环境工程结课论文-生物处理Fenton氧化法接触氧化SBR工艺.docx

环境工程设计结课论文学 院资源与材料学院专 业环境工程班级学号学生姓名指导教师2017年01月01日摘 要本篇论文主要是针对污水处理中造纸、畜禽、制革印染纺织、饮料废水和大气处理中的炼钢废气五个行业的废水废气进行分析，列举废水废气的特点，每种行业分别列举了二至三种治理工艺，包括改进工艺，并进行比较分析，通过对各个工艺的流程复杂程度、经济性等方面的比较，得出治理每种废水废气的最优工艺。 关键词： 生物处理 Fenton氧化法 接触氧化 SBR工艺目录一、造纸废水11.1造纸废水产生途径11.2造纸废水特点11.3基本处理方法21.3.1物理化学法21.3.2生物处理法31.4工艺介绍41.4.1斜网混凝沉淀二段A/O组合工艺41.4.2高温厌氧流化床SBR工艺处理造纸废水工艺设计51.4.3混凝-Fenton氧化絮凝法处理造纸废水研究6二、畜禽废水82.1畜禽废水产生途径82.2畜禽废水特点82.3基本处理方法82.3.1物理处理法92.3.2化学方法102.3.3生物方法111.4工艺介绍13三、 印染纺织废水153.1印染纺织废水产生途径153.2印染纺织废水特点153.3基本处理方法163.3.1物理法163.3.2高级氧化法183.3.3生物法193.3.4联用技术203.4工艺介绍21四、饮料废水244.1饮料废水特点及产生途径244.2本处理方法254.3工艺介绍254.3.1改良的序批式活性污泥（MSBR）工艺：254.3.2升流式厌氧污泥床（UASB）与间歇式活性污泥法（SBR）联用的处理工艺：264.3.3厌氧-好氧组合处理工艺：27五、炼钢废气295.1炼钢废气特点295.2治理工艺及比较295.2.1水幕除尘系统295.2.2高效柔性除尘305.2.3湿式喷淋洗涤塔305.3结论312一、造纸废水1.1造纸废水产生途径造纸废水主要来自造纸工业生产中的制浆和抄纸两个生产过程。制浆是把植物原料中的纤维分离出来，制成浆料，再经漂白，这个过程会产生大量的造纸废水；抄纸是把浆料稀释、成型、压榨、烘干，制成纸张，这个过程也容易产生造纸废水。制浆产生的造纸废水，污染最为严重。洗浆时排出废水呈黑褐色，称为黑水，黑水中污染物浓度很高，BOD高达5-40g/L，含有大量纤维、无机盐和色素。漂白工序排出的造纸废水也含有大量的酸碱物质。抄纸机排出的造纸废水，称为白水，其中含有大量纤维和在生产过程中添加的填料和胶料。1.2造纸废水特点由于造纸原材料和生产工艺的特殊性,造纸废水的水质、水量也有其特点即排放量大,成分复杂,污染物浓度高,波动范围宽,可生化性差。所以了解这些特点对选择造纸废水处理工艺,具有指导意义。（1）废水流量大,负荷波动大目前,我国部分技术和设备相对落后的中小造纸企业,吨纸耗水量高达30-60m3,而对于大型造纸企业,由于全面推行清洁生产,吨纸耗水量已削减到10-20m3。但相对于其它行业,造纸工业的废水排放量仍然名列前茅。同时,由于造纸企业的生产工况不稳定,在检修或洗机时,废水排放流量波动幅度大,最大排放水量可达正常排放水量的2倍以上。（2）污染物浓度高造纸废水含有大量的原料溶出物和化学添加剂,其CODcr高达5000mg/l以上,浓度高达2000mg/l以上。废水污染物浓度提高,致使废水治理难度和单位处理成本均相应提高。同时,在纸机检修初期和后期,所排废水的污染物浓度波动较大,CODcr浓度波动范围可达进水浓度的1/4-1/3。（3）难降解有机物成分多,可生化性差造纸使用的原材料均为木质素、纤维素类等难以生化降解的物质,其溶出物进入废水,使造纸废水的BOD/COD值在0.2-0.4之间,可生化性较差。经处理的废水即使BOD5降到10mg/L以下,仍高达200mg/L以上,色度很高。（4）废水成分复杂造纸原材料具有多样性,并且采用种类繁多的化学添加剂,致使造纸车间排出的废水成分复杂,甚至含有硫化物、油墨、絮凝剂、消泡剂等对生化处理不利的化学品。1.3基本处理方法造纸废水处理通常采用传统处理工艺，大部分造纸企业采用单一的单元处理工艺或简单的组合工艺处理车间排出的废水。单元处理包括物理化学法和生物处理法,常用的物理化学法有机械过滤法、混凝沉淀法、气浮法、吸附法、膜分离法等，常用的生物处理方法有工艺、工艺、工艺、好氧活性污泥法、工艺、工艺、工艺等。1.3.1物理化学法沉淀法沉淀法利用废水中悬浮物质密度大于废水密度的特点,借助重力作用，将悬浮物从废水中沉淀下来,使其与水分离。重力沉降分为四种类型，即离散粒子沉降、絮凝粒子沉降、区域沉降和压缩沉降。在常规沉淀池中，上部发生离散离子沉降和絮凝粒子沉降,下部发生区域沉降,底部发生压缩沉降。在造纸废水处理上沉淀法应用广泛,造纸废水SS高达5000-6000mg/L，沉淀法对SS的去除率可达80%-90%。 气浮法气浮是使空气在一定压力的作用下溶解于水中,再经过减压释放形成极微小的气泡,使其与处理水混合,微小气泡粘附于纤维和细小填料上,一起上浮到水面并被去除的方法。传统加压溶气气浮法的溶气含量不高、停留时间长、池容积大、表面负荷和容积负荷低。我国于90年代初开发出高效浅层气浮法,用空气溶解管代替溶气水罐,减压释放的微小气泡直径为10-20m（传统气浮法为08-100m）,气浮过程中槽内水没有横向流动,缩短了处理水在槽内停留时间,由普通气浮法30-40min缩短为3-5m，有效水深由2.0m减少到0.6m。气浮主要用于造纸车间的白水回收,而在造纸废水处理中,由于其运行费用高,耐冲击负荷较差,应用相对较少。混凝法高分子物质（如三价铝盐或铁盐）可被胶体微粒强烈吸附）一端被某一胶粒吸附，另一端被其它胶粒吸附，在相距较远的两粒子之间进行吸附搭桥，使颗粒逐渐变大,形成肉眼可见的粗大絮凝体。这种通过高分子物质吸附搭桥而使颗粒相互粘结的过程，称为絮凝。絮凝所形成的矾花具有吸附功能，可去除少量水溶性有机物。在造纸废水处理中,几乎90%以上的混凝沉淀均用作生物处理的预处理，其SS去除率高达90%以上,去除率可达50%-60%。在废水混凝处理中,先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性,使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成容易分离的絮凝体。混凝法适用性强,基建投资低,管理简单,运行稳定,处理效率高,是造纸废水处理的常用方法。在混凝法处理中，混凝剂的选择十分重要，造纸废水一般使用聚合氯化铝（PAC）、精制硫酸铝、硫酸亚铁、聚丙烯酰胺（PAM）分别处理或使用聚合氯化铝与PAM联合处理,其中以使用聚合氯化铝与联合处理效果较好，不需调节废水值，适宜的聚合氯化铝投加量为40mg/L，PAM投加量为1mg/L，CODcr去除率为40%-60%，SS去除率达80%-90%。膜分离法膜分离是用特殊的薄膜对水中污染物进行选择性分离,从而使废水得到净化的技术。膜分离法主要包括电渗析、反渗透、超滤等。随着膜材料和技术的发展、高效膜组件的出现、膜制造成本的降低,膜分离技术的应用领域不断扩大。在制浆造纸废水处理中,应用较多的是反渗透法和超滤法。在我国造纸废水回用处理中,反渗透及超滤法有广阔的应用前景。1.3.2生物处理法废水生物处理是利用微生物的新陈代谢,使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物降解为无害稳定的物质,从而使废水得到净化的方法。造纸废水含有大量有机物质,经过前段物化处理去除后,废水的可生化性较好，利用生物法进行二级处理,可有效去除COD、BOD，并兼有去除、脱色、除臭等作用。根据参与作用的微生物种类和供氧情况,生物法可分为好氧处理、厌氧处理及好氧、厌氧组合处理。1.4工艺介绍1.4.1斜网混凝沉淀二段A/O组合工艺该工程重点是去除废水中的CODcr、BOD、SS、NH4-N和TP，使出水达标排放。根据制浆造纸废水的水质特性，废水接近中性，无需调节，但在车间停机检修期间，短时间内（约1-2小时）有大量的碱性废水排出，需有事故应急措施。纸浆造纸废水气和含量不足，需另外补充N、P，故此不再对NH4-N和TP去除做详细介绍。对于SS及有机物的去除，采用物化与两段生化相结合的处理工艺,己在几座造纸废水处理工程中成功应用，对同类型造纸废水处理具有借鉴价值。由于在造纸废水中,大部分有机物呈纤维颗粒状态存在,SS达3500mg/L,其中含有可回收利用的较长的纤维和不可再生利用的短纤维及无机悬浮物,故先采用斜网回收大部分较长纤维,然后采用混凝沉淀去除不可再生悬浮物和生化系统的剩余污泥,使SS绝大部分被去除。经物化处理后,由于大部分不溶性有机物被去除,BOD/COD比值提高,为后续二段生化处理创造了有利条件。经物化处理后,废水中有机物浓度仍然较高,且大部分以溶解状态存在,采用两段A/O系统进行生化处理。两段A/O一方面通过污泥回流维持好氧池（O池）中活性污泥量的稳定,另一方面使不同的菌种适应不同的有机污染物浓度,将高负荷菌群与低负荷菌群分开,以达到分段驯化、分段培养和分段处理的效果,使出水稳定达标排放。废水处理过程所产生的污泥主要是混凝沉淀后的物化污泥,其次是部分剩余生化污泥。将生化污泥回流至A/O池,而将剩余污泥回流至混凝反应池,与物化污泥混合。利用剩余活性污泥的生物絮凝作用,减少絮凝剂的投加量。物化污泥和剩余污泥排入污泥贮池,在污泥贮池中投加絮凝剂PAM, 进行污泥调理,增加混合污泥的絮体颗粒,提高脱水效率。调理后的污泥由泵输送到带式压滤机脱水。造纸废水污泥采用带式压滤机进行污泥脱水,滤液可以回流到预处理工段重新处理,可不间断连续工作,脱水效率高、噪音小、节能、附属设备少、操作管理维护方便。脱水后的干污泥含水率为80%以下,可运弃掩埋,或者掺入煤渣中制作煤渣砖等建筑材料。斜网混凝沉淀二段A/O组合工艺的流程图如下图1：图1 斜网混凝沉淀二段A/O组合工艺流程图1.4.2高温厌氧流化床SBR工艺处理造纸废水工艺设计针对蒸球洗水有机物浓度极高、含量高、并且含有大量难降解的高分子有机物、可生化性较差本项目的特点，本设计对其的处理工艺主要是“絮凝气浮高温厌氧流化床”，首先通过絮凝气浮,去除木质素、纤维素等悬浮物和难降解物质,然后泵入高温厌氧流化床生化降解,在大幅度削减有机物浓度的同时提高废水的可生化性。出水流入沉淀池沉淀后进入中段水平衡池与中段水混合，此时,经处理过的蒸球洗水各项污染指标已和中段水接近,故考虑将其与中段水混合后一并作进一步处理。本设计最终确定的中段水处理工艺主要是“絮凝气浮+SBR”工艺，先通过絮凝气浮去除水中的纤维素等悬浮物，然后进入SBR池去除有机物。具体工艺流程如图2。图2 高温厌氧流化床SBR工艺处理造纸废水工艺流程图1.4.3混凝-Fenton氧化絮凝法处理造纸废水研究造纸混合废水中含有的木质素、纤维素均属难降解物质，而且，其中含有的氯代有机物主要来自纸浆漂白工段，是强烈的三致物质(致癌、致畸、致突变)，对生物具有很强的毒性抑制作用，使得该造纸混合废水可生化性非常低，用常规生物处理方法很难收到理想的处理效果。高级氧化技术是一类处理高浓度，难降解废水的新技术。其中的Fenton氧化法因具有氧化能力强、选择性小、反应速率常数大、处理效率高，不产生二次污染、容易控制，操作灵活等特点而倍受人们青睐。研究发现，木质素大分子在水溶液中的稳定性随溶液的pH变化而变化。在室温 28，pH为 7 时，可以测得经过纯化处理的木质素的电位在-15.0-16.7mV之间。此时胶粒之间因静电斥力的作用较稳定。当用酸调节pH值时，随溶液pH值降低，相应的电位逐渐减小，木质素脱稳且慢慢凝聚，逐步形成颗粒较大的絮体而沉淀析出。同时，木质素因-COO-、-O-等基团与H+结合，水溶性降低而析出。如果添加混凝剂，除了有压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥和沉淀网捕等作用外，还由于木质素分子中的活性基团络合、鳌合的作用。从而可以去除水中的胶体颗粒和部分溶解性物质。由此，决定在 Fenton 氧化处理前面加上混凝于处理，强化混凝过程，把污染物浓度减低到 Fenton 氧化法适宜的浓度范围内，减轻后续处理单元的负荷，以提高处理效率，降低运行成本。由于Fenton氧化法自身的特点，其出水中含有大量的Fe3+，使Fenton氧化处理后出水呈现淡黄色，影响观感，而且，出水pH值为酸性，要达标排放，必须进行进一步的处理。众所周知，Fe3+在中碱性环境中会发生水解，生成的Fe(OH)3胶体有絮凝作用。为充分利用Fe3+的这一特性，决定在后处理单元中采用混凝沉淀技术，这样既可节省絮凝药剂，降低运行成本，又可同时去除废水中的Fe3+，进一步去除色度。而且，絮凝沉淀过程中，絮体会吸附水中的污染物，通过沉淀加以去除，从而进一步去除COD，提高整个工艺的COD去除率。处理工艺流程如图3所示。图3 混凝-Fenton氧化絮凝法处理造纸废水工艺流程二、畜禽废水2.1畜禽废水产生途径近年来，随着人民生活水平的提高，对畜禽产品需求的增加，以及我国农业产业化信息化的推进和农业结构层次的调整，集约化、规模化畜禽养殖业大范围发展，已成为我国农村经济的重要组成部分，同时带来的环境污染问题也日渐严重，它不仅制约农村经济社会可持续发展、影响国家经济发展，而且还危及国家乃至世界的生态安全。畜禽养殖废水主要由动物粪便排泄物、尿液、饲料残渣、圈舍冲洗水组成，其中尿液及冲洗水占绝大部分。未经处理的养殖废水含有大量有机污染物以及氮、磷等营养物质，排放至河流、湖泊中，引起水体富营养化，出现赤潮等污染现象。在经济高速发展的今天，规模化养殖场数量逐年增加，给环境造成压力越来越大，很多地区已出现严重污染，危及到经济发展及人民生活环境。2.2畜禽废水特点畜禽废水是具有以下特点的有机废水：排量大、废水温度低、氮和磷含量高、有机物含量高、纤维含量高、悬浮物含量高、废水中固液两相混杂、固体物体积较小很难进行分离等。再加上规模养殖场冲洗时间较为集中，导致污水处理过程无法连续进行。废水中氨氮、总磷、CODcr指标严重超标，且不易除去，致使很多处理工艺投资和运行费用过高。尤其是因环境污染等原因引起的自然无规律变化风险压力下和改革开放以后的市场经济竞争中，这种微利的养殖业很难投入大量资金进行排放废水的处理，使得我国的养殖场废水整体处理率和处理水平较低，未达标即排放。2.3基本处理方法因此，研究开发高效、低成本、无害化、资源化利用的畜禽废水处理技术非常必要，而且能够与养殖业有机结合的生态处理更是值得研发和推广的，在经济效益得到保证的同时实现社会效益和环境效益。规模养猪废水等有机废水的处理方法有物理法、化学法、生物法。每种方法都有其优点与不足，所以实际研究与生产过程中多采用几种方法的联合，以提高处理效率。2.3.1物理处理法（1）沉淀法a. 自然沉淀。自然沉降多是应用于废水处理的第一步。靠废水中固体颗粒的自身重力沉淀于沉淀池底部，取上清液用做后续处理。目前，我国采用 SBR 工艺的污水处理厂，第一道工序基本是沉降池，污水排进沉降池中静置一段时间（按需设定时间）后，通过排泥管道除去沉淀物，再将上层污水排进下一道工序处理一段时间（按需设定时间），如此依次排入每一道工序进行处理，来完成SBR处理污水的整个过程。b. 絮凝沉淀絮凝法是一种应用较为广泛的水处理技术，分为物理絮凝法和化学絮凝法。化学絮凝法较物理法处理效果更好，应用更广泛。絮凝剂主要包括无机絮凝剂、有机絮凝剂和生物絮凝剂。在处理高浓度有机废水时，无机絮凝剂（铁盐、铝盐等絮凝剂）即使在助凝剂、吸附剂配合下，其处理效果也不理想。一般认为有机絮凝剂的处理效果较好，但也因不同的操作条件及絮凝剂类型等因素，而影响出水水质。同时有机絮凝剂毒性大、价格高，不能广泛应用。生物絮凝剂作为新型产物，可以降低二次污染等环境安全问题，但也有培养困难、工业化难度大等问题。经在土壤中分离出的3种高絮凝活性的菌株，将其两两复配形成复合型生物絮凝剂，同时研究了添加助凝剂的情况，结果显示生物絮凝剂比无机、有机絮凝剂效果更好。在实际研究中，多是采用两种或三种絮凝剂配合使用效果更佳。有机与无机絮凝剂的复配处理污水应用较普遍，处理水的种类较多，包括印染废水、稀油二元复合驱采出水、油田废弃钻井液等。生物絮凝剂与化学絮凝剂的复合研究则刚刚起步。信欣等将生物絮凝剂 MBF-28分别与化学絮凝剂 PAC 和 PAM 复配处理景观水体。事实证明，生物絮凝剂更有发展优势，既能够满足人们对环保的要求，又能达到理想处理效果，是一种环境友好型新型处理技术。c. 吸附法 吸附法是常用物理法处理废水中的一种。主要是通过吸附剂与废水接触，将废水中的污染物质吸附带走。常用吸附剂主要包括可再生和不可再生吸附剂两种。活性炭、离子交换树脂等为可再生吸附剂；天然矿物（硅藻土、膨润土等）、工业废料（粉煤灰、煤渣等）、天然废料（铁屑、木屑等）为不可再生吸附剂。实际生活中更提倡用可再生吸附剂。活性炭的物理吸附、化学吸附及氧化还原作用，使其在处理含有毒有害物质的废水中发挥重要作用。活性炭法占地少、投资小、处理效果好，但吸附速率较慢，吸附容量较小，再生程序繁琐，不适合处理污染物浓度较大的废水，其较小的应用范围限制了活性炭法的进一步研究。有学者对活性炭的添加量及其作用时间、温度、p H等进行研究，得知以上因素都会影响活性炭对畜禽废水CODcr 的去除率。研究表明在其处理的废水系统中投入活性炭为1.5g时，CODcr去除率最大，为去除效果顶峰，投入量较少时去除率随投入量增加而增加、投入量继续增大去除率则略有下降；随接触时间延长去除率增大，直至去除率达到平衡，接触时间也达到最佳值；随pH增加去除率逐渐下降；获得最适吸附温度为65。沸石在处理各种废水中占有一席之地。曾研究过天然沸石粒度、投加量及震荡时间等对其吸附氨氮的影响。由于天然沸石可再回收利用，很多学者将其改进处理废水中甲醛、磷、氮、痕量放射性核素及铅、铜等重金属元素。d. 膜法 膜分离水处理技术是近年新兴的处理手段，包括超滤、反渗透和电渗析等方法。膜分离方法可常温操作、占地少、能耗低和操作方便等优点，已逐渐应用在高浓度废水处理过程中利用超滤膜处理水库水、河水等，去除水中浊度及有机物。反渗透技术应用范围较广，如海水淡化、炼油废水、维生素 C 凝结水。电渗析法不仅可以处理污水，还有学者运用电渗析回收废水中的酸和铁。研究与生产中将不同的膜法联用是较为普遍的。超滤与反渗透的联合应用处理微污染水源水、电厂循环排污水、工业给水苦咸水的淡化等，获得理想效果。2.3.2化学方法高浓度有机废水化学处理方法主要有电絮凝法、臭氧化技术（O3/H2O2法）、声化学氧化法、微电解技术、超临界氧化（SCWO）等。但是化学处理方法成本较高，且具有带来二次污染的可能性，提高了化学法处理废水的局限性。电凝聚法是电化学方法的一种，通过电极氧化产生羟基自由基、次氯酸根离子等氧化性较强的氧化剂，进而氧化废水中有毒难降解污染物，提高废水的可生化性。Chen等（2004）应用电凝聚法处理印染废水，研究结果表明，投加 40 mg/L 的聚合氯化铝可提高处理效率。92.5 A/m2左右的电流密度时，COD 去除率为 51%。马生明等（2012）通过此法处理含苯并三唑废水，通过对实验模拟废水及实际废水的处理，获得较优处理条件。臭氧化技术是通过产生大量羟基自由基对有机污染物进行氧化。此技术反应完全且快速，提高高浓度难生化降解废水的可生化性，有催化臭氧氧化技术、超声强化臭氧氧化技术、臭氧/活性炭/紫外光协同处理技术等类型。Chedly 等（2007）对臭氧氧化垃圾渗滤液的研究表明，臭氧氧化过程中添加双氧水可以有效降低 COD，去除率 48%，色度去除 94%，可生化性由 0.1 提升至 0.7。2.3.3生物方法 生物方法是运用微生物的催化作用来处理高浓度有机废水的。因成本低、操作简便、二次污染少、处理效果好和处理效率高等优点得到广泛应用。但是生物方法处理有机废水的技术条件需要严格控制。在实际生产与研究过程中根据微生物的好氧厌氧的性质及处理过程中具体操作步骤，生物法可分为好氧法、厌氧法及好氧-厌氧联用法。a. 厌氧法厌氧法广泛应用在废水处理，尤其是高浓度有机废水方面。基本无需操作，成本低廉，而且通过厌氧法处理获得的氢气、甲烷等可燃气体，可再利用到居民生活中，增加废水处理效益的同时，优化了生态环境。序批式厌氧氨氧化技术（ASBR）是一种经济型的废水除氮技术，利用厌氧氨氧化作用，以氨为电子供体，亚硝酸盐为电子受体，抗冲击能力高。陈旭良等人（2007）利用此技术处理味精废水，除氮效果良好。王欢等（2009）将其作为短程硝化反硝化预处理过程处理猪场废水，结果表面该技术处理效果稳定且效率高。吴鲜梅等人（2013）运用 ASBR 中的活性污泥启动厌氧膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB），进水总氮负荷最高达2.3 kg/(m3d)，氨氮、亚硝酸盐氮的去除率分别为91.01%、99.87%。赵楠婕等人（2012）则表示厌氧氨氧化菌对有机物的存在比较敏感，不能有效处理有机物含量较高的废水，实际ASBR应是混合菌协同作用而非单凭厌氧氨氧化菌作用才达到良好处理效果的。 厌氧折流板反应器（ABR）最早出现在20世纪80年代的美国，是一种用竖直折板将反应器分隔成多个格室的厌氧处理技术。废水在格室之间流动，利用微生物处理其中有机污染物（Lettinga等1997）。并可通过多点分区进水，降低挥发性脂肪酸的积累，提高厌氧折流板反应器中pH，为微生物创造适宜生活环境，从而提高ABR 的运行效能（彭举威等2008，2009）。运用ABR反应器发酵产氢时，在进水 COD 5000mg/L条件下，比产氢速率可达0.13 L/(g MLVSSd)，相对于连续流搅拌槽式反应器（CSTR）产氢活性更高，产氢效率更大，且能源消耗更低，有更高的应用价值（郑国臣等 2013）。 上流式厌氧污泥床反应器（UASB）自上至下主要由气室、气液固三相分离器（包括沉淀区）和厌氧污泥反应器三部分组成。底部反应器内有一个含大量高活性、高浓度污泥的载体。可将处理的污水由底部反应器连续泵入，与污泥充分混合，污泥中微生物通过自身新陈代谢作用（发酵作用）将有机物分解生成沼气（甲烷、二氧化碳等气体），沼气逐渐上升通过分离器的作用集中至气室，汇合后通过管道排出再利用。在气液固三相分离器的沉淀区，污泥开始絮凝，颗粒逐渐变大，并在重力作用下下沉，再次进入厌氧反应区，根据需求适当排泥。处理好的上清液会从顶部溢出 UASB，将其集中至排水口。监测达标后排放。王珺等（2013）报道用UASB反应器硝化处理对氨基二苯胺生产废水，为pH为4.5左右、温度为1834时，获取最佳 TOC与TN比为2.0。b. 好氧法活性污泥法由英国人 Ardern 和 WT.Lockett 创立以来，已有 90多年历史了此法利用含有大量微生物的活性污泥对有机废水的有机污染物进行吸收、氧化分解，生成甲烷、氮气等气体释放后，达到处理目的的，即利用了微生物生存所需的新陈代谢作用，发酵产气，降低废水中的污染物含量。多种好氧处理方法已应用于城市生活污水和工业废水的净化中。近年来，越来越多的学者运用生物膜法进行污水处理的研究，并通过改进和优化反应条件提高处理效果。c. 好氧-厌氧兼用法仅利用好氧法或是厌氧法处理废水效果虽好，但方法较为单一，好氧微生物及厌氧微生物不能联合发挥作用，致使处理的污染物种类也单一化。污染物种类多样化及微生物生存实际情况，有必要对好氧-厌氧兼用法进行研究。李维军等（2006）利用好氧-厌氧耦合处理（AAC）工艺，处理番茄酱加工有机废水，充分发挥了该工艺无污泥排放及低成本的优点，CODcr、BOD5、SS、TP 去除率分别为93.08%、95.81%、98%、83.60%，出水水质达到国家二级排放标准。李锋民等（2011）在传统潜流湿地基础上发明了好氧/厌氧多级串联潜流人工湿地法，结果显示“O-A-O强化曝气 SFCWs法”大大提高了NH4-N和TN的去除率，分别为99.7%和50.7%。但是去除氨氮需要的氧气浓度一定程度上抑制反硝化作用，如果适当延长厌氧时间及对OBAAO（好氧-缓冲-厌氧-缺氧-好氧）曝气多点进水组补充进水有利于反硝化作用，提高氮去除效率，加强了人工湿地的处理效果（赵艳等 2011, 2011）。2.4工艺介绍SBR反应器主要通过厌氧与好氧交替，实现不同微生物通过不同种类生理作用利用废水中不同有机物的功能。其中部分微生物可利用其它微生物的次生代谢产物，形成物质利用链，最终将废水中污染物降解为气体或是形成自身菌体以排放。SBR反应器中主要有硝化作用、反硝化作用两种，分别由硝化细菌、反硝化细菌和反硝化聚磷菌等细菌发挥功能，起到脱磷除氮的作用。 硝化作用发生在有氧条件下，分为氨氧化和亚硝酸盐氧化两部分。通过自养、好氧型的氨氧化菌和亚硝酸盐氧化菌等的作用来实现。反硝化作用发生在厌氧或缺氧条件下，分为硝酸盐还原和亚硝酸盐还原作用两部分。通过异养、厌氧型的反硝化菌的作用实现的。SBR 反应器在 252下运行。实验每天运行3个周期，每个周期共8小时。如图4所示，每个周期为：厌氧75分钟，好氧165分钟，亚厌氧90分钟，好氧120分钟，污泥沉降30分钟；每天进行一次人工排泥。运行过程中监测反应器中pH、ORP、DO、温度等指标，并检测进出水CODcr、磷和凯氏氮等指标。图4 SBR工艺流程图SBR工艺的优点 有效控制活性污泥长丝状菌导致的膨胀，保持活性污泥较佳状态。 反应效率较高，池内厌氧与好氧交替使净化效果好，特别是对难降解有机物处理效果能好。 沉淀性能好，污水在较为理想的静止状态下沉淀，所需时间短、效率高，出水水质好。 可同时实现脱氮除磷，通过控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，达到处理目的。 工艺简单，处理需要的设备少，便于操作和维护管理。 占地面积小，成本低。无二沉池、污泥回流系统，初沉池也可省略，布置紧凑。 对于我国面临的严重的由于养殖废水排放带来的污染，SBR法将是一项极有社会价值的处理废水工艺。三、 印染纺织废水3.1印染纺织废水产生途径典型的印染过程一般包括：退浆、精练、漂白、丝光、染色、整理、干燥及成品。可见，印染废水的主要来源包括：在精练及染色中所用的酸、碱导致废水的pH 值偏向极端；由于精练及染色工序均在高温下进行，因此产生高温的废水；废水的高悬浮物主要来自退浆及精练工序所产生的毛碎、纤维和杂质；在退浆中所产生的淀粉、胶、蜡、使废水中的BOD值升高，常用的乙酸等酸化剂也会提高BOD值；废水中的COD主要来自聚乙烯醇（PVA）等化学浆料、各种染料。其中，退浆及染色（印花）工序在整个印染过程所产生的废水占很高的比重。3.2印染纺织废水特点印染废水中的污染物主要是棉毛等纺织纤维上的污物、盐类、油类和脂类，以及加工过程中附加的各种浆料、染料、表面活性剂、助剂、酸、碱等。印染废水的特点如下：（1）废水量大。纯棉及混纺织物印染废水2.33.5m3/100m织物，涤棉物22.4m3/100m 织物，丝绸织物 46 m3/100m织物，精毛纺织物1215m3/100m织物，产生的废水量相当大。 （2）水质复杂。废水中含有残余染料（染色加工过程中的10%20%染料排入废水）、浆料、助剂、纤维杂质及无机盐等。染料结构中硝基和胺基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素具有较大的生物毒性，而又不同纤维原料需要不同的染料、助剂和染色方法，加上染色率的高低，染液浓度的不同，染色设备和规模的不同，所以废水水质变化很大。（3）印染废水有机物含量高，通常经调节后的COD为800-1200mg/L，碱减量废水COD高达100g/L。 （4）可生化性较差，废水BOD/COD值较低，一般约为0.2。因此需要进行预处理以提高BOD/COD 值，以便于生化处理。（5）印染废水通常碱性大，尤其是煮练废水和碱减量废水。（6）印染废水色度高，有的废水色度甚至可达4000倍以上。（7）废水中含大量助剂及表面活性剂，除了难生物降解并污染水体外，在生物处理曝气时，产生泡沫，阻碍充氧。 （8）有的废水温度高，不能直接进行生化处理，要先通过冷却塔降温再处理。（9）水质水量变化大。印染生产中，由于织物的种类及加工的花色品种收原料、季节、市场需求的变化而变化，因而加工工艺和使用的染化料也相应改变，其结果使得印染废水水质会出现大幅度的变化。其次，印染生产过程虽然是连续的，但废水的排放却往往是间歇的。此外，由于开机台数随生产安排时有增减，所以废水排放量极不均匀。3.3基本处理方法3.3.1物理法（1）吸附技术 目前应用于水处理的吸附剂有活性炭、硅藻土、二氧化硅、活性氧化铝、沸石、离子交换树脂等，其中活性炭吸附是最常用和最成熟有效的方法之一。活性碳作为一种吸附剂，它具有比表面积大、吸附性能强、机械强度高、过滤速度快、化学性质稳定等优点。因此，活性炭可从废水中吸附极大部分的有机物质。它对溶解度小，亲水性差，极性弱的有机物如苯类、酚类化合物等较强的吸附能力，对生化法和其他化学法难以去除的有机物如形成色度和异味的物质也有好的去除效果。此外，活性炭还适用于去除废水中难生物降解或一般氧化法难以氧化的溶解性有机物。同时，活性炭吸附法也适用于处理含汞量小于5mg/L的废水。我国生产水银温度计工厂排出的含汞废水，用制药厂生产过程的粉末炭吸附处理，处理效果在97%以上，出水可以达到排放标准，被活性炭吸附的汞同时得到回收。尽管如此，活性炭对极性或亲水性有机物的吸附能力并不明显。为增强活性炭的吸附效果，通常将活性炭与其它处理方法联用，如生物活性炭法、臭氧活性炭、臭氧生物活性炭联用等。应用活性炭的最大问题是吸附再生问题，再加上其价格较高，因此在废水处理中详细考虑清楚。（2）膜分离技术膜分离技术是新兴的高效分离、浓缩、提纯、净化的技术，它是以高分子膜为介质，以附加能量作提动力，对双组分或多组分溶液进行表面过滤的物理处理方法，可有效去除水中的嗅味、色度、消毒副产物前体、其他有机物和微生物。 根据膜孔径的大小分为：微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)。微滤的截面粒径在 0.0210m 之间，渗透通量为 5001200L/(m3h)，操作压力低，出水澄清。除去除悬浮物、浊度、细菌外，水中 CODcr也有相当去除率，当深度处理要求不十分高时，微滤都能满足要求。 超滤膜具有精密的微细孔，对于截流水中的悬浮物，胶体、亲水性大分子染料颗粒等微粒相当有效，另外病毒、天然有机物也可用超滤去除。超滤的渗透通量小，约100500L/(m3h)，截留分子量 10003000。超滤的渗透液通常可作回用水。 纳滤膜工作压力只有 0.5MPa，用于小分子量(3001000)范围内的有机物质的去除，比如水中的钙镁离子、消毒副产物、农药、表面活性剂等。J.M. Gozlvez-Zafrilla等用NF90处理印染废水的二级生化出水，结果表明，NF90去除99%的COD，脱盐率可达75-95%。 反渗透的工作压差为 1.510.5MPa，可截留(110) 10-10m 的小分子。有研究结果表明，印染废水经反渗透膜处理后含盐量和电导率大大降低，回用水的各项指标均达到印染生产用水要求，可满足中高档印染产品的生产需要。在实际运行中，各个技术需联用以达到最佳效果。李健等在处理印染废水二级生化出水时，以微絮凝过滤、消毒和微滤为预处理工艺，再进反渗透系统，研究表明反渗透系统对总硬度、Na+、氯化物、总碱度、SO42-的平均去除率分别高于95%、90%、95%、95%、90%，系统脱盐率在95%以上，产水电导率降至150s/cm，反渗透系统出水全面水质达到了城市污水再生利用工业用水水质(GB/T 19923-2005)标准，可回用于印染生产的各工艺过程。徐竟成等采用微絮凝过滤-微滤作为反渗透的预处理工艺，用于印染废水二级生化出水回用深度处理，该系统脱盐率达到95%以上，相对于超滤-反渗透的“双膜法”工艺，其投资和运行费用较低，有进一步的推广应用价值。S. Barredo-Damas 等认为在印染废水回用中，超滤是适合NF/RO系统的预处理的技术。 膜分离技术的问题是膜堵塞。当膜运行一段时间后，由于自身孔径小而截留很多污染物，使得膜通量下降，若频繁清洗则会增加运行成本，故膜技术深度处理废水的费用一般高于其他方法。同时，常规的膜法处理还有浓相需要处理的问题，由于浓相的水量较大，同时含盐量高，大部分是难生物降解的有机物，因此膜法浓相处理的投资和运行费用均较高，是膜法推广的另外一个瓶颈。3.3.2高级氧化法（1）化学氧化法印染废水处理应用的氧化剂很多，常用的主要是臭氧和Fenton试剂。臭氧具有极强的氧化性，在消毒的同时可去除大量的有机物，是一种很好的杀菌剂、脱色剂。在印染废水深度处理中，臭氧对废水色度的去除率达到95%99%。王书飞等采用自制的臭氧处理装置对棉针织物退、煮、漂、浴处理中产生的棉织物前处理洗涤废水进行了连续在线处理，并回用到洗涤工序中，以代替原来的工业用水。从织物的白度和毛效方面研究了洗涤废水的回用效果，臭氧化处理后的废水经5次回用，白度的下降幅度在5个白度值以内。随着回用次数的增加，织物吸水性有所提高。各试样布在后续染色加工中产生的色差在0.25以内。试验结果表明，废水回用所产生的影响不大。Fenton 试剂于1894年由Fenton发现并应用于苹果酸的氧化，其实质是在pH足够低的条件下，二价铁离子(Fe2+)和双氧水(H2O2)之间的链式反应催化生成OH，OH 可以从有机物中得到氢原子，形成有机物自由基(R)，从而引起一系列的链反应发生。Fenton试剂是一种高效的氧化剂，对很多有机物都具有很强的氧化作用。Fenton试剂能脱色就是使得染料分子氧化。顾晓扬等根据酸性玫瑰红印染废水高色度、难生物降解的特点，提出了Fenton试剂曝气生物滤池(BAF)的组合工艺。该组合工艺是采用Fento试剂进行氧化预处理，去除色度和部分有机物，提高废水的可生化性，再通过后续的BAF工艺去除大部分有机物。实验结果表明，在原水色度为2000度、CODCr为140-160mg/L的情况下。最终出水的色度低20度、CODCr低于20mg/L，达到中水回用标准。同时他们还研究采用O3和Fenton试剂进行氧化处理，通过实验确定了最佳运行参数。研究表明：在最佳运行参数下，O3处理废水的色度去除率大于99%，CODcr的去除率30%，Fenton试剂处理色度去除率大于99%，CODcr去除率 47%。两种化学氧化处理都可以大大提高模拟废水的可生化性。（2）电化学氧化法电化学氧化分为直接电化学氧化和间接电化学氧化。直接电化学氧化是使难降解有机物在电极表面发生氧化还原反应，间接电化学氧化是指用电化学方法产生一种氧化-还原剂，利用这种物质作为中间媒介物在污染物基质与电子之间往返穿梭来回传送电子，从而将污染物转变为无害物质。N. Mohana 等研究表明，用电化学方法处理印染废水是可行的，且处理后的废水可回用于染色工段。GIANLUCA CIARDELLI等研究发现，印染废水经生化和砂滤处理后，再通过电化学的处理，COD 去除率为7090%，色度为80100%，同时氯离子和硫酸盐也有所减少。其中电絮凝是一种重要的电化学方法。采用电絮凝对染料废水可进行有效脱色。对Acid Red 14的电絮凝脱色的研究表明，在pH=69范围内，电流密度80A/m2，铁阳极电絮凝4min后，脱色率可达93%，COD去除率为85%。对分散染料和活性染料的处理结果表明，电絮凝对分散染料的脱色效果较好，而对活性染料的COD去除效果较差。处理活性染料时，采用铁阳极较有利；对于分散染料，采用铝阳极时脱色效果要好于铁阳极。 （3）光催化氧化法光催化氧化技术利用强氧化剂Fenton、O3、H2O2等，在UV辐射下产生具有强氧化能力的OH 来处理废水，常见的光催化氧化技术有UV/Fenton、UV/O3、UV/H2O2等。国内外大量的研究表明，光催化氧化法对水中的烃卤代物、羟酸、表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂等均有很好的去除效果，即使通常情况下较难降解的有机污染物，一般经过持续反应可达到完全矿化。目前在印染废水深度处理中对UV/Fenton技术研究较多。赵录庆等研究了在紫外灯照射下Fenton 试剂对偶氮蓝染料溶液的脱色作用，发现在适当条件下，废水的脱色率可接近 100%。 利用光催化氧化来降解废水中的普遍问题是光的利用率低，还有就是催化剂的回收比较困难。3.3.3生物法生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床和曝气生物滤池等不同工艺。其中曝气生物滤池是近年来得到很多研究的新型生物处理技术，集曝气、截留悬浮物降解有机物、高滤速、定期反冲洗等特点于一体，具有处理效率高、占地面积小、基建投资省、运行费用低、管理方便和抗冲击负荷能力强等特点，可以用SS、有机物和氨氮的去除、反硝化脱氮等污水的二、三级处理，在污水的深度处理及资源化回用中具有良好的发展和应用潜力。其工作原理为：在滤池中装填一定量粒径较小的粒状滤料，滤料表面生长着生物膜，滤池内部曝气，水流经过时，利用滤料上高浓度生物膜量的氧化降解能力对水进行快速净化，此为生物氧化降解过程；同时，水流经过时，滤料呈压实状态，利用滤料粒径较小的特点及生物膜的生物絮凝作用，截留水中的大量悬浮物，且保证脱落的生物膜不会随水漂出，此为截留作用；运行一段时间后，因水头损失的增加，需要对滤池进行反冲洗，以释放截留的悬浮物并更新生物膜，此为反冲洗过程。黄瑞敏在混凝处理后采用BAF处理，可使针织棉染色废水的COD指标低于国家污水排放标准，接近生产回用的要求。BAF出水再经过精密过滤去除细小悬浮物和离子交换去除水中的无机盐后，出水的各项指标均可达到回用的要求。3.3.4联用技术每种技术都有其优缺点，为了更有效更低耗的去除废水中的污染物，达到回用标准，必须联用物理、化学、生物方法，充分发挥各处理技术的长处。氧化工艺与曝气生物滤池工艺组合，前段氧化工艺利用氧化性强的氧化剂改善水质的结构，将不利于生物的利用的大分子有机物转化为利于生物利用的小分子有机物，有助于加强下一段生物处理，处理的效果和运行成本远优于两种工艺单独处理之和。选择不同的氧化剂处理效果也会有较大差异，主要是由于氧化剂的氧化强度不同，对水中污染物质的结构改变影响不同，对深度处理的改善程度也就不同。于德淼利用臭氧与固体催化剂作用生成具有较高氧化还原电位的OH(E0=2.80e V)作为氧化剂预氧化，再经过曝气生物滤池处理，达到了较高的出水水质。除了上述外，还有生物活性炭、臭氧活性炭、臭氧生物活性炭、臭氧双氧水等联用也被用于深度处理水中有机污染物。夏东升等利用“微波无极紫外光催化氧化+活性炭吸附催化氧化”技术对印染废水进行深度处理并回用，经过8个月的连续运行,发现废水脱色率达 95%以上，COD去除率达90%，回用水达到车间回用生产要求，回用水与新鲜水用于印染后，两者之间无明显差异。Erkan Sahinkaya等结合生物处理和纳滤技术深度处理棉纺织废水，研究表明：经过活性污泥反应器后，COD 平均去除率为91%，色度75%，出水再进入MF+NF系统，最终出水色度低于10倍，COD去除率80100%，电导率去除也有65%，因此生化后加纳滤处理可使废水达到回用标准。A. Bes-Pia 等用物化处理加纳滤的技术来处理回用印染废水，用混凝剂DK-FER 505-1处理后，可去除72.5%的 COD，生化后出水进入纳滤处理，COD可以降到100mg/L，电导率降到1000s/cm。3.4工艺介绍曝气生物滤池曝气生物滤池处理废水的原理是滤料上所附生物膜的微生物氧化分解作用，滤料及生物膜的吸附截留作用，利用沿水流方向形成的食物链分级捕食作用，和生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用。在曝气生物滤池中，池底提供曝气，通过布水装置流到滤料表面的废水，一部分被吸附于滤料表面，成为呈膜状的附着水层，另一部分则以薄层状流过滤料，成为流动水层。滤料间隙的空气不断地向流动水层转移，使流动水层保持充足的溶解氧，废水中又含有丰富的有机物，因此，流动水层具有使好氧微生物繁殖活动的良好条件，废水连续流动，在滤料表面上即生成生物膜并逐渐成熟。有机物的降解是在微生物膜表层厚度为 2mm的好氧性生物膜内进行的，在好氧生物膜内栖息着大量细菌、原生动物和后生动物，形成了有机污染物-细菌-原生动物(后生动物)的食物链，通过细菌的代谢活动，有机物被降解，使附着水层得到净化。流动水层与附着水层相接触，在传质作用下，流动水层中的有机污染物传递给附着水层，从而使流动水层逐步得到净化。好氧微生物的代谢产物H2O和CO2，通过附着水层传递给流动水层。生物膜成熟后，微生物仍不断增殖，厚度不断增加，在超过好氧层的厚度后，其深部即转变为厌氧状态，形成厌氧膜，厌氧性代谢产物H2S，NH3等通过好氧性膜排出膜外。当厌氧性膜还不够厚时，好氧性膜仍能保持净化功能，但当厌氧性膜过厚，代谢物过多，两种膜间失去平衡，好氧性膜上的生态系统遭到破坏，生物膜呈老化状态，从而自然脱落，再开始增长新的生物膜。就是在这种微生物不断更新的过程中污水中的有机污染物得到去除，污水得到净化。 曝气生物滤池的过滤作用表现为滤料本身就具有机械的截留作用和吸附作用，进水中的颗粒粒径较大的悬浮状物质被截留；经过培菌后颗粒滤料上生长有大量微生物，微生物新陈代谢作用中产生的粘性物质如多糖类、酯类等起吸附架桥作用，与悬浮颗粒及胶体粒子粘结在一起，形成细小絮体，通过接触絮凝作用而被去除；此外填料巨大的比表面积和孔隙对有机物分子有很强的吸附作用。因此，生物滤池通过过滤作用就能去除部分污染物，与一般的生物接触氧化反应器仅靠微生物作用去除污染物相比，更具有优越性。随着过滤的进行，滤层中新产生的生物膜和SS累积不断增加，水头损失与时间近似成线性相关，当水头损失达到