印染廢水是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)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(diǎn)。單獨(dú)采用傳統(tǒng)生化處理工藝，處理效果較差，難以達(dá)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(xiǎn)粉和雙氧水等)和表面活性劑(烷基磺酸鈉)等。具有有機(jī)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(diǎn)。根據(jù)該印染廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，筆者采用水解酸化—生物接觸氧化—絮凝沉淀組合工藝對(duì)該廢水進(jìn)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(xì)菌改善廢水的可生化性，有利于提高整個(gè)工藝的處理效率〔2〕，出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。為難降解印染廢水的處理提供了有益的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。
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(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)中的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，廢水水質(zhì)與排放標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示。
表1 原水水質(zhì)參數(shù)
COD采用重鉻酸鉀法測(cè)定;BOD5采用稀釋與接種法測(cè)定;SS 采用重量法測(cè)定;pH 采用pH 酸度計(jì)測(cè)定;DO 采用便攜式溶解氧測(cè)定儀測(cè)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(guò)廠區(qū)內(nèi)排水管網(wǎng)收集進(jìn)入格柵池，去除大顆粒雜質(zhì)和其他懸浮物。后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)鼓風(fēng)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(xì)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(zhǎng)附著床。生化池中代謝脫落的細(xì)菌、SS 隨廢水依次流入絮凝反應(yīng)池、膠羽池和沉淀池等進(jìn)行固液分離，沉淀池上部清水經(jīng)消毒處理后達(dá)標(biāo)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(jì)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(xì)格柵均采用回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)。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(yùn)行。
隔油池�？�?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(shí)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(jìn)入，攪動(dòng)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(shí)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(fēng)曝氣和微孔曝氣擴(kuò)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(jī)械絮凝攪拌機(jī)1臺(tái)，攪拌速度3.5 r/min，系統(tǒng)自動(dòng)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(guò)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(shí)間為2.8 h。在絮凝池中形成的礬花在沉淀池中進(jìn)行泥水分離。沉淀污泥抽至污泥池進(jìn)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(shí)間為11 h。帶式脫水機(jī)、污泥泵和加藥泵各1臺(tái)，濃縮污泥進(jìn)入帶式壓濾機(jī)進(jìn)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(shí)間為1.5 h。池中投加次氯酸鈉消毒殺菌，廢水比較終達(dá)標(biāo)排放。
2.3 工藝特點(diǎn)
筆者試驗(yàn)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(jī)物用胞外酶水解為小分子的溶解性有機(jī)物。酸化階段可將溶解性的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸、CO2等。兼性生化處理段對(duì)水量、水質(zhì)的沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，并且可將廢水中的表面活性劑的長(zhǎng)鏈有機(jī)物打斷，為后續(xù)的好氧段創(chuàng)造有利條件。概括起來(lái)該工藝有如下特點(diǎn)：
(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(zhǎng)自動(dòng)保持平衡，故正常運(yùn)行時(shí)無(wú)需回流污泥。
(2)具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷，處理效果穩(wěn)定、操作管理簡(jiǎn)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(duì)污染物的去除。
(4)為使污水處理運(yùn)行穩(wěn)定，減輕操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，大部分設(shè)備采用自動(dòng)控制。
(5)采用該工藝輔以微孔曝氣，氧的利用率較高，運(yùn)行成本降低。
2.4 水解酸化池
2.4.1水解酸化池對(duì)COD的去除效果
水解酸化池對(duì)COD的去除效果如圖2 所示。
圖2 水解酸化池對(duì)COD的去除效果
當(dāng)進(jìn)水COD在640~1 230 mg/L 之間時(shí)，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(duì)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(duì)沖擊負(fù)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(shí)間對(duì)BOD5/COD的影響
試驗(yàn)考察了不同停留時(shí)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(dāng)停留時(shí)間分別為3、6、9、12、15 h時(shí)，出水BOD5/COD分別提高了13.3%、21.5%、32.6%、22.3%、17.8%。這說(shuō)明水解產(chǎn)酸菌把大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子易降解有機(jī)物，有利于好氧處理的高效運(yùn)行〔4〕。當(dāng)停留時(shí)間為9 h，BOD5/COD達(dá)到了0.43。繼續(xù)延長(zhǎng)停留時(shí)間，BOD5/COD反而降低，這可能是由于此時(shí)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(shí)間為9 h 時(shí)，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(jìn)行。
2.5 生物接觸氧化池
2.5.1容積負(fù)荷對(duì)COD去除率的影響
當(dāng)水力負(fù)荷在1.0 m3/(m2·h)時(shí)，進(jìn)水容積負(fù)荷從4 kg/(m3·d)遞增到6 kg/(m3·d)，其COD去除率遞減不明顯，說(shuō)明接觸氧化法耐沖擊能力較強(qiáng)，去除率僅僅從73.3%降至68.7%。當(dāng)反應(yīng)體系中容積負(fù)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(dāng)容積負(fù)荷為6 kg/(m3·d)時(shí)，生物接觸氧化對(duì)COD的去除效果較好。
2.5.2生物接觸氧化對(duì)COD的去除效果
經(jīng)過(guò)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(duì)COD的去除效果如圖3 所示。此階段進(jìn)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(dòng)，去除率維持在51.13%~65.31%〔7-8〕。
圖3 生物接觸氧化對(duì)COD的去除效果
2.6 BOD和SS 的去除
各處理單元對(duì)廢水BOD的去除效果見表2。
表2 系統(tǒng)對(duì)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(duì)BOD的去除效果明顯，去除率的變化范圍為57.66%~68.14%。經(jīng)過(guò)比較后的斜管沉淀，出水BOD進(jìn)一步降低(低至9~24 mg/L)。因此經(jīng)過(guò)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(duì)廢水SS 的去除效果見表3。
表3 系統(tǒng)對(duì)SS 的去除效果
由表3 可見，經(jīng)過(guò)前期的格柵池和調(diào)節(jié)池，水解酸化池進(jìn)水SS 已被去除大部分，去除率達(dá)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?dú)w功于接觸氧化池中的彈性組合填料對(duì)污水中的懸浮顆粒的吸附、截留作用等。當(dāng)經(jīng)過(guò)斜管沉淀池后，去除效果進(jìn)一步得到提升，出水SS 在34~60 mg/L之間波動(dòng)，均達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)多個(gè)處理單元的去除，SS 總?cè)コ蕿?1.43%~85.09%(均值78.53%)。
2.7 運(yùn)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(jìn)行調(diào)試，于2009 年10 月通過(guò)環(huán)保部門的竣工環(huán)保驗(yàn)收。工程總投資89.67 萬(wàn)元，其中土建部分為53.36 萬(wàn)元，工藝設(shè)備為24 萬(wàn)元，其他部分為13 萬(wàn)元。由于工程建在廠區(qū)，土地使用費(fèi)忽略不計(jì)。
2.7.2運(yùn)行成本分析
廢水治理系統(tǒng)日常運(yùn)行費(fèi)用由電費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)及其他費(fèi)用等構(gòu)成。
(1)電費(fèi)：總運(yùn)行功率為20.26 kW，實(shí)際運(yùn)行功率為15.7 kW，每天運(yùn)行24 h，按運(yùn)行360 d/a 計(jì)則電耗為135 648 kW·h，電費(fèi)0.6 元/(kW·h)，則消耗電費(fèi)為226 元/d。
(2)藥劑費(fèi)：所用藥劑主要為PAM、PAC 和脫色劑，PAM 用量為24 kg/d，單價(jià)為5 000 元/t;PAC 用量為18 kg/d，單價(jià)為6 400 元/t;脫色劑用量為21.6kg/d，單價(jià)為3 500 元/t;其他藥劑費(fèi)為50 元/d，則藥劑費(fèi)為360.6 元/d。
(3)人工費(fèi)：人工按4 人計(jì)，每人月工資1 000元，則人工費(fèi)用為133 元/d。
(4)其他費(fèi)用：包括折舊費(fèi)，維修費(fèi)等。折舊費(fèi)按年等額資金回收法計(jì)，資金回收系數(shù)取0.054，檢修維護(hù)費(fèi)率取1.2%，共約50 元/d。
廢水處理系統(tǒng)正常運(yùn)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(dāng)進(jìn)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(dá)到了《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
(2)當(dāng)水解酸化池水力停留時(shí)間為9 h 時(shí)，可提高廢水的可生化性，有利于后續(xù)處理的進(jìn)行。當(dāng)生物接觸氧化池容積負(fù)荷為6 kg/(m3·d)時(shí)，其對(duì)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(jì)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(jià)值。處理后的廢水經(jīng)消毒后回用于生產(chǎn)實(shí)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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