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印染废水由于水质成分复杂,不稳定,可生化性差等特点,很难直接进行生物处理,直接排放将会对环境以及人类健康造成破坏性的影响。因此,需要对印染废水进行有效的预处理。本研究以嘉善县洪溪污水处理厂的印染废水为研究对象,根据原水布水不均、微生物流失严重等工艺瓶颈,以及为了工程应用的推广,作者提出基于多点布水的水解酸化工艺对其进行预处理。本研究目的以改变废水污染物的分子结构和性质,提高废水的可生物降解性,为后续生物处理工艺改善进水水质。本研究一方面选择利用计算流体动力学(CFD)技术对中试水解酸化反应器的布水方式进行了数值模拟;另一方面中试水解酸化反应器对CFD模拟结果进行了现场验证。具体试验内容与结论如下:
(1)水解酸化反应器的CFD试验研究
开展基于多点布水的水解酸化工艺研究,本课题利用CFD技术基于Fluent软件搭建桥梁,采用三维稳态模型、k-ε湍流模型、在相间作用力范畴内的曳力模型以及多孔介质模型对有效容积约为3m3的中试水解酸化反应器内固、液两相进行了数值模拟。考察中试水解酸化反应器原水的布水方式对流体流态的影响。结果表明:基于9孔布水方式的中试水解酸化反应器的污泥更易悬浮,可促进污泥与原水的反应程度,提高了反应效率。
(2)水解酸化反应器的启动试验研究
根据CFD模拟获得的模型参数,本课题构建了基于多点布水的中试水解酸化反应器。为了完成中试水解酸化反应器的启动,首先对污泥进行培养以及驯化;接着考察并分析水力停留时间(HRT)对水解酸化处理印染废水的影响,确定该反应器的最佳控制参数;与CFD模拟结果一致,随着启动时间的不断持续,中试水解酸化反应器对印染废水污染物具有明显的降解能力。在污泥培养驯化期,当印染废水经过水解酸化工艺处理后COD去除率逐渐稳定在28%左右,污泥浓度维持在3900mg/L左右,表明中试水解酸化反应器启动完成。当水力停留时间为6h,印染废水经过水解酸化工艺处理后COD平均去除率为13%,BOD5/COD值在0.24左右;当水力停留时间为9h,印染废水经过水解酸化工艺处理后COD平均去除率达到最大值29%,BOD5/COD值维持在0.32左右;当水力停留时间为12h和15h,印染废水经过水解酸化工艺处理后COD平均去除率为26%左右,BOD5/COD值在0.33左右。综合考虑水力停留时间对该反应器的影响,确定HRT在9h为该反应器的最佳控制参数。
(3)水解酸化反应器的稳定试验研究
在最佳控制参数下,开展水解酸化处理印染废水的稳定试验。稳定运行期间印染废水经过水解酸化工艺处理后,COD去除率在15%~29%之间;出水挥发性脂肪酸浓度较进水有所增加;色度去除率在36%~67%之间;出水BOD5/COD值稳定在0.32左右,相比A池出水BOD5/COD值平均提升了43%左右;出水pH值较进水有明显的变化;总氮平均去除率在8%左右。后期分析微生物菌剂对水解酸化工艺处理印染废水效果的影响。加入微生物菌剂的中试水解酸化反应器COD去除率在28%~33%之间,出水BOD5/COD值逐渐稳定在0.35左右。
(1)水解酸化反应器的CFD试验研究
开展基于多点布水的水解酸化工艺研究,本课题利用CFD技术基于Fluent软件搭建桥梁,采用三维稳态模型、k-ε湍流模型、在相间作用力范畴内的曳力模型以及多孔介质模型对有效容积约为3m3的中试水解酸化反应器内固、液两相进行了数值模拟。考察中试水解酸化反应器原水的布水方式对流体流态的影响。结果表明:基于9孔布水方式的中试水解酸化反应器的污泥更易悬浮,可促进污泥与原水的反应程度,提高了反应效率。
(2)水解酸化反应器的启动试验研究
根据CFD模拟获得的模型参数,本课题构建了基于多点布水的中试水解酸化反应器。为了完成中试水解酸化反应器的启动,首先对污泥进行培养以及驯化;接着考察并分析水力停留时间(HRT)对水解酸化处理印染废水的影响,确定该反应器的最佳控制参数;与CFD模拟结果一致,随着启动时间的不断持续,中试水解酸化反应器对印染废水污染物具有明显的降解能力。在污泥培养驯化期,当印染废水经过水解酸化工艺处理后COD去除率逐渐稳定在28%左右,污泥浓度维持在3900mg/L左右,表明中试水解酸化反应器启动完成。当水力停留时间为6h,印染废水经过水解酸化工艺处理后COD平均去除率为13%,BOD5/COD值在0.24左右;当水力停留时间为9h,印染废水经过水解酸化工艺处理后COD平均去除率达到最大值29%,BOD5/COD值维持在0.32左右;当水力停留时间为12h和15h,印染废水经过水解酸化工艺处理后COD平均去除率为26%左右,BOD5/COD值在0.33左右。综合考虑水力停留时间对该反应器的影响,确定HRT在9h为该反应器的最佳控制参数。
(3)水解酸化反应器的稳定试验研究
在最佳控制参数下,开展水解酸化处理印染废水的稳定试验。稳定运行期间印染废水经过水解酸化工艺处理后,COD去除率在15%~29%之间;出水挥发性脂肪酸浓度较进水有所增加;色度去除率在36%~67%之间;出水BOD5/COD值稳定在0.32左右,相比A池出水BOD5/COD值平均提升了43%左右;出水pH值较进水有明显的变化;总氮平均去除率在8%左右。后期分析微生物菌剂对水解酸化工艺处理印染废水效果的影响。加入微生物菌剂的中试水解酸化反应器COD去除率在28%~33%之间,出水BOD5/COD值逐渐稳定在0.35左右。