水解酸化—接触氧化—混凝气浮组合处理印染废水

Posted 2023-01-12 混凝

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针对印染废水有机物浓度高、可生化性差、水质变化大及色度高等特点，采用水解酸化—接触氧化—混凝气浮组合工艺进行处理。运行结果表明，废水经组合工艺处理后CODCr、BOD5、SS、色度的去除率分别为92.1%、88.2%、86.5%、92.0%，最终出水水质达到了《纺织工业水污染排放标准》(GB4287—1992)一级排放标准要求。
[中图分类号]X703[文献标识码]B[文章编号]1005-829X(2012)01-0084-03
印染行业是工业废水排放大户，据不完全统计，每天全国印染废水的排放量为3×106～4×106m3。印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、pH变化大、可生化性差等特点，属于难处理的工业废水〔1〕。近年来随着化学纤维织物的发展，仿真丝的兴起及印染后整理技术的进步，PVA浆料、人造丝碱解物(主要是邻苯二甲酸类物质)、新型助剂等难生化降解的有机物大量进入印染废水中〔2〕，其CODCr也由原来的数百mg/L上升到2000～3000mg/L，从而使原有生物处理系统的CODCr去除率由70%下降到50%左右，甚至更低。传统的生物处理工艺已受到严重挑战，而传统的化学沉淀法和气浮法对这类印染废水的CODCr去除率也仅为30%左右。因此，开发经济有效的印染废水处理技术已成为当今环保行业关注的热点。
福建省某印染有限公司主要承接化纤、纯棉类纺织面料的染整加工，所使用染料以分散染料、活性染料为主，排放的废水浓度高、水质波动大、有机污染严重，同时由于染料品种的变化以及化学浆料的大量使用，使得该废水含有大量难生物降解有机物，处理难度较大。实践证明〔3〕，水解酸化—接触氧化—混凝气浮工艺具有处理效果好、出水水质稳定、操作管理方便、能耗低等优点，是处理印染废水的有效方法。笔者采用水解酸化—接触氧化—混凝气浮工艺处理该公司排放的印染废水。目前工程已投入使用，各项出水指标良好，运行成本低，可供类似废水处理工程借鉴。
1.水质与水量
该企业车间排放的污水具有以下特点：
(1)受订单影响水质、水量波动大，设计水量为5000m3/d；
(2)色度深；
(3)废水的BOD5/CODCr偏低，可生化性差。设计进水水质及排放标准如表1所示。

2.处理工艺流程的确定
目前国内外对印染废水的处理方法主要有物理化学法、化学法和生化法等。物理化学法包括吸附法、膜分离法和混凝沉淀法；化学法包括氧化法、还原法和电化学法等，这些处理方法均存在运行费用高、易造成环境二次污染的缺点，且难以在工程中广泛应用〔4〕。而生物处理法操作简单、运行费用低、无二次污染、对环境友好等，在印染废水的处理中越来越受到重视。然而好氧生物法存在色度和CODCr去除率不高且反应时间长的缺点〔5〕，因此仅依靠简单的好氧处理难以达到处理要求，需要开发以厌氧—好氧联合为核心，与物化法或化学法相结合的混合多级处理工艺。
从表1水质指标可以看出，该废水的可生化性较差、碱性强，有些染料沉降性差，且含有较多有毒有害的有机物质，如采用常规的接触氧化+混凝沉淀工艺处理效果不理想，而若在接触氧化前进行水解酸化处理，则可将大分子有机物、难降解有机物降解为小分子有机物，提高废水的可生化性；将后续沉淀池改成气浮池，则可把沉降性差的染料颗粒从废水中有效分离出来。因此，该废水可采用水解酸化—接触氧化—混凝气浮相结合的工艺进行处理，处理工艺流程见图1。

采用该工艺处理印染废水需选择性能优良的混凝剂，以降低废水的色度及悬浮性有机物含量，保证出水的各项指标达到排放标准要求。
3.主要构筑物
(1)调节池。钢砼结构，地埋式，共1座，尺寸为16.0m×30.0m×3.8m，有效容积1680m3，停留时间8h，废水经格栅井进入调节池。配2台18.5kW离心泵(1用1备)，2台75kWSSR200罗茨鼓风机(1用1备，变频控制)。通过调节池底的穿孔管预曝气搅拌，达到调质、调匀、降低水温的作用。该企业所排污水呈碱性，需在调节池进水口处加硫酸调节。
(2)水解酸化池。钢砼结构，半地埋式，共2座，尺寸为17.0m×6.0m×6.3m，有效容积1224m3，停留时间6h，池底设有大阻力布水管，采用组合填料，尺寸为150m×80mm，L=4.0m，单层设置。
(3)接触氧化池。钢砼结构，半地埋式，共4座，尺寸为17.0m×6.5m×6.0m，有效容积2500m3，停留时间12h，采用组合填料，尺寸为150m×80mm，L=3.5m，单层设置。池中安装可提升式微孔曝气管，气泡小、均匀，溶气效率高，采用2台75kWSSR200罗茨鼓风机(1用1备，变频控制)曝气。废水在接触氧化池中与填料上的生物膜充分接触，在适宜的溶解氧、温度和营养源下，大量繁殖好氧菌。
(4)气浮池。浅层零速高效气浮，Q=300m3/h，池直径7.5m，主要设备为：主机，碳钢防腐，尺寸为7.5m×0.95m，设1座；行走减速机，P=1.5kW，1台；排渣减速机，P=1.1kW；溶气水泵，P=22kW，设2台(1用1备)；空压机，P=11kW；溢流调节器，尺寸为1.8m×0.95m，设1座；溶气管，尺寸为D0.48m×2.75m，钢制防腐，1件。浅层气浮的表面负荷高、占地面积小、单位负荷轻、处理效果好，悬浮物去除率达80%以上，溶气效率高达90%。
(5)反应槽。钢制防腐，共2格，尺寸为2.5m×5.0m×1.8m。第1格为混凝槽，配双桨式不锈钢搅拌器，转速为52r/min，投加PAC、脱色剂；第2格为絮凝槽，配框式不锈钢搅拌器，转速为5.2r/min，投加PAM。
(6)清水池。钢砼结构，半地埋式，设1座，共2格，底部串联，尺寸为17.0m×5.2m×5.0m，有效容积417m3，停留时间2h。
4.工艺调试运行
4.1生化工艺调试
生化部分调试从投加接种污泥开始，投加约30t活性污泥。污泥取自城市污水处理厂的脱水污泥，同时投加2t工业葡萄糖、200kg尿素，补充水中的碳、氮等营养源。由于城市污水与印染废水的水质差别大，因此前期采用间歇进水方式调试，待菌种适应印染废水的环境后，改用连续进水方式调试。调试接触氧化池时要注意，开始阶段曝气量要小，待污泥黏附在组合填料上后，逐渐加大曝气量，直至菌种稳定生长。观察填料的挂膜情况，水解酸化池的污泥负荷高，泥呈深色，接触氧化池的污泥呈茶褐色为宜。水解酸化—接触氧化的成功启动是后续混凝气浮运行的基础。
4.2物化工艺调试
混凝气浮调试选择在生化出水水质稳定、良好后进行。本工程选用的混凝剂为PAC、脱色剂，絮凝剂为PAM。脱色剂对普通药剂难处理的玫瑰红、深紫等颜色的印染废水色度去除率高达80%以上，其特有的阳离子基团可与废水中显色物质的阴离子基团相结合形成疏水性难溶盐而从水中分离，此外脱色剂分子链上的各种活性基团可与染料分子的磺酸基、羧酸基等阴离子基团发生化学反应生成不溶物质得以去除，从而脱去废水的颜色，还具有良好的混凝沉降作用。气浮调试时要注意加药量要适度，太小矾花不够大，与溶气结合效果差，上浮速度慢；加药量太大会出现矾花下沉，甚至水体混浊等情况。
5.处理效果
本工程于2010年3月进行调试，调试期约5个月，结果发现该工艺对CODCr、BOD5、SS等的去除率达到了预期效果，并通过了环境监测部门的验收，连续24h满负荷运行后的取样监测结果见表2。

从表2数据可以看出，该处理系统对废水的CODCr、BOD5、SS及色度的去除率分别达到92.1%、88.2%、86.5%、92.0%，出水CODCr、BOD5和SS的质量浓度分别为50、19、30mg/L，色度为16，pH为7.1，各项指标均达到了《纺织工业水污染排放标准》(GB4287—1992)中的一级排放标准要求。
6.主要经济技术指标
(1)占地面积。该废水处理工程总占地约1600m2，处理1t废水占地0.32m2。
(2)工作制度及人员编制。废水处理站实行3班运转，每班2人，化验员1人，共7人。
(3)运行费用。运行费用包括水费、电费、人工费、管理费、药剂费等，总运行费用合计1.8元/m3。
7.结论
(1)本工程最大的特点是占地面积小。水解酸化池不仅能提高废水的可生化性，脱色率也较好；接触氧化工艺选用可提升式微孔曝气器，不但转化率高而且检修方便；由于脱色剂有很好的絮凝效果，后期将PAC改为硫酸铝，在保证处理效果的前提下，极大地降低了运行成本。
(2)处理后的废水从清水池排出时已优于国家排放标准；出水再经深度处理后可以满足生产回用的要求，综合运行成本在2.2元/m3，低于当地的自来水价格。
总体来看，该工艺针对性强，半年多来工程设施运行稳定，取得了较大的环境和经济效益，值得推广。