水解酸化—接觸氧化—混凝氣浮組合處理印染廢水
印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放大戶(hù)，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每天全國(guó)印染廢水的排放量為3×106～4×106 m3。印染廢水具有水量大、有機(jī)污染物含量高、色度深、pH變化大、可生化性差等特點(diǎn)，屬于難處理的工業(yè)廢水〔1〕。近年來(lái)隨著化學(xué)纖維織物的發(fā)展，仿真絲的興起及印染后整理技術(shù)的進(jìn)步，PVA 漿料、人造絲堿解物（主要是鄰苯二甲酸類(lèi)物質(zhì)）、新型助劑等難生化降解的有機(jī)物大量進(jìn)入印染廢水中〔2〕，其CODCr也由原來(lái)的數(shù)百mg/L 上升到2 000～3 000 mg/L，從而使原有生物處理系統(tǒng)的CODCr去除率由70%下降到50%左右，甚至更低。傳統(tǒng)的生物處理工藝已受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)，而傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法和氣浮法對(duì)這類(lèi)印染廢水的CODCr去除率也僅為30%左右。因此，開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的印染廢水處理技術(shù)已成為當(dāng)今環(huán)保行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)。
福建省某印染有限公司主要承接化纖、純棉類(lèi)紡織面料的染整加工，所使用染料以分散染料、活性染料為主，排放的廢水濃度高、水質(zhì)波動(dòng)大、有機(jī)污染嚴(yán)重，同時(shí)由于染料品種的變化以及化學(xué)漿料的大量使用，使得該廢水含有大量難生物降解有機(jī)物，處理難度較大。實(shí)踐證明〔3〕，水解酸化—接觸氧化—混凝氣浮工藝具有處理效果好、出水水質(zhì)穩(wěn)定、操作管理方便、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，是處理印染廢水的有效方法。筆者采用水解酸化—接觸氧化—混凝氣浮工藝處理該公司排放的印染廢水。目前工程已投入使用，各項(xiàng)出水指標(biāo)良好，運(yùn)行成本低，可供類(lèi)似廢水處理工程借鑒。
1 水質(zhì)與水量
該企業(yè)車(chē)間排放的污水具有以下特點(diǎn)：（1）受訂單影響水質(zhì)、水量波動(dòng)大，設(shè)計(jì)水量為5 000 m3/d；（2）色度深；（3）廢水的BOD5/CODCr偏低，可生化性差。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。
表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)
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2 處理工藝流程的確定
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)印染廢水的處理方法主要有物理化學(xué)法、化學(xué)法和生化法等。物理化學(xué)法包括吸附法、膜分離法和混凝沉淀法；化學(xué)法包括氧化法、還原法和電化學(xué)法等，這些處理方法均存在運(yùn)行費(fèi)用高、易造成環(huán)境二次污染的缺點(diǎn)，且難以在工程中廣泛應(yīng)用〔4〕。而生物處理法操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、無(wú)二次污染、對(duì)環(huán)境友好等，在印染廢水的處理中越來(lái)越受到重視。然而好氧生物法存在色度和CODCr去除率不高且反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)的缺點(diǎn)〔5〕，因此僅依靠簡(jiǎn)單的好氧處理難以達(dá)到處理要求，需要開(kāi)發(fā)以厭氧—好氧聯(lián)合為核心，與物化法或化學(xué)法相結(jié)合的混合多級(jí)處理工藝。
從表1 水質(zhì)指標(biāo)可以看出，該廢水的可生化性較差、堿性強(qiáng)，有些染料沉降性差，且含有較多有毒有害的有機(jī)物質(zhì)，如采用常規(guī)的接觸氧化+混凝沉淀工藝處理效果不理想，而若在接觸氧化前進(jìn)行水解酸化處理，則可將大分子有機(jī)物、難降解有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物，提高廢水的可生化性；將后續(xù)沉淀池改成氣浮池，則可把沉降性差的染料顆粒從廢水中有效分離出來(lái)。因此，該廢水可采用水解酸化—接觸氧化—混凝氣浮相結(jié)合的工藝進(jìn)行處理，處理工藝流程見(jiàn)圖1。
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圖1 廢水處理工藝流程
采用該工藝處理印染廢水需選擇性能優(yōu)良的混凝劑，以降低廢水的色度及懸浮性有機(jī)物含量，保證出水的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
3 主要構(gòu)筑物
（1）調(diào)節(jié)池。鋼砼結(jié)構(gòu)，地埋式，共1 座，尺寸為16.0 m×30.0 m×3.8 m，有效容積1 680 m3，停留時(shí)間8 h，廢水經(jīng)格柵井進(jìn)入調(diào)節(jié)池。配2 臺(tái)18.5 kW 離心泵（1 用1 備），2 臺(tái)75 kW SSR200 羅茨鼓風(fēng)機(jī)（1用1 備，變頻控制）。通過(guò)調(diào)節(jié)池底的穿孔管預(yù)曝氣攪拌，達(dá)到調(diào)質(zhì)、調(diào)勻、降低水溫的作用。該企業(yè)所排污水呈堿性，需在調(diào)節(jié)池進(jìn)水口處加硫酸調(diào)節(jié)。
（2）水解酸化池。鋼砼結(jié)構(gòu)，半地埋式，共2 座，尺寸為17.0 m×6.0 m×6.3 m，有效容積1 224 m3，停留時(shí)間6 h，池底設(shè)有大阻力布水管，采用組合填料，尺寸為150 m×80 mm，L=4.0 m，單層設(shè)置。
（3）接觸氧化池。鋼砼結(jié)構(gòu)，半地埋式，共4 座，尺寸為17.0 m×6.5 m×6.0 m，有效容積2 500 m3，停留時(shí)間12 h，采用組合填料，尺寸為150 m×80 mm，L=3.5 m，單層設(shè)置。池中安裝可提升式微孔曝氣管，氣泡小、均勻，溶氣效率高，采用2 臺(tái)75 kW SSR200羅茨鼓風(fēng)機(jī)（1 用1 備，變頻控制）曝氣。廢水在接觸氧化池中與填料上的生物膜充分接觸，在適宜的溶解氧、溫度和營(yíng)養(yǎng)源下，大量繁殖好氧菌。
（4）氣浮池。淺層零速高效氣浮，Q=300 m3/h，池直徑7.5 m，主要設(shè)備為：主機(jī)，碳鋼防腐，尺寸為7.5 m×0.95 m，設(shè)1 座；行走減速機(jī)，P=1.5 kW，1 臺(tái)；排渣減速機(jī)，P=1.1 kW；溶氣水泵，P=22 kW，設(shè)2 臺(tái)（1用1 備）；空壓機(jī)，P=11 kW；溢流調(diào)節(jié)器，尺寸為1.8 m×0.95 m，設(shè)1 座；溶氣管，尺寸為D 0.48 m×2.75 m，鋼制防腐，1 件。淺層氣浮的表面負(fù)荷高、占地面積小、單位負(fù)荷輕、處理效果好，懸浮物去除率達(dá)80%以上，溶氣效率高達(dá)90%。
（5）反應(yīng)槽。鋼制防腐，共2 格，尺寸為2.5 m×5.0 m×1.8 m。第1 格為混凝槽，配雙槳式不銹鋼攪拌器，轉(zhuǎn)速為52 r/min，投加PAC、脫色劑；第2 格為絮凝槽，配框式不銹鋼攪拌器，轉(zhuǎn)速為5.2 r/min，投加PAM。
（6）清水池。鋼砼結(jié)構(gòu)，半地埋式，設(shè)1 座，共2格，底部串聯(lián)，尺寸為17.0 m×5.2 m×5.0 m，有效容積417 m3，停留時(shí)間2 h。
4 工藝調(diào)試運(yùn)行
4.1 生化工藝調(diào)試
生化部分調(diào)試從投加接種污泥開(kāi)始，投加約30 t 活性污泥。污泥取自城市污水處理廠(chǎng)的脫水污泥，同時(shí)投加2 t 工業(yè)葡萄糖、200 kg尿素，補(bǔ)充水中的碳、氮等營(yíng)養(yǎng)源。由于城市污水與印染廢水的水質(zhì)差別大，因此前期采用間歇進(jìn)水方式調(diào)試，待菌種適應(yīng)印染廢水的環(huán)境后，改用連續(xù)進(jìn)水方式調(diào)試。調(diào)試接觸氧化池時(shí)要注意，開(kāi)始階段曝氣量要小，待污泥黏附在組合填料上后，逐漸加大曝氣量，直至菌種穩(wěn)定生長(zhǎng)。觀(guān)察填料的掛膜情況，水解酸化池的污泥負(fù)荷高，泥呈深色，接觸氧化池的污泥呈茶褐色為宜。水解酸化—接觸氧化的成功啟動(dòng)是后續(xù)混凝氣浮運(yùn)行的基礎(chǔ)。
4.2 物化工藝調(diào)試
混凝氣浮調(diào)試選擇在生化出水水質(zhì)穩(wěn)定、良好后進(jìn)行。本工程選用的混凝劑為PAC、脫色劑，絮凝劑為PAM。脫色劑對(duì)普通藥劑難處理的玫瑰紅、深紫等顏色的印染廢水色度去除率高達(dá)80%以上，其特有的陽(yáng)離子基團(tuán)可與廢水中顯色物質(zhì)的陰離子基團(tuán)相結(jié)合形成疏水性難溶鹽而從水中分離，此外脫色劑分子鏈上的各種活性基團(tuán)可與染料分子的磺酸基、羧酸基等陰離子基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成不溶物質(zhì)得以去除，從而脫去廢水的顏色，還具有良好的混凝沉降作用。氣浮調(diào)試時(shí)要注意加藥量要適度，太小礬花不夠大，與溶氣結(jié)合效果差，上浮速度慢；加藥量太大會(huì)出現(xiàn)礬花下沉，甚至水體混濁等情況。
5 處理效果
本工程于2010 年3 月進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試期約5 個(gè)月，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該工藝對(duì)CODCr、BOD5、SS 等的去除率達(dá)到了預(yù)期效果，并通過(guò)了環(huán)境監(jiān)測(cè)部門(mén)的驗(yàn)收，連續(xù)24 h 滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行后的取樣監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 監(jiān)測(cè)結(jié)果
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從表2 數(shù)據(jù)可以看出，該處理系統(tǒng)對(duì)廢水的CODCr、BOD5、SS 及色度的去除率分別達(dá)到92.1%、88.2%、86.5%、92.0%，出水CODCr、BOD5和SS 的質(zhì)量濃度分別為50、19、30 mg/L，色度為16，pH 為7.1，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了《紡織工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 4287—1992）中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
6 主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)
（1）占地面積。該廢水處理工程總占地約1 600 m2，處理1 t 廢水占地0.32 m2。
（2）工作制度及人員編制。廢水處理站實(shí)行3 班運(yùn)轉(zhuǎn)，每班2 人，化驗(yàn)員1 人，共7 人。
（3）運(yùn)行費(fèi)用。運(yùn)行費(fèi)用包括水費(fèi)、電費(fèi)、人工費(fèi)、管理費(fèi)、藥劑費(fèi)等，總運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)1.8 元/m3。
7 結(jié)論
（1）本工程最大的特點(diǎn)是占地面積小。水解酸化池不僅能提高廢水的可生化性，脫色率也較好；接觸氧化工藝選用可提升式微孔曝氣器，不但轉(zhuǎn)化率高而且檢修方便；由于脫色劑有很好的絮凝效果，后期將PAC 改為硫酸鋁，在保證處理效果的前提下，極大地降低了運(yùn)行成本。
（2）處理后的廢水從清水池排出時(shí)已優(yōu)于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)；出水再經(jīng)深度處理后可以滿(mǎn)足生產(chǎn)回用的要求，綜合運(yùn)行成本在2.2 元/m3，低于當(dāng)?shù)氐淖詠?lái)水價(jià)格。
總體來(lái)看，該工藝針對(duì)性強(qiáng)，半年多來(lái)工程設(shè)施運(yùn)行穩(wěn)定，取得了較大的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益，值得推廣。
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[作者簡(jiǎn)介] 江濱（1983-），2007 年畢業(yè)于福州大學(xué)，工程師。
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