孫紅娟

（河北寧紡集團有限責任公司，河北 邢臺 055550）

水解酸化-生物接觸氧化法處理印染廢水的改進

孫紅娟

（河北寧紡集團有限責任公司，河北 邢臺 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)有印染廢水排放標準的要求，同時采用該處理工藝的已建污水處理廠也在運行中遇到運行成本高、污泥量大、出水色度難脫除以及出水指標不能滿足較高排放標準等問題，文章針對這些問題提出了工藝改進意見。

水解酸化；生物接觸氧化；印染廢水；工藝改進

引言

2013年1月1日《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》（GB4287-92）被GB4287-2012版[1]新標準取代，其中COD的一級排放最低限值由原來100mg/L加嚴到80mg/L，其它指標也都更加嚴格。排放標準的趨嚴對已有廢水處理設施的現(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，且運行多年的工藝也存在諸多問題，不得不對原有廢水處理設施進行優(yōu)化和改造，本文結合某污水處理廠的運行和改造情況，針對水解酸化-生物接觸氧化工藝處理印染廢水在實際運行中存在的問題提出了改進建議。

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、有機污染物含量高、堿性大、色度深、水質變化大等特點，廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸堿、纖維雜質、砂類物質、無機鹽等，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、化學法、生物法以及幾種方法相結合的方式。在早期電解法結合化學絮凝的方法也被采用過，目前國內印染廢水處理方式多以生物法為主再配合物理法和化學法。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用較多，此法多數(shù)配合氣浮、生物炭、脈沖進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

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，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，進行厭氧消化，減少整個系統(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行，才能保證進口COD2000mg/L左右的印染廢水經(jīng)過處理達到≤100mg/L的排放標準，處理工藝流程大體為：原水→機械格柵→中和池→調節(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，其基本設計、運行參數(shù)見表1和表2。

表1 主要設計參數(shù) （單位：m3）

表2 主要運行參數(shù)

該工程于2008年投產(chǎn)運行，總投資1000萬元，設計日處理廢水量5000t，實際日處理量4000t左右，進水COD1800～2500mg/L，色度900倍，BOD5360～500mg/L，處理后出水COD在100mg/L以內，色度32倍，BOD525mg/L，滿足《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》（GB4287-92）表3一級排放標。

2 水解酸化-生物接觸氧化法在實際運行中存在的問題

2.1 運行成本較高

2.1.1 加酸費用高

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，水解酸化池的進水要求pH值在7.5～8.5，因此，按日處理4000t廢水計算，每天投加的93%濃硫酸量在10t左右。

2.1.2 電耗高

在正常進水負荷4000t/d左右情況下，按設計要求氣水比控制在15～20∶1[3]，開一臺風機（風量Q = 52.83m3/min，P= 68.6kPa，功率90kW）即可，但運行參數(shù)要求曝氣池后段的溶解氧需達到2.5～3.5mg/L，以保證COD80%以上的去除率，實際運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，風機開臺率一般在2～3臺；遇進水COD遠超設計時的參考值或生產(chǎn)淡旺季過渡期時，為保證溶解氧，開臺率達到過4臺，平均折算下來噸水耗電在1.1元左右。

2.1.3 后期加藥費用高

經(jīng)生化處理后的二沉池出水COD排放限值在180～250mg/L，為達到出水COD排放限值在100mg/L以內，還要通過投加PAC、PAM和脫色劑以進一步去除污染物，而這些藥劑的費用在2元/t水左右。再加上人工費用、污泥處置費用和設備維護費用，核算下來每噸印染廢水的處理成本在4.5元左右，企業(yè)每年的污水處理費用在400萬～500萬元，這無疑是個很重的經(jīng)濟負擔。

2.2 剩余污泥量大

理論上生物接觸氧化法具有不會出現(xiàn)污泥膨脹、泥量產(chǎn)生少、耐負荷沖擊等優(yōu)點，但在實際運行中也不盡然。印染企業(yè)的經(jīng)營分淡季和旺季，水量也隨之大幅增減。淡季時水量偏少，污水在生物接觸氧化池的停留時間延長，水的流動性小，由于池體設計較大，且有曝氣頭堵塞情況，為使曝氣均勻，必須滿足一定的開臺率，這就使得生化系統(tǒng)在較長時間處于低負荷運行狀態(tài)且有局部過曝氣發(fā)生，最終導致活性污泥老化、松散、活性差，等到恢復正常水量，或再伴有進水濃度增高時，污泥活性會有很長一段恢復期，一般在7～15天，出水水質較差，而改善污泥老化的途徑是向水解酸化池回流污泥（設計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。實際正常運行時，為保持污泥活性也需定期排泥。運行初期剩余污泥的排放較少，隨著運行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，且有時污泥不易脫水，污泥池容積有限，也給運行帶來壓力。

2.3 出水色度難脫

隨著紡織印染技術的提升，PVA漿料、新型助劑等難以生化降解的有機物大量進入印染廢水中，進水COD大大提高，有時高達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。實際運行中出水偏黃色、藍色和紅色的情況時有發(fā)生，特別是出水帶紅色時，使用常規(guī)絮凝劑和脫色劑沒有效果。水解酸化-生物接觸氧化法脫色的關鍵環(huán)節(jié)在水解酸化池，再配合好氧反應、化學絮凝和脫色劑來達到脫色目的，而此環(huán)節(jié)對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探究

隨著問題的出現(xiàn)及進水水質處理難度的增加，該污水處理廠也在不斷地改進和優(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淡堿回收技術，大大降低了硫酸的耗量；在風機電柜上加裝變頻器，使風機風量可靈活調節(jié)，降低了電耗；并嘗試預處理以硫酸亞鐵替代硫酸進行中和絮凝去除一部分COD后再進行生化處理，但混凝產(chǎn)生的泥量亦較大；這些技改沒能徹底解決上面提到的問題，最終為滿足新排放標準的要求，對工藝進行了徹底的改造。

3.1 改造后的工藝流程

經(jīng)過多方考查，結合現(xiàn)有工藝和場地，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700萬元，并實現(xiàn)了主要運行設備的中心監(jiān)控。有實驗結果表明，水解酸化-SBR工藝處理印染廢水效果好，COD平均總去除率89.9%，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反應池前設一級水解池，以提高原水的可生化性，改良SBR反應池前部設置生物吸附池，池中放置球形填料，進水流經(jīng)吸附池后進入SBR反應池，出水經(jīng)加藥絮凝和脫色后進入氣浮池。新增工藝池的設計參數(shù)為：一級水解池容積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水有機負荷的大大降低，且改造期間將池中積存的過剩污泥全部清理，使得曝氣風機的開臺率由原來的平均3臺降到1臺即可；加藥成本與原來相比有所下降，兩套生化系統(tǒng)如果控制得好，加藥量明顯減少，尤其是原來的綜合一體氣浮池，生化處理效果可滿足排放要求時可不加藥。這樣改造后經(jīng)核算噸水的處理費用下降了近一半，約在2.5元，且在進水處理難度加大的情況下，出水水質大大提升。

3.2.2 污泥量減少

增加新工藝后，原來由于水量變化和進水濃度的提高引起的生物接觸氧化池過曝氣和溶解氧不足造成污泥老化、活性差、恢復慢、剩余污泥量大的問題也得到改善，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水穩(wěn)定性，降低了進水有機負荷，污泥活性得到較好地控制，正常污泥回流即可（適當回流至水解酸化池），減少了整個系統(tǒng)的污泥排放，保障了整體運行效果。

3.2.3 脫色效果顯著提高

經(jīng)生物吸附和SBR加強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，再結合SBR工藝，通過豐富生物相、種群多樣化的污泥技術，強化了慢速和難生物降解有機物的去除，降解效率提高，脫色效果明顯提高。為保證進一步去除色度和COD以減輕后續(xù)處理工藝的負擔，SBR池后設置加藥氣浮池，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)水污染物排放標準》（GB4287-2012）的要求，出水COD濃度穩(wěn)定在80mg/L以下，甚至達到50mg/L。目前改造項目已通過當?shù)丨h(huán)保部門驗收，運行效果見表3。

表3 改造后進出水指標

4 結論

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，可使出水滿足新版《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》（GB4287-2012）的排放要求，同時，也解決了原有工藝運行成本高、污泥量大和脫色難的問題，此工藝改進具有可行性，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計的，可改造為兩級串聯(lián)生物接觸氧化池，推測可進一步提升運行效果。

[1] 《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》（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[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]．中國環(huán)境科學，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