印染废水处理工艺

印染废水是国内外公认的较难处理的工业废水之一，具有成分复杂、可生化性差、处理难度大等特点。单独采用传统生化处理工艺，处理效果较差，难以达到排放要求。
  某印染企业染色工序的废水，主要污染物为硫化青光染料、助剂（硫化碱、纯碱、保险粉和双氧水等）和表面活性剂（烷基磺酸钠）等。具有有机污染物浓度高、种类多、可生化性差和水质复杂等水质特点。根据该印染废水的水质特点，笔者采用水解酸化—生物接触氧化—絮凝沉淀组合工艺对该废水进行了处理。在接触氧化法和絮凝沉淀之前，利用酸化池内的水解和产酸细菌改善废水的可生化性，有利于提高整个工艺的处理效率〔2〕，出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）一级标准。为难降解印染废水的处理提供了有益的实践经验。
  1.水质与分析方法
  该印染厂废水排放量为600m3/d，要求处理后出水达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中的一级排放标准，废水水质与排放标准如表1所示。



  COD采用重铬酸钾法测定；BOD5采用稀释与接种法测定；SS采用重量法测定；PH采用PH酸度计测定；DO采用便携式溶解氧测定仪测定。
  2.结果与分析
  2.1工艺流程
  组合工艺流程如图1所示。废水通过厂区内排水管网收集进入格栅池，去除大颗粒杂质和其他悬浮物。后进入调节池，调节池内设鼓风曝气均化水质、均衡水量。之后经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细菌，利用其水解和产酸作用提高废水的生化性。然后自流入接触氧化池，池内设置半软性填料，为微生物提供生长附着床。生化池中代谢脱落的细菌、SS随废水依次流入絮凝反应池、胶羽池和沉淀池等进行固液分离，沉淀池上部清水经消毒处理后达标排放。沉淀池底部污泥用泵打入污泥池浓缩脱水。



  2.2主要构筑物、设备及设计参数
  格栅池，总容积为58m3/座，有效水深为2.5m，设置两道格栅。粗、细格栅均采用回转式格栅除污机。将污水送入水泵和主体构筑物前，需设格栅以拦截较大杂物，防止堵塞水泵及管道，保证后续处理设施的正常运行。
  隔油池，总容积36m3/座，有效水深1.2m，地下式钢混结构，1座。由于油易黏附且具有隔离效果，故设隔油池截留废水中的浮油，以保证后续处理构筑物的处理效果。
  调节池，总容积197.1m3，有效容积138m3，有效水深3.5m，气水比10∶1。池内设曝气管，废水经曝气管中空气的搅拌可均化水质、均衡水量，并能保证水中的颗粒物不沉积于池底。
  水解酸化池，厌氧折板反应器（ABR）的结构形式，总容积280m3，有效容积205m3。DO控制在1.2~3mg/L之间，停留时间为9h，有效水深为5.5m。池底布置多排穿孔管，废水从池底进入，搅动池底污泥，保证废水与水解酸化泥充分接触。
  接触氧化池，总容积230m3，有效容积170m3，有效水深为4.3m，水力停留时间为12h。池内填充弹性组合填料，填料上布满生物膜，采用鼓风曝气和微孔曝气扩散器充氧，填充率为78%，各串填料间的安装距离为50mm。
  反应絮凝池，为钢混结构，地上式，有效容积为26.8m3，池中设有LJF-1700型立轴式机械絮凝搅拌机1台，搅拌速度3.5r/min，系统自动控制的PAC与PAM加药泵向废水中定量投加混凝剂和助凝剂，使废水中形成大颗粒易沉淀的矾花，通过沉淀去除废水中SS。
  沉淀池，为钢混结构，地上式，与反应絮凝池合建。有效容积为89.2m3，有效水深为2.4m，停留时间为2.8h。在絮凝池中形成的矾花在沉淀池中进行泥水分离。沉淀污泥抽至污泥池进行脱水处理，池内设斜管以提高沉淀效果。
  污泥池，设1座辐流式污泥浓缩池，钢混结构，有效容积为120m3，停留时间为11h。带式脱水机、污泥泵和加药泵各1台，浓缩污泥进入带式压滤机进行脱水处理。
  消毒池，为地下式钢筋混凝土结构，有效容积为30m3，有效水深为2.8m，停留时间为1.5h。池中投加次氯酸钠消毒杀菌，废水最终达标排放。
  2.3工艺特点
  试验采用水解酸化（兼性）法—生物接触氧化法—絮凝沉淀工艺处理印染废水。在水解阶段其可将复杂的大分子有机物用胞外酶水解为小分子的溶解性有机物。酸化阶段可将溶解性的有机物转化为有机酸、CO2等。兼性生化处理段对水量、水质的冲击负荷有较强的适应能力，并且可将废水中的表面活性剂的长链有机物打断，为后续的好氧段创造有利条件。概括起来该工艺有如下特点：
  （1）不存在污泥膨胀，由于微生物是附着在填料上形成生物膜，生物膜的脱落与增长自动保持平衡，故正常运行时无需回流污泥。
  （2）具有较强的耐冲击负荷，处理效果稳定、操作管理简单、剩余污泥产量少。
  （3）水解酸化池中悬挂组合填料，提高了污泥泥龄和污泥浓度，有利于对污染物的去除。
  （4）为使污水处理运行稳定，减轻操作人员劳动强度，大部分设备采用自动控制。
  （5）采用该工艺辅以微孔曝气，氧的利用率较高，运行成本降低。
  2.4水解酸化池
  2.4.1水解酸化池对COD的去除效果
  水解酸化池对COD的去除效果如图2所示。



  当进水COD在640~1230mg/L之间时，出水COD变化较大，COD去除率维持在24.26%~36.42%。水解酸化池主要作用是提高废水的好氧可生化性，虽对废水的COD去除率不高，但经其处理后废水的BOD5/COD由0.2上升到0.39，废水的可生化性得到明显改善，这为后续的好氧生化处理提供了条件。且水解酸化对冲击负荷有较高的适应能力，不产生污泥膨胀，勿需污泥回流〔3〕。
  2.4.2水力停留时间对BOD5/COD的影响
  试验考察了不同停留时间下水解酸化池出水的BOD5/COD，期间保持气水比为10∶1。结果表明，废水经水解酸化后，当停留时间分别为3、6、9、12、15h时，出水BOD5/COD分别提高了13.3%、21.5%、32.6%、22.3%、17.8%。这说明水解产酸菌把大分子有机物转化为小分子易降解有机物，有利于好氧处理的高效运行〔4〕。当停留时间为9h，BOD5/COD达到了0.43。继续延长停留时间，BOD5/COD反而降低，这可能是由于此时水解酸化反应已经基本完成〔5〕。因此在水解酸化阶段水力停留时间为9h时，可大幅度地提高废水的可生化性，有利于后续反应的进行。
  2.5生物接触氧化池
  2.5.1容积负荷对COD去除率的影响
  当水力负荷在1.0m3/（m2·h）时，进水容积负荷从4kg/（m3·d）递增到6kg/（m3·d），其COD去除率递减不明显，说明接触氧化法耐冲击能力较强，去除率仅仅从73.3%降至68.7%。当反应体系中容积负荷由6kg/（m3·d）增至10kg/（m3·d），COD去除率骤然下降至41.3%〔6〕。故当容积负荷为6kg/（m3·d）时，生物接触氧化对COD的去除效果较好。
  2.5.2生物接触氧化对COD的去除效果
  经过水解酸化阶段，出水色度为100~250倍，COD为556~738mg/L，BOD5/COD为0.32以上，pH降至6.5左右。
  生物接触氧化对COD的去除效果如图3所示。此阶段进水COD和出水COD变化幅度没有水解酸化阶段大。出水COD维持在247~324mg/L之间浮动，去除率维持在51.13%~65.31%〔7-8〕。



  2.6BOD和SS的去除
  各处理单元对废水BOD的去除效果见表2。


  由表2可见，水解酸化阶段BOD去除效果不甚理想，仅维持在16.84%~31.15%之间。而在接触氧化阶段，对BOD的去除效果明显，去除率的变化范围为57.66%~68.14%。经过最后的斜管沉淀，出水BOD进一步降低（低至9~24mg/L）。因此经过各处理单元的去除，BOD的去除效果显著，总去除率为92.86%~94.44%（均值93.69%）。
  各处理单元对废水SS的去除效果见表3。



  由表3可见，经过前期的格栅池和调节池，水解酸化池进水SS已被去除大部分，去除率达到48.13%~63.98%。而在接触氧化池阶段，出水SS去除效果不甚理想，去除率维持在17.05%~34.48%。这还要归功于接触氧化池中的弹性组合填料对污水中的悬浮颗粒的吸附、截留作用等。当经过斜管沉淀池后，去除效果进一步得到提升，出水SS在34~60mg/L之间波动，均达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）一级标准。经过多个处理单元的去除，SS总去除率为71.43%~85.09%（均值78.53%）。
  2.7运行效益分析
  2.7.1工程总投资
  该污水处理设施于通过环保部门的竣工环保验收。工程总投资89.67万元，其中土建部分为53.36万元，工艺设备为24万元，其他部分为13万元。由于工程建在厂区，土地使用费忽略不计。
  2.7.2运行成本分析
  废水治理系统日常运行费用由电费、药剂费、人工费及其他费用等构成。
  （1）电费：总运行功率为20.26kW，实际运行功率为15.7kW，每天运行24h，按运行360d/a计则电耗为135648kW·h，电费0.6元/（kW·h），则消耗电费为226元/d。
  （2）药剂费：所用药剂主要为PAM、PAC和脱色剂，PAM用量为24kg/d，单价为5000元/t；PAC用量为18kg/d，单价为6400元/t；脱色剂用量为21.6kg/d，单价为3500元/t；其他药剂费为50元/d，则药剂费为360.6元/d。
  （3）人工费：人工按4人计，每人月工资1000元，则人工费用为133元/d。
  （4）其他费用：包括折旧费，维修费等。折旧费按年等额资金回收法计，资金回收系数取0.054，检修维护费率取1.2%，共约50元/d。
  废水处理系统正常运行后，处理成本约为1.28元/m3。
  3.结论与建议
  （1）采用水解酸化—生物接触氧化—絮凝沉淀组合工艺能够有效地处理印染废水。当进水COD、BOD5和SS分别为640~1230、160~382、164~322mg/L的情况下，它们的出水质量浓度分别为64~92、9~24、34~60mg/L，达到了《污水综合排放标准》（GB8978—1996）一级标准。
  （2）当水解酸化池水力停留时间为9h时，可提高废水的可生化性，有利于后续处理的进行。当生物接触氧化池容积负荷为6kg/（m3·d）时，其对COD的去除效果较好。
  （3）废水直接处理成本为1.28元/m3，在经济上是可行的。
  （4）该组合工艺基本不存在剩余污泥处置问题，有良好的应用前景和推广价值。处理后的废水经消毒后回用于生产实践，不但减少了企业废水的排放量，而且为企业节约了生产成本。