印染廢水是國內(nèi)外公認的較難處理的工業(yè)廢水之一，具有成分復(fù)雜、可生化性差、處理難度大等特點。單獨采用傳統(tǒng)生化處理工藝，處理效果較差，難以達到排放要求〔1〕。
某印染企業(yè)染色工序的廢水，主要污染物為硫化青光染料、助劑(硫化堿、純堿、保險粉和雙氧水等)和表面活性劑(烷基磺酸鈉)等。具有有機污染物濃度高、種類多、可生化性差和水質(zhì)復(fù)雜等水質(zhì)特點。根據(jù)該印染廢水的水質(zhì)特點，筆者采用水解酸化—生物接觸氧化—絮凝沉淀組合工藝對該廢水進行了處理。在接觸氧化法和絮凝沉淀之前，利用酸化池內(nèi)的水解和產(chǎn)酸細菌改善廢水的可生化性，有利于提高整個工藝的處理效率〔2〕，出水水質(zhì)達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)一級標準。為難降解印染廢水的處理提供了有益的實踐經(jīng)驗。
1 水質(zhì)與分析方法
該印染廠廢水排放量為600 m3/d，要求處理后出水達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)中的一級排放標準，廢水水質(zhì)與排放標準如表1 所示。
表1 原水水質(zhì)參數(shù)
COD采用重鉻酸鉀法測定;BOD5采用稀釋與接種法測定;SS 采用重量法測定;pH 采用pH 酸度計測定;DO 采用便攜式溶解氧測定儀測定。
2 結(jié)果與分析
2.1 工藝流程
組合工藝流程如圖1 所示。廢水通過廠區(qū)內(nèi)排水管網(wǎng)收集進入格柵池，去除大顆粒雜質(zhì)和其他懸浮物。后進入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)鼓風曝氣均化水質(zhì)、均衡水量。之后經(jīng)提升泵提升至兼性池(水解酸化池)中，兼性池中含有大量的兼性細菌，利用其水解和產(chǎn)酸作用提高廢水的生化性。然后自流入接觸氧化池，池內(nèi)設(shè)置半軟性填料，為微生物提供生長附著床。生化池中代謝脫落的細菌、SS 隨廢水依次流入絮凝反應(yīng)池、膠羽池和沉淀池等進行固液分離，沉淀池上部清水經(jīng)消毒處理后達標排放。沉淀池底部污泥用泵打入污泥池濃縮脫水。
圖1 廢水處理工藝流程
2.2 主要構(gòu)筑物、設(shè)備及設(shè)計參數(shù)
格柵池�？�?cè)莘e為58 m3/座，有效水深為2.5 m，設(shè)置兩道格柵。粗、細格柵均采用回轉(zhuǎn)式格柵除污機。將污水送入水泵和主體構(gòu)筑物前，需設(shè)格柵以攔截較大雜物，防止堵塞水泵及管道，保證后續(xù)處理設(shè)施的正常運行。
隔油池。總?cè)莘e36 m3/座，有效水深1.2 m，地下式鋼混結(jié)構(gòu)，1 座。由于油易黏附且具有隔離效果，故設(shè)隔油池截留廢水中的浮油，以保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理效果。
調(diào)節(jié)池。總?cè)莘e197.1 m3，有效容積138 m3，有效水深3.5 m，氣水比10∶1。池內(nèi)設(shè)曝氣管，廢水經(jīng)曝氣管中空氣的攪拌可均化水質(zhì)、均衡水量，并能保證水中的顆粒物不沉積于池底。
水解酸化池。厭氧折板反應(yīng)器(ABR)的結(jié)構(gòu)形式，總?cè)莘e280 m3，有效容積205 m3。DO 控制在1.2~3 mg/L 之間，停留時間為9 h，有效水深為5.5 m。池底布置多排穿孔管，廢水從池底進入，攪動池底污泥，保證廢水與水解酸化泥充分接觸。
接觸氧化池�？�?cè)莘e230 m3，有效容積170 m3，有效水深為4.3 m，水力停留時間為12 h。池內(nèi)填充彈性組合填料，填料上布滿生物膜，采用鼓風曝氣和微孔曝氣擴散器充氧，填充率為78%，各串填料間的安裝距離為50 mm。
反應(yīng)絮凝池。為鋼混結(jié)構(gòu)，地上式，有效容積為26.8 m3，池中設(shè)有LJF-1700 型立軸式機械絮凝攪拌機1臺，攪拌速度3.5 r/min，系統(tǒng)自動控制的PAC與PAM 加藥泵向廢水中定量投加混凝劑和助凝劑，使廢水中形成大顆粒易沉淀的礬花，通過沉淀去除廢水中SS。
沉淀池。為鋼混結(jié)構(gòu)，地上式，與反應(yīng)絮凝池合建。有效容積為89.2 m3，有效水深為2.4 m，停留時間為2.8 h。在絮凝池中形成的礬花在沉淀池中進行泥水分離。沉淀污泥抽至污泥池進行脫水處理，池內(nèi)設(shè)斜管以提高沉淀效果。
污泥池。設(shè)1 座輻流式污泥濃縮池，鋼混結(jié)構(gòu)，有效容積為120 m3，停留時間為11 h。帶式脫水機、污泥泵和加藥泵各1臺，濃縮污泥進入帶式壓濾機進行脫水處理。
消毒池。為地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效容積為30 m3，有效水深為2.8 m，停留時間為1.5 h。池中投加次氯酸鈉消毒殺菌，廢水比較終達標排放。
2.3 工藝特點
筆者試驗采用水解酸化(兼性)法—生物接觸氧化法—絮凝沉淀工藝處理印染廢水。在水解階段其可將復(fù)雜的大分子有機物用胞外酶水解為小分子的溶解性有機物。酸化階段可將溶解性的有機物轉(zhuǎn)化為有機酸、CO2等。兼性生化處理段對水量、水質(zhì)的沖擊負荷有較強的適應(yīng)能力，并且可將廢水中的表面活性劑的長鏈有機物打斷，為后續(xù)的好氧段創(chuàng)造有利條件。概括起來該工藝有如下特點：
(1)不存在污泥膨脹，由于微生物是附著在填料上形成生物膜，生物膜的脫落與增長自動保持平衡，故正常運行時無需回流污泥。
(2)具有較強的耐沖擊負荷，處理效果穩(wěn)定、操作管理簡單、剩余污泥產(chǎn)量少。
(3)水解酸化池中懸掛組合填料，提高了污泥泥齡和污泥濃度，有利于對污染物的去除。
(4)為使污水處理運行穩(wěn)定，減輕操作人員勞動強度，大部分設(shè)備采用自動控制。
(5)采用該工藝輔以微孔曝氣，氧的利用率較高，運行成本降低。
2.4 水解酸化池
2.4.1水解酸化池對COD的去除效果
水解酸化池對COD的去除效果如圖2 所示。
圖2 水解酸化池對COD的去除效果
當進水COD在640~1 230 mg/L 之間時，出水COD變化較大，COD去除率維持在24.26%~36.42%。水解酸化池主要作用是提高廢水的好氧可生化性，雖對廢水的COD去除率不高，但經(jīng)其處理后廢水的BOD5/COD由0.2 上升到0.39，廢水的可生化性得到明顯改善，這為后續(xù)的好氧生化處理提供了條件。且水解酸化對沖擊負荷有較高的適應(yīng)能力，不產(chǎn)生污泥膨脹，勿需污泥回流〔3〕。
2.4.2水力停留時間對BOD5/COD的影響
試驗考察了不同停留時間下水解酸化池出水的BOD5/COD，期間保持氣水比為10∶1。結(jié)果表明，廢水經(jīng)水解酸化后，當停留時間分別為3、6、9、12、15 h時，出水BOD5/COD分別提高了13.3%、21.5%、32.6%、22.3%、17.8%。這說明水解產(chǎn)酸菌把大分子有機物轉(zhuǎn)化為小分子易降解有機物，有利于好氧處理的高效運行〔4〕。當停留時間為9 h，BOD5/COD達到了0.43。繼續(xù)延長停留時間，BOD5/COD反而降低，這可能是由于此時水解酸化反應(yīng)已經(jīng)基本完成〔5〕。因此在水解酸化階段水力停留時間為9 h 時，可大幅度地提高廢水的可生化性，有利于后續(xù)反應(yīng)的進行。
2.5 生物接觸氧化池
2.5.1容積負荷對COD去除率的影響
當水力負荷在1.0 m3/(m2·h)時，進水容積負荷從4 kg/(m3·d)遞增到6 kg/(m3·d)，其COD去除率遞減不明顯，說明接觸氧化法耐沖擊能力較強，去除率僅僅從73.3%降至68.7%。當反應(yīng)體系中容積負荷由6 kg/(m3·d)增至10 kg/(m3·d)，COD去除率驟然下降至41.3%〔6〕。故當容積負荷為6 kg/(m3·d)時，生物接觸氧化對COD的去除效果較好。
2.5.2生物接觸氧化對COD的去除效果
經(jīng)過水解酸化階段，出水色度為100~250 倍，COD為556~738 mg/L，BOD5/COD為0.32 以上，pH降至6.5 左右。
生物接觸氧化對COD的去除效果如圖3 所示。此階段進水COD和出水COD變化幅度沒有水解酸化階段大。出水COD維持在247~324 mg/L 之間浮動，去除率維持在51.13%~65.31%〔7-8〕。
圖3 生物接觸氧化對COD的去除效果
2.6 BOD和SS 的去除
各處理單元對廢水BOD的去除效果見表2。
表2 系統(tǒng)對BOD的去除效果
由表2 可見，水解酸化階段BOD去除效果不甚理想，僅維持在16.84%~31.15%之間。而在接觸氧化階段，對BOD的去除效果明顯，去除率的變化范圍為57.66%~68.14%。經(jīng)過比較后的斜管沉淀，出水BOD進一步降低(低至9~24 mg/L)。因此經(jīng)過各處理單元的去除，BOD的去除效果顯著，總?cè)コ蕿?2.86%~94.44%(均值93.69%)。
各處理單元對廢水SS 的去除效果見表3。
表3 系統(tǒng)對SS 的去除效果
由表3 可見，經(jīng)過前期的格柵池和調(diào)節(jié)池，水解酸化池進水SS 已被去除大部分，去除率達到48.13%~63.98%。而在接觸氧化池階段，出水SS 去除效果不甚理想，去除率維持在17.05%~34.48%。這還要歸功于接觸氧化池中的彈性組合填料對污水中的懸浮顆粒的吸附、截留作用等。當經(jīng)過斜管沉淀池后，去除效果進一步得到提升，出水SS 在34~60 mg/L之間波動，均達到《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)一級標準。經(jīng)過多個處理單元的去除，SS 總?cè)コ蕿?1.43%~85.09%(均值78.53%)。
2.7 運行效益分析
2.7.1工程總投資
該污水處理設(shè)施于2009 年4 月初進行調(diào)試，于2009 年10 月通過環(huán)保部門的竣工環(huán)保驗收。工程總投資89.67 萬元，其中土建部分為53.36 萬元，工藝設(shè)備為24 萬元，其他部分為13 萬元。由于工程建在廠區(qū)，土地使用費忽略不計。
2.7.2運行成本分析
廢水治理系統(tǒng)日常運行費用由電費、藥劑費、人工費及其他費用等構(gòu)成。
(1)電費：總運行功率為20.26 kW，實際運行功率為15.7 kW，每天運行24 h，按運行360 d/a 計則電耗為135 648 kW·h，電費0.6 元/(kW·h)，則消耗電費為226 元/d。
(2)藥劑費：所用藥劑主要為PAM、PAC 和脫色劑，PAM 用量為24 kg/d，單價為5 000 元/t;PAC 用量為18 kg/d，單價為6 400 元/t;脫色劑用量為21.6kg/d，單價為3 500 元/t;其他藥劑費為50 元/d，則藥劑費為360.6 元/d。
(3)人工費：人工按4 人計，每人月工資1 000元，則人工費用為133 元/d。
(4)其他費用：包括折舊費，維修費等。折舊費按年等額資金回收法計，資金回收系數(shù)取0.054，檢修維護費率取1.2%，共約50 元/d。
廢水處理系統(tǒng)正常運行后，處理成本約為1.28元/m3。
3 結(jié)論與建議
(1)采用水解酸化—生物接觸氧化—絮凝沉淀組合工藝能夠有效地處理印染廢水。當進水COD、BOD5和SS 分別為640 ~1 230、160 ~382、164 ~ 322mg/L 的情況下，它們的出水質(zhì)量濃度分別為64~92、9~24 、34~60 mg/L，達到了《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)一級標準。
(2)當水解酸化池水力停留時間為9 h 時，可提高廢水的可生化性，有利于后續(xù)處理的進行。當生物接觸氧化池容積負荷為6 kg/(m3·d)時，其對COD的去除效果較好。
(3)廢水直接處理成本為1.28 元/m3，在經(jīng)濟上是可行的。
(4)該組合工藝基本不存在剩余污泥處置問題，有良好的應(yīng)用前景和推廣價值。處理后的廢水經(jīng)消毒后回用于生產(chǎn)實踐，不但減少了企業(yè)廢水的排放量，而且為企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本。
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