水解酸化-生物接觸氧化法處理印染廢水的改進(jìn)

孫紅娟

（河北寧紡集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北 邢臺(tái) 055550）

水解酸化-生物接觸氧化法處理印染廢水的改進(jìn)

孫紅娟

（河北寧紡集團(tuán)有限責(zé)任公司，河北 邢臺(tái) 055550）

單以水解酸化-生物接觸氧化法作為生化工藝處理印染廢水已不能滿足現(xiàn)有印染廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)采用該處理工藝的已建污水處理廠也在運(yùn)行中遇到運(yùn)行成本高、污泥量大、出水色度難脫除以及出水指標(biāo)不能滿足較高排放標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題，文章針對(duì)這些問(wèn)題提出了工藝改進(jìn)意見(jiàn)。

水解酸化；生物接觸氧化；印染廢水；工藝改進(jìn)

引言

2013年1月1日《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-92）被GB4287-2012版[1]新標(biāo)準(zhǔn)取代，其中COD的一級(jí)排放最低限值由原來(lái)100mg/L加嚴(yán)到80mg/L，其它指標(biāo)也都更加嚴(yán)格。排放標(biāo)準(zhǔn)的趨嚴(yán)對(duì)已有廢水處理設(shè)施的現(xiàn)有印染企業(yè)提出了更高要求，多數(shù)企業(yè)現(xiàn)有處理工藝出水不能滿足新的排放要求，且運(yùn)行多年的工藝也存在諸多問(wèn)題，不得不對(duì)原有廢水處理設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化和改造，本文結(jié)合某污水處理廠的運(yùn)行和改造情況，針對(duì)水解酸化-生物接觸氧化工藝處理印染廢水在實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題提出了改進(jìn)建議。

1 水解酸化-生物接觸氧化法處理印染廢水的主要工藝

1.1 印染廢水的處理工藝

紡織印染廢水具有水量大、有機(jī)污染物含量高、堿性大、色度深、水質(zhì)變化大等特點(diǎn)，廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸堿、纖維雜質(zhì)、砂類物質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽等，屬于較難處理的工業(yè)廢水之一；PVA漿料和新型助劑的使用，增加了難生化降解的有機(jī)物在廢水中的含量，更加大了印染廢水的處理難度。

印染廢水的常用處理方法有物理法、化學(xué)法、生物法以及幾種方法相結(jié)合的方式。在早期電解法結(jié)合化學(xué)絮凝的方法也被采用過(guò)，目前國(guó)內(nèi)印染廢水處理方式多以生物法為主再配合物理法和化學(xué)法。水解酸化-生物接觸氧化的生物處理工藝在印染廢水處理中應(yīng)用較多，此法多數(shù)配合氣浮、生物炭、脈沖進(jìn)水及混凝等一起采用。

1.2 水解酸化-生物接觸氧化法工藝特點(diǎn)

水解酸化-生物接觸氧化法是厭氧水解和好氧氧化的串聯(lián)技術(shù)，厭氧水解酸化池和生物接觸氧化池中均安裝填料，屬生物膜法處理。厭氧水解工藝前置可提高可生化性和B/C，經(jīng)酸化處理后的印染廢水的B/C比由0.15～0.3提高到0.3～0.45[2]，為后續(xù)好氧生化處理創(chuàng)造條件；同時(shí)好氧生化處理產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)沉淀池可回流到厭氧生化段，進(jìn)行厭氧消化，減少整個(gè)系統(tǒng)剩余污泥的排放。

一般情況該工藝都要配合其它工藝共同運(yùn)行，才能保證進(jìn)口COD2000mg/L左右的印染廢水經(jīng)過(guò)處理達(dá)到≤100mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn)，處理工藝流程大體為：原水→機(jī)械格柵→中和池→調(diào)節(jié)池→水解酸化池→生物接觸氧化池→二沉池→混凝→脫色→氣浮池（或沉淀）→排水。該污水處理廠最初就是采用該工藝，其基本設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表1和表2。

表1 主要設(shè)計(jì)參數(shù) （單位：m3）

表2 主要運(yùn)行參數(shù)

該工程于2008年投產(chǎn)運(yùn)行，總投資1000萬(wàn)元，設(shè)計(jì)日處理廢水量5000t，實(shí)際日處理量4000t左右，進(jìn)水COD1800～2500mg/L，色度900倍，BOD5360～500mg/L，處理后出水COD在100mg/L以內(nèi)，色度32倍，BOD525mg/L，滿足《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-92）表3一級(jí)排放標(biāo)。

2 水解酸化-生物接觸氧化法在實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題

2.1 運(yùn)行成本較高

2.1.1 加酸費(fèi)用高

由于印染廢水堿性大，pH值多數(shù)在9～13之間，在印染車間不進(jìn)行淡堿回收的情況下，一般排水的pH值在11以上，甚至13，水解酸化池的進(jìn)水要求pH值在7.5～8.5，因此，按日處理4000t廢水計(jì)算，每天投加的93%濃硫酸量在10t左右。

2.1.2 電耗高

在正常進(jìn)水負(fù)荷4000t/d左右情況下，按設(shè)計(jì)要求氣水比控制在15～20∶1[3]，開(kāi)一臺(tái)風(fēng)機(jī)（風(fēng)量Q = 52.83m3/min，P= 68.6kPa，功率90kW）即可，但運(yùn)行參數(shù)要求曝氣池后段的溶解氧需達(dá)到2.5～3.5mg/L，以保證COD80%以上的去除率，實(shí)際運(yùn)行中由于微孔或穿孔曝氣管和曝氣頭易堵塞，且不易疏通，很容易造成曝氣不勻，為保證溶解氧和COD的去除率，風(fēng)機(jī)開(kāi)臺(tái)率一般在2～3臺(tái)；遇進(jìn)水COD遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)時(shí)的參考值或生產(chǎn)淡旺季過(guò)渡期時(shí)，為保證溶解氧，開(kāi)臺(tái)率達(dá)到過(guò)4臺(tái)，平均折算下來(lái)噸水耗電在1.1元左右。

2.1.3 后期加藥費(fèi)用高

經(jīng)生化處理后的二沉池出水COD排放限值在180～250mg/L，為達(dá)到出水COD排放限值在100mg/L以內(nèi)，還要通過(guò)投加PAC、PAM和脫色劑以進(jìn)一步去除污染物，而這些藥劑的費(fèi)用在2元/t水左右。再加上人工費(fèi)用、污泥處置費(fèi)用和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，核算下來(lái)每噸印染廢水的處理成本在4.5元左右，企業(yè)每年的污水處理費(fèi)用在400萬(wàn)～500萬(wàn)元，這無(wú)疑是個(gè)很重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

2.2 剩余污泥量大

理論上生物接觸氧化法具有不會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹、泥量產(chǎn)生少、耐負(fù)荷沖擊等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際運(yùn)行中也不盡然。印染企業(yè)的經(jīng)營(yíng)分淡季和旺季，水量也隨之大幅增減。淡季時(shí)水量偏少，污水在生物接觸氧化池的停留時(shí)間延長(zhǎng)，水的流動(dòng)性小，由于池體設(shè)計(jì)較大，且有曝氣頭堵塞情況，為使曝氣均勻，必須滿足一定的開(kāi)臺(tái)率，這就使得生化系統(tǒng)在較長(zhǎng)時(shí)間處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)且有局部過(guò)曝氣發(fā)生，最終導(dǎo)致活性污泥老化、松散、活性差，等到恢復(fù)正常水量，或再伴有進(jìn)水濃度增高時(shí)，污泥活性會(huì)有很長(zhǎng)一段恢復(fù)期，一般在7～15天，出水水質(zhì)較差，而改善污泥老化的途徑是向水解酸化池回流污泥（設(shè)計(jì)之初有向水解酸化池和生物接觸氧化池的污泥回流），再者就是排放剩余污泥。實(shí)際正常運(yùn)行時(shí)，為保持污泥活性也需定期排泥。運(yùn)行初期剩余污泥的排放較少，隨著運(yùn)行2、3年后，為保持污泥活性，剩余污泥的排泥次數(shù)明顯增加，由最初運(yùn)行的每天產(chǎn)生脫水污泥8m3增加到20m3，污泥的處置成本大大增加，且有時(shí)污泥不易脫水，污泥池容積有限，也給運(yùn)行帶來(lái)壓力。

2.3 出水色度難脫

隨著紡織印染技術(shù)的提升，PVA漿料、新型助劑等難以生化降解的有機(jī)物大量進(jìn)入印染廢水中，進(jìn)水COD大大提高，有時(shí)高達(dá)4000mg/L，極大增加了處理難度，且由于染料品種多，并朝著抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向發(fā)展，從而使印染廢水脫色難度加大。實(shí)際運(yùn)行中出水偏黃色、藍(lán)色和紅色的情況時(shí)有發(fā)生，特別是出水帶紅色時(shí)，使用常規(guī)絮凝劑和脫色劑沒(méi)有效果。水解酸化-生物接觸氧化法脫色的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在水解酸化池，再配合好氧反應(yīng)、化學(xué)絮凝和脫色劑來(lái)達(dá)到脫色目的，而此環(huán)節(jié)對(duì)處理難降解的印染廢水有局限性。

3 水解酸化-生物接觸氧化工藝改進(jìn)探究

隨著問(wèn)題的出現(xiàn)及進(jìn)水水質(zhì)處理難度的增加，該污水處理廠也在不斷地改進(jìn)和優(yōu)化原有工藝，主要有：將印染高堿性廢水引入自備電廠先進(jìn)行熱交換和脫硫除塵后再排入污水處理廠，并且印染分公司引進(jìn)淡堿回收技術(shù)，大大降低了硫酸的耗量；在風(fēng)機(jī)電柜上加裝變頻器，使風(fēng)機(jī)風(fēng)量可靈活調(diào)節(jié)，降低了電耗；并嘗試預(yù)處理以硫酸亞鐵替代硫酸進(jìn)行中和絮凝去除一部分COD后再進(jìn)行生化處理，但混凝產(chǎn)生的泥量亦較大；這些技改沒(méi)能徹底解決上面提到的問(wèn)題，最終為滿足新排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)工藝進(jìn)行了徹底的改造。

3.1 改造后的工藝流程

經(jīng)過(guò)多方考查，結(jié)合現(xiàn)有工藝和場(chǎng)地，最終確定在原水解酸化-生物接觸氧化工藝前增加水解酸化-SBR（改良）工藝，總投資700萬(wàn)元，并實(shí)現(xiàn)了主要運(yùn)行設(shè)備的中心監(jiān)控。有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水解酸化-SBR工藝處理印染廢水效果好，COD平均總?cè)コ?9.9%，色度平均去除率70%[4]。改造后工藝流程如下：

虛線部分為新增工藝池，SBR反應(yīng)池前設(shè)一級(jí)水解池，以提高原水的可生化性，改良SBR反應(yīng)池前部設(shè)置生物吸附池，池中放置球形填料，進(jìn)水流經(jīng)吸附池后進(jìn)入SBR反應(yīng)池，出水經(jīng)加藥絮凝和脫色后進(jìn)入氣浮池。新增工藝池的設(shè)計(jì)參數(shù)為：一級(jí)水解池容積2750m2。

3.2 新增工藝處理效果

3.2.1 降耗情況

新增工藝的進(jìn)水pH值要求在11以下即可，廢水經(jīng)電廠脫硫后可降低一部分pH值，因此原中和池投加酸的量很少，多數(shù)情況不加；因生物接觸氧化池進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷的大大降低，且改造期間將池中積存的過(guò)剩污泥全部清理，使得曝氣風(fēng)機(jī)的開(kāi)臺(tái)率由原來(lái)的平均3臺(tái)降到1臺(tái)即可；加藥成本與原來(lái)相比有所下降，兩套生化系統(tǒng)如果控制得好，加藥量明顯減少，尤其是原來(lái)的綜合一體氣浮池，生化處理效果可滿足排放要求時(shí)可不加藥。這樣改造后經(jīng)核算噸水的處理費(fèi)用下降了近一半，約在2.5元，且在進(jìn)水處理難度加大的情況下，出水水質(zhì)大大提升。

3.2.2 污泥量減少

增加新工藝后，原來(lái)由于水量變化和進(jìn)水濃度的提高引起的生物接觸氧化池過(guò)曝氣和溶解氧不足造成污泥老化、活性差、恢復(fù)慢、剩余污泥量大的問(wèn)題也得到改善，SBR工藝的前置保證了后段水解酸化-生物接觸氧化工藝的進(jìn)水穩(wěn)定性，降低了進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷，污泥活性得到較好地控制，正常污泥回流即可（適當(dāng)回流至水解酸化池），減少了整個(gè)系統(tǒng)的污泥排放，保障了整體運(yùn)行效果。

3.2.3 脫色效果顯著提高

經(jīng)生物吸附和SBR加強(qiáng)處理后的廢水的出水色度明顯下降，且出水色度較穩(wěn)定。生物吸附池的高效脫色微生物可吸附和富集染料分子并將其降解，破壞其不飽和鍵及發(fā)色基團(tuán)，再結(jié)合SBR工藝，通過(guò)豐富生物相、種群多樣化的污泥技術(shù)，強(qiáng)化了慢速和難生物降解有機(jī)物的去除，降解效率提高，脫色效果明顯提高。為保證進(jìn)一步去除色度和COD以減輕后續(xù)處理工藝的負(fù)擔(dān)，SBR池后設(shè)置加藥氣浮池，投加PAC和脫色劑，新增工藝出水COD去除率為80%，色度去除率為70%。

3.2.4 處理效果

新增工藝的出水再進(jìn)入原有的水解酸化-生物接觸氧化池系統(tǒng)，最終出水可穩(wěn)定滿足《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-2012）的要求，出水COD濃度穩(wěn)定在80mg/L以下，甚至達(dá)到50mg/L。目前改造項(xiàng)目已通過(guò)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)驗(yàn)收，運(yùn)行效果見(jiàn)表3。

表3 改造后進(jìn)出水指標(biāo)

4 結(jié)論

原有水解酸化-生物接觸氧化工藝前增加水解酸化-SBR工藝聯(lián)合處理印染廢水的工藝改進(jìn)，可使出水滿足新版《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-2012）的排放要求，同時(shí)，也解決了原有工藝運(yùn)行成本高、污泥量大和脫色難的問(wèn)題，此工藝改進(jìn)具有可行性，可供印染廢水處理廠改造參考。另外，建議如原水解酸化-生物接觸氧化池為兩條線并行設(shè)計(jì)的，可改造為兩級(jí)串聯(lián)生物接觸氧化池，推測(cè)可進(jìn)一步提升運(yùn)行效果。

[1] 《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-2012）[S]．

[2] 付永勝，鄂鐵軍．水解酸化-UASB-SBR組合法處理印染廢水[J]．化工環(huán)保，2002（2）：155-157．

[3] 蔣展鵬．環(huán)境工程學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，2005．

[4] 金一中，等．水解酸化-SBR工藝處理印染廢水的研究[J]．中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2004，24（4）：489-491．

Improvement of Printing and Dyeing Wastewater Treatment by Hydrolytic Acidifcation-Biological Contact Oxidation Process

SUN Hong-juan

X703

A

1006-5377（2017）04-0058-03