中文译文-印染纺织废水的生物和臭氧联合处理技术.doc

1、外文翻译题目1：处理印染废水过程中不同工艺单元对有机物的去除题目2：印染纺织废水的生物和臭氧联合处理技术外文翻译之二Integrated biological and ozone treatment of printing textile wastewater作者：A. M. Lotito, U. Fratino, G. Bergna, et al. 国籍：Italy出处：Chemical Engineering Journal印染纺织废水的生物和臭氧联合处理技术作者：A. M. Lotito, U. Fratino, G. Bergna, et al. 国籍：Italy出处：Chemical

2、 Engineering Journal中文译文： 摘 要：印染废水是一种成分复杂、难降解的难处理工业废水。虽然生物技术提供了一种更为经济、环保的处理方式，但对于部分难降解的污染物，仍需要增加额外的步骤进行联合治理。生物化学处理工艺是一种能够有效提高处理效率和稳定性，且投资较少的新型治理方法。序批式臭氧-生物滤池反应器作为实验室规模阶段，用以处理高氮、高表面活性剂的印染废水。该工艺根据有机负荷和臭氧的调整进行优化。结果表明该工艺在有机负荷低于1.5kgCOD/m3d，臭氧投加量为135mg/L时，能够确保出水水质符合直接排放标准。通过研究生物与化学氧化活性的协同作用，得出臭氧投加量与COD去除

3、量的比率低于0.75。由于用于生物处理系统的生物浓度较高，该工艺的污泥负荷为0.17kgTSS/kgCODremoved。关键词：印染废水；纺织废水；序批式生物滤池；臭氧联合治理；协同氧化1 引言纺织工业是最长最复杂的工业产业链，涵盖了包括原材料、半成品（纱、针织物及其最终工艺）和最终产品地毯，家用纺织品，服装和工业纺织用品）在内的整个产品周期1-2。纺织品生产过程中产生的环境问题主要是指水污染问题。纺织行业的工业用水主要是以水作为介质，用以去除染料和整理剂中的杂质，以及生产过程中产生的蒸汽3。平均每生产1kg的纺织产品，消耗100-200L的水。在忽略生产过程中水的损失和蒸发的情况下，这些水

4、将全部转化成工业废水4。除了排水量大外，由于化学药剂用量大（每生产1kg纺织产品需用化学药剂1kg），使得化学药剂的利用率成为关注的重点。在产品生产应用过程中，对环境影响最大的是盐、洗涤剂和有机酸。尽管染料与某些物质相比，污染物浓度并非最高，但其仍含有某些难降解有机化合物，可吸附有机卤化物（AOXs），金属等物质。这些物质是废水中色度的主要来源（造成视觉污染，同时减少传输到水中植物的光照）5。目前，印染废水的产生量越来越大，浓度也越来越高6-7。基于此，大量的研究致力于寻找一种针对该类废水去除效率高、经济可行的治理方法。一般的物理化学处理法，虽然行之有效，但处理成本过高8-13，且污泥中积累的

5、有毒物质又会产生新的处理问题，而过度的使用化学药剂又将造成二次污染。与之相反，生物处理工艺提供了一种更为经济、环保的纺织废水处理方式14-15。因此，应用于处理印染废水的生物反应器的设计与微生物选择方面的创新性研究得到了进一步的尝试。但是，单独使用生物处理工艺不足以降低废水中的色度、表面活性剂和COD的浓度，使其达到直接排放标准。因此，需要采用臭氧氧化或者其他高级氧化工艺等额外步骤，以达到预期治理目标16。其中，臭氧氧化工艺是一种普遍应用的典型工艺。臭氧是一种强氧化剂，它在水中可通过直接反应产生分子氧，或者通过自由基型反应产生羟基自由基，且反应过程不产生固体残渣。因而被广泛应用于后续处理，或者

6、是作为废水处理的预处理工艺17-19。近几年来，通过对臭氧工艺作为预处理或者后续处理工艺的概念进行对比，一种新的化学生物氧化工艺得到了广泛的应用。通过臭氧的作用，可提高废水的可生物降解性。该方法不再仅仅局限于应用矿化作用将有机物转化为二氧化碳和水，而是更多的利用氧化反应，产生部分中间产物，如有机酸、醛和酮。生物化学氧化工艺作为组合工艺，对废水进行治理时，其处理效率将远远优于各工艺单独运行时的效率总和。采用该工艺方法，将提高氧化剂的利用效率，同时减少废水中有毒有害物质对微生物的抑制作用，使生物处理效果更好、更稳定20-21。由于纺织印染部门分布广、规模差异大，形成了以中小企业为主导的产业格局，因

7、而实际工程方面的技术研究成为了一项热门研究课题。其中，序批式生物滤池反应器是一种先进的生物处理技术，具有运行稳定、耐冲击等优点，并且能在去除有机碳的同时达到脱氮的目的22。该工艺可与臭氧氧化工艺进行联用23。评价一种新型纺织印染废水处理工艺时，需要综合考虑各工艺单元的处理效率，如预处理、染色、印花、涂层、层压、纤维改性、洗涤和干燥。每个工艺都有其不同的功能，产生的污染物也大不相同。尽管针对染色废水，已经做了许多研究，但对于印花废水的关注力度还不够。尽管印花废水和染色废水在成分上十分相似，但印花废水中固体污染物的浓度更高24-25。此外，染色废水的含氮量很低，导致采用微生物处理时，微生物缺少氮源

8、。而印花废水由于在涂料印花过程中使用了氨糊和尿素作为反应的催化剂，使得印花废水的含氮量很高。本文的研究目的是评估序批式生物滤池反应器与臭氧氧化联用技术处理印染废水的处理效率，以及采用联用技术对生物处理和化学氧化工艺各自的影响。2.材料和方法2.1试验装置与操作实验室规模的污水处理装置由序批式生物滤池反应器（生物处理单元）和臭氧氧化单元组成。该系统是通过可编程逻辑控制器（PLC）进行控制的全自动系统。序批式生物滤池反应器是内径为0.19m，高为1m的圆柱形树脂玻璃反应器。滤床体积为9L，其中在两筛板间，充满了塑料支架结构材料（KMT-k1 Kaldnes，挪威；直径为10mm，高为7mm，比表面

9、积为630m2/m3，密度为960kg/m3，孔隙率为0.75）。反应器的运行方式为上流式，将蠕动泵流速调整为60L/h，用泵将废水从底部提升进入反应器内。在床体的液相中，分布有两个曝气装置（单个流量为150L/h）。曝气装置的作用是持续不断（90L/h）地为微生物代谢提供所需的溶解氧，同时保证底物分布均匀。机动阀门用以控制废水由液相流出床体。压滤洗涤时，床底的水头损失超过规定值（3m）。臭氧氧化单元为一个配备了多孔分配器的5L臭氧反应装置。臭氧发生单元为8HC-WEDECO，最大臭氧产生量为8gO3/h，柱体内有臭氧仪和臭氧分解装置。生物反应器中的液相，在蠕动泵的作用下，提升至臭氧柱中，而臭

10、氧液通过重力作用在生物反应器内进行循环。其中，蠕动泵的流量为70L/h。在印染废水实验开始前，该反应器已用于处理市政、纺织混合废水200天。在实验开始阶段，微生物主要呈层状分布。其中总悬浮固体浓度平均为31kg/m326。实验主要分为两个阶段：第一阶段（阶段A-1）只进行生物处理，第二阶段（阶段B）在此基础上采用臭氧氧化工艺进行联合治理。两周前，臭氧氧化工艺停止运行，以更好地比较单独使用生物处理工艺与联合治理的效果差异（阶段A-2）。阶段A-1的目的是驯化微生物，并通过调整输入的污水量（即水力负荷，HL），以确定满足可生物降解有机物和含氮化合物去除率达标的条件下，有机负荷（OLR）的最大值。在

11、该阶段，序批式生物滤池的运行周期为8h，包括3个步骤（图1a）。在该周期的开始阶段，序批式生物滤池的水量通过进水，保持在先前的水平（充盈期；持续时间：8-10分钟）。然后，生物降解阶段开始，通过生物床的液相开始进行连续循环（时间：455-457分钟）。第一个小时为前置反硝化阶段，不提供氧气。之后进行连续曝气，利用生物处理去除可生物降解污染物。最后，处理后的污水在重力作用下流出反应器，并准备进行下一处理周期（出水阶段；持续时间：15分钟）。在序批式生物滤池反应器中加入臭氧工艺（阶段B），使得设备组合和处理循环得到改良（图1b）。特别是在第四阶段前加入图1，以去除废水中的难降解有机物。在这一阶段，

12、废水先由序批式生物滤池反应器流入臭氧反应器中，再在重力作用下流回序批式生物滤池反应器中，实现生物质的循环。阶段B有3种不同的“好氧降解-臭氧氧化”运行方式（B1，B2和B3），运行时间分别为30min、60min和60min，臭氧投加量分别为45，135和90 mgO3/L。由图2可得水力负荷和有机负荷。水力负荷在阶段A逐渐上升（0-60天），除了最后15天有大股废水涌入。在95到100天的这段时间内，减小水力负荷，使得由于泵造成的生物浓度损失得以恢复到先前的浓度。表1总结了不同实验步骤的运行条件。图1 序批式生物滤池反应器周期概况：（a）生物处理；（b）联合处理图2 整个实验过程中的水力负荷

13、（连续线）和有机负荷（方块）表1 运行条件参数阶段A-1BA-2B1B2B3持续时间（d）6070202515水力负荷（L/d）15-3014-27212121有机负荷（kgCOD/m3d）0.9-2.00.9-1.90.9-1.31.2-1.41.2-1.3臭氧投加量（mgO3/L）4513590好氧处理与臭氧氧化联合治理阶段（min）3060602.2分析方法每星期对进出水的各项参数进行两到三次监测。用标准方法分别对化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD5）、总悬浮固体（TSS）、挥发性悬浮固体（VSS）、总凯氏氮（TKN）、氨氮（N-NH4+）、总表面活性剂（非离子型铋活性物质BIAS

14、、阳离子CAT、阴离子亚甲基蓝活性物质MBAS）、总磷（P）和pH值进行监测27。其中pH值实行全过程监测，确保其保持在7.5-8.5的范围内。总氮（TN）的测定利用日本津岛公司生产的碳分析仪（5050型号）的总氮测量单元（TNM-1型号）进行测定。通过计算总氮和凯式氮的差值，得到氮氧化物（N-NOX）的含量。色度的去除率：将待测样品置于径长为1cm的石英比色皿中，分别在三种波长条件下（426nm、558nm和660nm）测得其吸光度值，最后计算脱色率。反应器中的生物浓度进行两次测定（在生物处理单独处理后，以及阶段B，加入臭氧联合治理后）。分别从微生物反应器的不同高度处（顶部和底部）进行取样，

15、得到具有代表性的微生物样品。采样体积需要综合考虑载体的多少，以及单位反应器（L）中载体的多少（1023）。随载体排出的污泥需用一定量的清水进行冲洗，并对其TSS和VSS进行测定。污泥容积指数（SVI），作为颗粒物变化以及污泥沉降能力的评价，进行测定。利用紫外分析仪（臭氧分析仪BMT 964，WEDECO，德国），对臭氧反应器进口与出口处蒸汽中的臭氧浓度进行测定。通过改变臭氧发生器的氧气流量，得到臭氧校正曲线28。通过对臭氧产生量以及循环处理过程后臭氧残余量进行计算，得到臭氧的实际消耗量。该值与每个周期处理废水的体积之比，即代表臭氧消耗率。剩余污泥量为反应器（废水，洗涤操作，微生物样品）中TSS与同一阶段的COD去除量的差值。2.3废水成分实验废水为科莫纺织区（意大利）某纺织印染厂的调节池出水。该厂不同纺织品（棉、丝、涤纶、纤维）的生产工艺包括预处理（蚕丝脱硝、洗涤）、电动印花、酸化、阳离子分散染料染色，最后还有水洗、气化和整理工艺（软化）。表2显示了1m3印染废水样品的组成（平均值和标准偏差）。表2 印染废水特性参数平均值标准偏差TSS（mg/L）60.119.4VSS/TSS（%）99.61.0COD（mg/