混凝-生物AO工艺处理染整废水的实验研究[开题报告].doc

1、 1 毕业论文 开题报告 环境工程 混凝 -生物 AO 工艺处理染整废水的实验研究 一、选题的背景、意义 在纺织工业中会产生各种废水，其中以印染废水污染较为严重，其排放量约占工业废水总排放量的 1 10，我国每年约有 6 7 亿 t 印染废水排入水环境中，是当前最主要的水体污染源之一，因此印染废水的综合治理已成为一个迫切需要解决的问题 【 1】 。 印染废水主要由退浆废水、煮练废水、漂白废水、丝光废水、染色废水和印花废水等组成，其特点是成分复杂，色度高，有毒物质多，属于含有一定量有毒物质的有机废水，主要含有残留染料、印染助剂、酸碱调节剂 和一些重金属离子，化学需氧量 (COD)较高，而生化需氧

2、量 (BOD)相对较小，可生化性差，是当前国内外公认的较难处理的工业废水之一。印染废水处理方法大致可分为生物法、化学法、物理化学法 3 大类，但由于印染废水成分复杂，单一处理方法往往不能达到理想的处理效果，在实际应用中大多采用几种方法的组合来完成对印染废水的彻底处理 【 2】 。据资料统计，我国每年印染废水排放量占总工业废水排放量的 35，是工业废水排放大户，据不完全统计，全国印染废水每人排放量为 300 400 万。印染废水具有水营大、有机污染物含量高、悬浮物含量高、 色度深、碱性大、水质变化大等特点，已成为危害最大的难以治理的重要污染源。 在我国工业废水中，纺织印染行业排放的印染废水是我国

3、工业系统中重点污染源之一，据国家环保总局统计，印染行业排放的印染废水总量位于全国各工业部门排放总量的第五位 【 3】 。印染废水有机污染物浓度高、成分复杂、色度深、水质变化大，是一类较难处理的工业废水。尤其 PVA 浆料、人造丝皂化物以及大量新型助剂的广泛应用，是使大量难降解的有机化合物进入废水，若这些废水不经处理排入水体后，会造成诸如以上所述的严重的环境问题 【 4】 。 本文采用的是混凝 -生物 AO 工艺处理染整废水。混凝 -生物 AO 组合工艺进行处理具有较高的处理效率。废水经混凝 -生物 AO 组合工艺处理后，运行稳定，各项指标均能达标排放。因此，使用该方法处理纺织印染废水是一种较理

4、想的选择。 二、相关研究的最新成果及动态 2 印染废水的处理有很多方法，对于不同的纺织印染废水应采取不同的方法，下面就各类方法的最新研究成果叙述如下。 1 物理化学法 1.1 吸附法 在物理化学法中，应用最多的是吸附法。这种方法是指利用活性炭、硅藻土等多孔性固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而除去污染物的方法。目前工 业上常用的吸附剂主要有活性炭吸附剂、天然矿物吸附剂（活性白土、漂白土、硅藻土等）、硅胶、活性氧化铝、沸石分子筛、吸附树脂和腐植酸类吸附剂等。其中活性炭吸附剂具有较大的比表面积，吸附容量大，性能稳定，抗腐蚀，解吸容易，可吸附解吸多次反复使用，是目前被广泛应用并研究得

5、较为透彻的一种固体吸附剂，但它不能去除水中的胶体和疏水性染料，并且它只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能，并且处理费用较高，具有一定的局限性。因此，选择使用高效率低成本的吸附材料是目前一直关注的问题。谭力红等已 利用炭黑、粉煤灰作为吸附剂对印染废水进行处理，可使废水 COD 和色度达到排放要求 5，并且吸附剂炭黑、粉煤灰取自工厂废弃物，成本显然比活性炭低，并且同样可取得一定的脱色效果。 1.2混凝法 纺织染整废水的混凝处理是以胶体化学的理论为依据的，利用该方法可去除水中的微小悬浮固体和胶体杂质。该方法是向废水中投放化学混凝剂，通过与水中的胶体进行压缩双电层

6、、吸附架桥以及网捕作用，使废水中的某些污染物由溶解状态或胶体状态变为凝胶状态，沉淀去除生成的粗大絮凝体，从而达到净水脱色的目的。常见的混凝剂有无机盐类混凝剂（铝盐、 铁盐）和高分子混凝剂（聚合氯化铝、聚合硫酸铁） 6。硫酸铝混凝剂混凝效果较好，使用方便，但是铝对人体有毒害作用，为减少铝盐混凝剂对出水中铝的残留，可用无铝混凝剂替代和用复合的方法等降低铝盐的用量。选择合适的混凝剂，可使纺织染整废水大幅脱色， COD 和 BOD5 值大幅降低，提高废水的可生化性。因此，选择适当的混凝剂对于废水处理的效果具有很重要的意义。 目前，强化混凝技术已广泛应用于工业废水的处理，特别是在化工废水、染整废水的预处

7、理中更为普遍。强化混凝技术是通过提高混凝剂的投加量来实现提高有机物去除率的工艺过程。 阮湘元等用 PAC、 PAM 预处理富含有机染料的染整废水，联合氧化絮凝床，出水可达工业污水排放标准 7。 混凝法的主要优点是工艺流程简单，操作管理方便，设备投资少，占地面积小，对疏水性染料3 脱色效率高；缺点是运行费用较高，需随水质变化而改变投料条件，对亲水性染料的脱色效率低，泥渣量多且脱水困难。 1.3膜分离法 膜分离法是利用天然或人工合成膜以外界能量或化学位差作推动力对水溶液中某些物质进行分离、分级、提纯和富集的方法的统称。分离膜是一种特殊的、具有选择性透过功能的薄层物质，它能使流体内的一种或几种物质透

8、过，而 其它物质不透过，从而达到浓缩和分离纯化的目的。目前研究用于印染废水处理的主要是压力推动膜分离技术，包括反渗透 (RO)、超滤 (UF)、纳滤 (NF)等。反渗透是一种借助压力促使水分子反向渗透，以浓缩溶液或废水的方法。近年来反渗透技术的发展非常迅速，已广泛用于海水的淡化、除盐和制取纯水等，还能用以去除水中的细菌和病毒。超滤法目前主要用于分离有机的溶解物，如淀粉、蛋白质、树胶等。超滤法所需的压力一般为 0.1-0.7MPa6。纳滤是介于超滤与反渗透之间的一种新型膜分离技术，其截留分子量在 200-2000 的范围内， 孔径 为几纳米。在印染废水处理方面，对含有直接染料和活性染料等的水溶性

9、染料，常用纳滤膜进行分离处理。 膜分离法处理是一种新型分离技术，具有分离效率高、能耗低、工艺简单、操作方便、过程易控制、节约能源等方面的特点，使其在染整废水处理方面的应用具有很大的潜力。但我国膜技术的应用与世界先进水平尚有较大差距，急需开发合适的高效分离膜和大型组器，在应用中还应着重解决膜污染与清晰等有关问题 8。 2 化学法 2.1氧化法 染整废水脱色是去除废水中残留的染料、悬浮物、浆料和助剂等显色物质，处理方法主要有物理、生化和化学 脱色等方法。在各种处理方法中，氧化法是染整废水脱色较为成熟的方法。它是利用各种氧化剂将染料分子中发色基团的不饱和键断开，形成分子质量较小的有机物或无机物，从而

10、使燃料失去发色能力。常用的氧化剂有臭氧、氯氧化剂和芬顿试剂等。臭氧是良好的氧化剂，对水溶性染料废水的脱色效率很高，但对其它以悬浮状态存在于废水中的还原染料、硫化染料和涂料的脱色效果较差 9。臭氧氧化技术对污染物的降解效率高，无二次污染，在染整废水的处理中有着广阔的应用前景。 芬顿试剂作为一种强氧化剂特别适用于难生物降解处理和一般化学氧化难以奏效的有机 废水4 氧化处理，比如处理垃圾渗滤液、氯酚类污染物等。单用芬顿试剂处理这种废水成本较高，一般多联用其它处理方法，以降低处理成本和提高氧化脱色效率。文献 10研究了芬顿氧化法对纺织废水的处理效果，处理后 COD 和色度的去除率均达到排放标准，且该法

11、处理成本低，操作简便。 2.2电化学法 电化学法是通过电极反应使废水得到净化，实质上是利用直流电进行溶液氧化还原反应，污水中的污染物在阳极被氧化，在阴极被还原或者与电极反应产物作用，转化为无害成分被分离除去。它是一种简单、经济、有效的方法 11。利用电解法可以去除各种离 子状态的污染物，如 CN-、 AsO2-、Cr2+、 Cd2+、 Pb2+、 Hg2+等，以及个各种无机和有机好氧物质，如硫化物、氨、酚、油和有色物质等。电化学方法可分为 :内电解法、电絮凝和电气浮法、电氧化学。其中最广泛应用的内电解法是铁屑法，即将含碳铁屑浸于电解质溶液中，形成无数个微小的 Fe-C 原电池，阳极生成 Fe2

12、+，阴极产生OH-及新生态 H，具有较高的化学活性，与染料发生氧化、还原、吸附、絮凝等作用，从而破坏染料 发色结构。此方法所使用的铁屑价格低廉，具有高效、设备简单、投资费用低等特点，且能明显提高废水的可生化 性，是一种良好的高色度染料废水的预处理方法，具有一定的推广价值。 电化学法目前的研究主要集中在电极材料的选择以及电化学氧化过程的控制技术上。 3 生化处理法 3 1好氧生物法 好氧生物处理法是在有氧情况下，把废水中的有机物通过活性污泥吸附、氧化、还原、合成过程，氧化成简单无机物。传统的好氧法有活性污泥法、生物膜法等，对染料工业废水 BOD 去除效果明显， 但对色度的去除率不太理想，并且耗能

13、较多，污泥产量也较大，给后续处理带来困难。 3 2厌氧生物法 厌氧法是在厌氧条件下，通过厌氧微生物对有机物进行酸性和碱性发酵 的代谢过程。使之转化为低级脂肪酸、醇等而后在甲烷细菌作用下转化为甲烷和 CO，。该方法能耗降低，污泥生成量小，同时厌氧产生的甲烷气体提供了新的能源，方便后续处理，有较广泛。 生物处理法是利用微生物的生物化学作用降解有机物 12，这种方法具有处理费用低，运行较稳定等优点。常用的染整废水生物处理方法主要有 :好氧处理、厌氧处理和厌氧 -好氧组合处理法。 好氧生物处理是在有氧条件下，利用好氧微生物的作用去除染料废水中的有机物，主要以传统5 的活性污泥法、生物接触氧化法和塔式生

14、物滤池法为主。采用好氧处理法能够获得较好的 BOD 处理效果，但 COD、色度去除率不理想，尤其是 PVA 等化学浆料、表面活性剂、溶剂的广泛使用，使出 水水质难以达到排放标准。的应用前景。但是，厌氧法代谢速度慢，停留时间长，容器体积大。 3.3 AO工艺 厌氧 -好氧处理工艺能在一定程度上弥补好氧工艺的不足。难降解染料分子及其助剂在厌氧菌的作用下水解、酸化而分解成小分子有机物，接着在好氧菌的作用下，将其分解为无机小分子，从而达到净化水质的目的。纺织染整废水经厌氧 -好氧处理后可以达标排放。通过对厌氧 -好氧联用工艺和单独好氧工艺处理染整废水的特点进行研究后，发现染料 脱色主要发生在厌氧阶段，

15、经过厌氧处理， BOD/COD 值从 0.15 提高到 0.3714。 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标 1 研究内容 ：本课题主要通过 采用 混凝 -生物 AO组合工艺 处理 纺织印染厂排放的印染废水。 2 研究方法和技术路线： 印染废水成分复杂、 污染物浓度高、 可生化性差 ,废水中含有活性染料、 还原染料、 直接染料等多种染料及助剂 ,其 pH 值基本为为 12 14、 水温为 40 左右 ,为保证进水水质稳定 ,中试采用延时继电器控制提升泵每隔 1 h 采水 1 次 ,其综合水质基本如下 : COD、 BOD5、 SS 分别为 ( 1 000 1

16、600)、 (300 500)、 (150 200) mg/L,色度为 300 700 倍。 （ 1）因该废水含有的多种染料及化工助剂， 易造成后续微生物中毒， 不利于生化系统的运行，故应在生化系统前通过混凝沉淀系统， 将其除去或降低其毒性。本工艺通过投加 PFS混凝药剂使废水中的染料 (阴离子为主 )等大分子有机物质与 Fe3+发生反应而得以去除，其他部分化学物质也能在混凝沉淀过程中得以去除， 从而降低水的色度、 CODCr值和对后续生 化系统的冲击和毒害作用，提高废水的可生化性。 （ 2）生化处理段采用了 UASB+ 生物接触氧化工艺。 （ 3）利用 UASB工艺可以降低废水中一定量的 B

17、OD以及 COD，难降解染料分子及其助剂在厌氧菌的作用下水解、酸化而分解成小分子有机物。 （ 4）生物接触氧化由氧化池、 填料、 布水装置和曝气系统四部分组成，运行时填料全部浸6 没在污水中，通过鼓风机向水体充氧，生物膜绝大部分附着在填料上。在有氧条件下，污水层内有机物不断被膜中微生物吸附、 氧化分解而达到处理污水中有机物的目的。 预期目标：出水的 COD、色度和 pH分别为 70 90 mg/L、 低于 20倍、 6 9,达到纺织染整工业水污染物排放标准 ( G B4287 1992)的一级标准。 3研究难点： 纺织染整行业排放的印染废水水量较大，出水不稳定，水质变化也较大，且所含污染物成分

18、较为复杂， CODcr、 BOD5含量较高。染料通常是人工合成的，具有复杂的芳香分子结构，染料分子稳定，很难被生物降解。因此，处理难度较大。 四、论文详细工作进度和安排 2010.11.19-2011.3.9 完成开题报告并进行开 题答辩 ； 2011.3.9-2011.3.11 编写毕业设计方案 ， 做好 实验 所需前期准备工作 ； 2011.3.11-2011.4.10 完成实验 2011.5.1-2011.5.16 毕业设计初稿撰写、修改及定稿 ； 2011.5.16-2011.5.20 论文 ppt 制作、参加设计答辩，提交与毕业设计相关的其它材料 。 五、主要参考文献 1 王春英 .

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