HCR技术在印染废水改造中的应用

Posted 2023-01-13 射流

篇首语：讨厌自己明明不甘平凡，却又不好好努力。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了HCR技术在印染废水改造中的应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

我公司是全国最大的印染生产企业之一，在生产过程中，每天都要排出10000吨左右的废水，废水中含有PVA、淀粉等浆料，分散、活性、还原、偶氮、硫化等染料，平平加、净洗剂等助剂，碱等污染物。废水的COD高达2500mg/l，而BOD只有400～500mg/l，废水的可生化性较差。2002年，公司引进意大利印染废水治理技术与设备，由于设备引进后，生产环境发生很大变化，增加了新的污染源，生产过程中严抓节水降耗，致使污水的单位浓度大幅提高，污染总负荷远远超过了设计能力，使得处理设施不能达标排放。为此，我们经过近一年的摸索，调试，最后，在意方原设计的基础上，引进HCR技术，进行改造，目前出水已稳定达到排放标准。现将其总结如下。
1、原设计工艺流程及状况
1.1 工艺流程

1.2参数说明
(1)整个污水处理的设计规模为15000吨/天，总装机容量1400kw。
(2)由于进水的pH值很高，一般达到12以上，追加硫酸中和至7～9。
(3)调节池总的停留时间9h，为防止悬浮物沉淀，池内设有射流预曝气及搅拌装置。
(4)配水池停留时间2h，进水与回流的污泥经此池混合后，分配至三个氧化池中，此池中设有曝器搅拌装置，避免污泥沉淀，水量的大小通过闸板调节。
(5)1#、2#氧化池为氧化沟池型，水深10米，供气量12500m3/h，3#氧化池为廊道型，水深5米，供气量2160m3/h，均采用微孔曝气供氧，三个氧化池并联运行，总停留时间48h。
(6)二沉池、终沉池均为斜管式竖流沉淀池，二沉池污泥回流，终沉池污泥即可回流二沉池，也可直排污泥浓缩池。
1.3运行状况
整个工程以好氧生化处理为主，运行发现，微孔曝气器的曝气效果良好，气泡大小均匀，在水面上形成一层薄薄的微泡，加上池体较深，因此氧的利用率较高；HV TURBO 鼓风机的自动化程度高，风机的风量通过DO自动探测仪进行自动调节，可有效的节约电能；推进器的推力大，使废水在池内的流速快，循环量大，进入的高浓度废水瞬间即被稀释，显示出其较高的耐冲击负荷能力。调试两个月后，在水量不满负荷的情况下，出水COD基本稳定在500mg/l左右，月运行数据统计如下：

6月份以后，随着公司蜡印产品产量的提高以及新车间的投产，总水量超过10000吨，COD达到2500 mg/l，甚至更高，整个处理系统出现超标，氧化池内几乎监测不到溶解氧，微生物的数量和活性均大大降低。月运行数据如下：

经过近5个月的调试，我们尝试在不同污泥浓度(SV%在15～50%之间)下处理10000～11000吨/天的废水，结果皆因装机容量小，曝气量不足，导致氧化池内没有充足的溶解氧，微生物数量少，活性低，起不到好氧生物降解污染物的目的，因此系统不能稳定达标。当然我们也从中得到一些启示：
(1)曝气用耗电量与COD的去除率在一定范围内成正比。通过对运行数据进行分析，不论是达标，还是在超标，其比值皆接近1，此比值比气水比更准确，使用。这个比值为我们选择HCR工艺，计算装机容量提供了依据。
(2)在好氧前设置水解酸化工艺，对降低色度、去除COD，效果均相当明显，我们曾用一条氧化沟作为水解酸化处理，水力停留时间24h，结果COD的去除率平均26.6%，色度平均去除率60%。
(3)直接用好氧生化处理高浓度(COD2000mg/L以上)的印染废水，出水可以降到500以内，但一般色度仍较高。
(4)采用清浊分流，单独治理，更有利于降低处理成本，稳定运行。我们将蜡印废水单独预处理，在不增加整体处理成本的前提下，可将废水的COD由20000～30000mg/l一步降到300～500mg/l，既稳定整个系统的处理负荷，又能将蜡脂部分回用于生产。退浆、煮练产生的高浓度废水(COD 20000～30000mg/l)一步降到7000～8000mg/l 也取得试验成功，并摸清了工艺参数。
2、HCR技术依据与改造
2.1 HCR的主要特点
HCR技术(High Performance Compact Reactor)是一种先进的好氧生物处理技术，它融合了高速射流曝气、物相强化传递、紊流剪切等技术，其空气氧的转化率高，反应器的容积负荷大。
(1)空气氧转化利用率高，容积负荷和污泥负荷高。HCR工艺的曝气方式采用射流扩散式，不受曝气风压的限制，同时充分利用水流喷射提高了气、水和污泥三相间的传质。高速喷射流在其不断地将能量传递给周围的气、液以后还会在重力及惯性力的作用下，不断下行，这也确保池底部不致积泥，循环对流的范围扩大。气体逸出水面的路径延长，使氧的溶解达到最大值。
(2)抗冲击负荷的能力强。HCR为完全混合型运行方式，原水一进入反应器，立即被快速循环混合。高浓度COD或有毒废水冲击系统时，它们在进入反应器后被迅速均匀混合，使冲击液的浓度大大降低，从而有效地提高了HCR系统抗冲击负荷的能力。此外，强烈曝气使微生物的新陈代谢加快后，也能减少冲击所造成的部分影响。
(3)系统操作简便，易于维修。离心水泵、射流器均在地面以上，出现故障，能够随时发现，及时维修，耗时短，不会对处理系统造成影响，不象鼓风曝气，一旦曝气器堵塞或损坏，需将氧化池内废水抽干后再处理，操作难度大，且会影响微生物与处理系统的运行。
(4)射流曝气过程吸入的是自然风，温度相对鼓风曝气的温度低的很多，不会对水温和微生物产生影响，我们选用的风压为10米的风机所排出的温度达到110℃(一般风压的风机温度也可达到60～70℃)，夏季能把废水温度加热到43℃，严重影响好氧微生物的生存与活性。
(5)HCR技术可以通过调节循环泵的水量或数量调节氧的供应量，基本不受池体或池内设施的影响，与鼓风曝气相比，更灵活。鼓风曝气一旦投入使用，供氧量就会受到风机风量与曝气器的限制。
2.2改进的HCR工艺流程
鉴于现有氧化池的微孔曝气器的数量一定，再增加曝气风机，将会损坏膜片，且阻力损失增大很多，得不偿失。若同时增加风机与曝气器，安装周期较长，且需停止运行，对企业及周围环境都将产生影响。为此，我们选择HCR技术，进行改造，目的是既不停止运行，又能提高供气量，同时还能起到降温的作用。为将积累的经验应用于改造中，我们将1#、2#氧化池串联，借助2#氧化池内溶解氧较低，属兼氧环境，达到降低色度的目的。改进后的工艺流程如下：

2.3 HCR参数的确定
按照我们用统计法分析出的结论，即去除1kgCOD需曝气用电1度，处理水量按12000吨/天，进水COD 2500mg/l，处理后达到500mg/l以下计算，则每天需消耗的实际电量为，12000*(2500-500)/1000*1=24000度，减去现有的15000度/天，实际需增加的电耗为9000度，即每小时增加375kw，取电机的功率因子为0.7，则运行的装机功率为375/0.7=535KW。因此确定增加10台55kw的离心水泵。
2.4 运行调试
2004年1月完成安装，2、3月调试，现出水COD已稳定降到500mg/l以内，各工序连续7天的COD运行记录如下：(平均处理水量10798m3/d，电耗23400度/天)

结合监测数据归纳如下：
(1)HCR工艺在停留时间较短(9h)的情况下，其COD的去处效率较高，平均达44%以上，总的去除率达到81%。但出水中的色度仍较高，仍在300～400倍之间，多呈红棕色。说明好氧处理工艺即使有很高的COD去除率，对有些染料的发色基团仍不能破坏、降解，尤其是一些红色染料。

新增的射流曝器装置
(2)循环泵的选型与安装位置对吸气量至关重要，选型不好，易造成叶轮堵塞，增大劳动强度。若泵的吸水口与射流器的喷射口距离较近，会因吸入的废水中含有大量空气，形成气蚀，导致水量减少，影响吸气量，因此循环泵的吸水口要尽量远离喷射口。(见上图)
(3)改进后的COD 去处总量、耗电量与设计依据基本相符。
(4)经监测的单个射流器的吸气量在215～297m3/h之间(射流器的吸气量与安装位置、水深有关)，形成的气泡均匀、细小，充分体现其氧的利用率高的特点。HCR工艺投入使用后，各氧化池的DO很快得到提高，微生物的数量和活性也得到明显改善，从运行数据能得到充分验证。(见下图)

射流曝气效果
(5)使用HCR技术，泡沫问题非常严重，我们采用两种措施加以克服，其一，从生产过程中控制表面活性剂的用量和改用低泡型助剂，效果明显，使得泡沫由初期的到处漫流降到池体护高以内。其二，疏导。由于配水池的池面较小，经适当封闭后，留部分地方敞口，将泡沫引出。
(6)治污与制污匹配。生产过程中引进环保工艺，使用可生化降解的助剂，减少不可生化降解物品的用量，清浊分流，单独处理，从根源上减少污染总负荷。
3 结论
采用HCR技术完善印染污水处理工艺，提高充氧能力和氧的利用率在技术上是可行的，运行管理上是可靠的。同时由于该技术结构简单，设计灵活，可适用于多种池型的设计与改进。该技术同样适用于因产品结构调整，污染负荷增高，处理设施不稳定达标情况下好氧工艺的强化。若将该技术与厌氧水解结合在一起处理印染废水，不仅能进一步提高COD的总去除率，对色度的去处也十分有效。HCR技术是一种值得推广应用的好氧生物处理技术。