论文摘要
汰头废水是丝绸厂副产品加工过程中产生的高氮高磷高浓度有机废水,目前有关汰头废水处理的研究仅限于COD的去除和丝胶产品的回收利用,缺乏对汰头废水氮磷去除的系统研究。论文以开发高效低成本丝绸厂汰头废水处理技术为目标,在对国内外有关高浓度有机物及氮磷高效去除技术进行综述分析的基础上,研究了厌氧ASBBR反应器及酸析法的预处理效能;针对该废水的高磷问题,对比研究了化学除磷、生物化学组合除磷及生物化学协同除磷的效能,考察了有机负荷、运行工况、工艺组合、药剂种类和投加量等对除磷效果的影响,得出了适合汰头废水除磷的生物化学组合工艺的关键工况参数。同时,对SBBR反应器高效脱氮技术进行了系统研究,探讨了负荷、DO、温度及碳源投加对反应器脱氮效能的影响,获得了控制反应器高效同步硝化反硝化脱氮的关键工况参数;并通过集成优化提出了汰头废水“ASBBR-二级SBBR-化学絮凝”组合处理工艺,研究得出的最佳运行工况可使出水达到排放和回用标准。研究得出如下主要结论:①ASBBR反应器在挂膜密度为70%,容积负荷为3kgBOD5/m3·d,运行工况为进水0.5h-曝气23h-排水和闲置0.5h的条件下,在温度分别为20℃和30℃时,可使进水CODcr为10000mg/L的汰头废水,出水CODcr降为1415mg/L和1105mg/L,CODcr去除率分别为84.22%和87.68%。②在pH值为4.2的条件下,通过酸析法处理,汰头废水CODcr去除率达到76.1%,NH4+-N和TN去除率分别为28.33%和32.97%。温度对酸析的去除效能无显著影响。酸析处理的出水pH值需调节,增加了运行费用及操作的复杂性,适于作为有丝胶回收要求时的预处理工艺。③对汰头废水采用“生物—化学”组合工艺除磷经济高效,当生物除磷SBBR工艺单元有机负荷为3kgBOD5/m3·d,挂膜密度为35%,运行工况为进水0.5h—厌氧2 h—曝气4h—沉淀1h—排水0.5h,化学除磷工艺单元投加133mg/L聚合氯化铝（PAC）时,可使COD及PO43-分别为10000mg/L和114mg/L的进水,出水COD及PO43-分别为91mg/L和0.27mg/L;组合工艺ηCOD为97.8%,ηPO43-为99.7%。其中生物除磷工艺单元承担的ηCOD为43%,ηPO43-为70%;化学除磷工艺单元承担的ηCOD为11%,ηPO43-为29.7%。汰头废水生物化学协同除磷试验表明:SBBR生物除磷反应器投加药剂前通过生物作用,可使PO43-浓度从92mg/L降到23.3mg/L,PO43-去除率为74%,当CaCl2和PAC投加量分别为260mg/L和370mg/L时,出水PO43-浓度分别为0.35 mg/L和0.44mg/L,去除率分别为98.5%和98.11%。与生物化学组合除磷工艺相比,CaCl2和PAC投加量增加49%和64%,污泥量增加39%和70%。④SBBR反应器在挂膜密度为35 %、DO为6.5mg/L、有机负荷为0.3kgBOD5/m3·d,氮负荷为0.6kgN/m3·d条件下,表现出显著的同时硝化反硝化能力,可使出水NH4+-N浓度降为1.09mg/L,TN降为36.76mg/L,去除率分别为98%和85.7%。在反应器运行4h时,采用单点投加原水,投加比为1∶1.25（原水∶进水）,可有效地补充脱氮碳源,使出水TN浓度降至17.39mg/L,达到综合排放一级标准。⑤采用“ASBBR-二级SBBR-化学絮凝”组合工艺处理汰头废水,ASBBR反应器挂膜密度为70%,负荷为3kgBOD5/m3·d;一级SBBR反应器挂膜密度为35%,负荷为3kgBOD5/m3·d,按停曝2h—曝气4h方式运行;二级SBBR反应器挂膜密度为35%,负荷为0.3kgBOD5/m3·d,对应氮负荷为0.6kgN/m3·d,并在曝气运行4h时按投加比1∶1 .25（原水∶进水）的比例投加碳源;在化学絮凝池投加PAC133mg/L时,可使出水CODcr、NH4+-N、TN和PO43-浓度分别为:93mg/L、3.01mg/L、17.39mg/L和0.23mg/L,各项指标均达到综合排放一级标准。同时出水已达到制丝企业的生产回用水水质要求,可作为生产回用水,而实现废水的零排放。上述研究结果将为开发高效、低投资、低成本、易于管理的丝绸厂汰头废水处理工程实践提供科学依据。