)、缺點 工藝類型 優(yōu)點 缺點 厭氧塘 便宜、實際不需要維護 需要大量土地，氣味問題，不產(chǎn)氣 煙草薄片污水處理設計方案 18 厭氧消化池 系統(tǒng)非常復雜但可適應高 SS濃度 低負荷，需要較大池容 厭氧接觸工藝 適應中等深度 SS 中等負荷，需要運行經(jīng)驗 厭氧濾池 運轉(zhuǎn)簡單，適應高或低濃度 COD 不適于廢水 SS含量高時，有堵塞危險 UASB工藝 運轉(zhuǎn)簡單，適應高或低濃度 COD，可能是有極高負荷 解決運轉(zhuǎn)問量需要技巧，不適于廢水具 有高 SS情況 HUSB 短時間內(nèi)可以大大改善高原廢水的可生化 性和溶解性 COD去除率相對較低 針對造紙法煙草薄片廢水的特點，對比各種厭氧工藝的優(yōu)、缺點，本方案采用水解酸化（ HUSB） +升流式厭氧生物床反應器（ UASB）工藝，使這兩個工藝生活相得益彰。 （ 3）好氧工藝 （ a） 、生物接觸氧法 生物接觸氧化法也稱淹沒式生物濾池，其在反應器內(nèi)設置填料，經(jīng)過充氧的廢水與長滿生物膜的填料相接觸，在生物膜的作用下，廢水得到凈化。 生物接觸氧化法在運行初期，少量的細菌附著于填料表面， 由于細菌的繁殖逐漸形成很薄的生物膜。在溶解氧和食物都充足的條件下，微生物的繁殖十分迅速，生物膜逐漸增厚。溶解氧和污水中的有機物憑借擴散作用，為微生物所利用。但當生物膜達到一定厚度時，氧已經(jīng)無法向生物膜內(nèi)層擴散，好氧菌死亡，而兼性細菌、厭氧菌在內(nèi)層開始繁殖，形成厭氧層，利用死亡的好氧菌為基質(zhì)，并在此基礎上不斷發(fā)展厭氧菌。經(jīng)過一段時間后在數(shù)量上開始下降，加上代謝氣體產(chǎn)物的逸出，使內(nèi)層生物膜大塊脫落。在生物膜已脫落的填料表面上，新的生物膜又重新發(fā)展起來。在接觸氧化池內(nèi)，由于填料表面積較大，所以生物膜發(fā)展的每一階段 都是同時存在的，使去除有機物的能力穩(wěn) 煙草薄片污水處理設計方案 19 定在一定的水平上。 優(yōu)點： （ 1）、體積負荷高，處理時間短，節(jié)約占地面積。 （ 2）、生物活性高，掛膜方便，有較高的微生物濃度。 （ 3）、污泥產(chǎn)量低，出水水質(zhì)好而穩(wěn)定。 （ 4）、動力消耗低。 （ 5）、不存在污泥膨脹問題。 缺點： 填料上生物膜的數(shù)量視 BOD 負荷而異；當采用蜂窩填料時，如果負荷過高，則生物膜較厚，易堵塞填料；大量產(chǎn)生后生動物，若生物膜瞬時大塊脫落，則易影響出水水質(zhì)；組合狀的接觸填料有時會影響曝氣與攪拌。 （ b）、生物轉(zhuǎn)盤 生物轉(zhuǎn)盤又稱浸沒式生物濾池，是生物膜法 處理廢水技術(shù)的一種。生物轉(zhuǎn)盤是由一系列平行的旋轉(zhuǎn)圓盤、轉(zhuǎn)動橫軸、動力及減速裝置、氧化槽等部分組成。在氧化槽中充滿了待處理的廢水，約一半的盤片浸沒在廢水水面之下。當廢水在槽內(nèi)緩慢流動時，盤片在轉(zhuǎn)動橫軸的帶動下緩慢轉(zhuǎn)動。盤面上面生長著一層生物膜，當圓盤浸沒于水中時，廢水中的有機物被盤片的生物膜吸附；當圓盤離開廢水時，盤片表面形成一層薄薄的水膜。水膜從空氣中吸氧，同時在生物酶的催化下，被吸附的有機物在生物膜上被氧化分解。這樣圓盤每轉(zhuǎn)動一圈，即進行一次吸附 吸氧 氧化分解過程，轉(zhuǎn)盤不斷轉(zhuǎn)動，如此反