吳建通

（莆田市華峰工貿(mào)有限公司，福建 莆田 351144）

印染廢水深度處理技術(shù)實踐

吳建通

（莆田市華峰工貿(mào)有限公司，福建 莆田 351144）

對于有機物濃度和色度都比較高的印染廢水，采用單一方法處理，其出水難以達到規(guī)定的日用標準要求，通過對印染廢水設(shè)備及工藝的改造，形成了“曝氣生物碳濾+微孔MF過濾”印染廢水深度處理技術(shù)，使廢水處理技術(shù)水平遠高于行業(yè)平均，且每年可為企業(yè)節(jié)省成本160多萬元。文章還通過實踐得出整個曝氣生物濾池運行最佳氣水比的范圍是3∶1—5∶1。結(jié)果對于印染行業(yè)污水處理實際生產(chǎn)具有指導(dǎo)作用。

印染廢水；曝氣生物濾池；微孔MF過濾；廢水處理；氣水比

印染行業(yè)是我國工業(yè)耗水大戶，目前紡織行業(yè)CODcr排放量在中國39個主要行業(yè)的CODcr排放量名列第四。由于染料多使用萘系、蒽醌、苯系、苯胺及聯(lián)苯胺類化合物作為原料，并且大多與鹽類、金屬等物質(zhì)螯合，因此紡織品印染加工產(chǎn)生的廢水多數(shù)是較難處理的廢水。近些年來，由于化纖行業(yè)的快速發(fā)展和印染后整理技術(shù)的持續(xù)進步，新工藝中的PVA漿料、新型助劑等難降解有機物大量進入印染廢水，這些給廢水處理又增加了不小的難度。中國是染料生產(chǎn)和消費的世界性大國，據(jù)統(tǒng)計，2013年中國的染料產(chǎn)量達到了895kt，約占世界總產(chǎn)量的60%，而紡織印染業(yè)一直是中國的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，該行業(yè)排放的印染廢水量約為(3～4)×106t／d，約占全國工業(yè)廢水排放量的35%[1]。由此可見，環(huán)保問題中的印染行業(yè)廢水處理回用問題亟待解決。

整個紡織行業(yè)廢水來源比較集中，其中印染廢水約占行業(yè)廢水的80%，化纖生產(chǎn)廢水約占12%，另外8%是其它紡織廢水，在廢水的地域分布上看，廣東、山東、浙江、江蘇和福建5省的印染廢水總量占全國印染廢水排放總量的90%[2]。

采用“曝氣生物碳濾+微孔MF過濾”等深度處理技術(shù)對印染廢水進行處理回用，解決傳統(tǒng)印染廢水深度處理工藝的降解能力差、處理成本高等共性技術(shù)難題，滿足清潔生產(chǎn)和環(huán)保排污總量控制要求，為廢水處理回用的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)服務(wù)，有利于印染行業(yè)的提升轉(zhuǎn)型和健康可持續(xù)發(fā)展[3]。

1 印染廢水處理技術(shù)及工藝實踐

此工藝技術(shù)為在公司原污水處理工程基礎(chǔ)上的擴建實施，原污水處理工程規(guī)模為24 00 t/d（100t/h），經(jīng)本次擴建實施后，整個污水處理站設(shè)施設(shè)計能力可達到4800t/d（200t/h）的污水處理及2400t/d（100t/h）的回用中水處理規(guī)模?；赜弥兴幚碓O(shè)備主要設(shè)備有：接觸氧化設(shè)備、生化填料、生化曝氣系統(tǒng)、活性炭過濾器、砂濾器、MF過濾器、氣浮成套設(shè)備等。

1.1 印染廢水處理的技術(shù)路線

車間生產(chǎn)廢水→調(diào)節(jié)池→輸送泵→斜管沉淀→水解酸化→生物接觸氧化→ 氣浮→袋式過濾→出水達標排放→中間水池→輸送泵→曝氣生物碳濾池→微孔MF過濾→車間生產(chǎn)蓄水池→車間生產(chǎn)回用。

1.2 印染廢水的污水處理技術(shù)工藝圖（圖1）

圖1 改擴建后污水處理站工藝流程圖

1.3 中水回用深度處理工藝流程圖（圖2）

圖2 中水回用深度處理工藝流程圖

1.4 原有廢水處理系統(tǒng)進行技術(shù)升級改造方案

1.4.1 新建生物氧化池，配備氣浮設(shè)備，對印染廢水進行一級處理

車間染色漂洗廢水先調(diào)節(jié)均勻水質(zhì)，經(jīng)反應(yīng)斜管沉淀池去除大顆粒雜質(zhì)預(yù)處理后進入生化處理系統(tǒng)。廢水經(jīng)水解酸化改良B/C比后進入生物接觸氧化系統(tǒng)，在該階段好氧微生物的氧化吸附分解下，廢水中的大部分有機物及染料發(fā)色基團被氧化破壞降解。生化處理后出水經(jīng)氣浮及過濾等物化工藝進行固液分離處理后達標排放。該工藝成熟可靠，可確保出水符合GB 4287-2012《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》的相關(guān)排放要求。同時，良好的出水水質(zhì)也為后續(xù)的中水深度處理回用于生產(chǎn)應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。

1.4.2 新建曝氣生物碳濾池，終端配備一套微孔MF過濾系統(tǒng)，對達標廢水進行深度處理

常規(guī)處理達標廢水經(jīng)中間水池調(diào)節(jié)后進入曝氣生物碳濾池，利用生物膜、活性炭和陶粒強大的吸附及微生物降解能力，對廢水中殘留的有機物、色度及鐵、錳等重金屬離子進一步吸附及生物降解去除。生化碳濾后的出水經(jīng)MF微孔膜深度過濾，使廢水中殘留的懸浮固體雜質(zhì)顆粒得以較為徹底的去除，在進一步降低出水色度的同時，提高了出水的透明度，保證了出水效果。經(jīng)綜合處理后的出水符合FZ/T 01107-2011《紡織染整工業(yè)回用水水質(zhì)標準》的各項標準要求。

1.5 廢水處理效果

生產(chǎn)廢水產(chǎn)生量1254000t/a（3800t/d），經(jīng)過處理達到GB 4287-2012《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》表1規(guī)定的水污染物排放限值，廢水通過工業(yè)園區(qū)專用管道排放，其中1400t/d再經(jīng)膜技術(shù)深度處理設(shè)施處理后，回用于染整車間的前處理水洗、染色用水、第一道水洗及還原洗工序，50t/d廢水直接用于燃煤鍋爐除塵補充水，項目生產(chǎn)廢水回用率為37.8%。水污染物處理前后總量見表1。

經(jīng)當?shù)丨h(huán)境監(jiān)測站測定，主要污染物處理前后的測定結(jié)果見表2和表3。

噸織物染整用水125t/t 產(chǎn)品，噸織物排放廢水79.2 t/t產(chǎn)品；水回用率達 37.8%，達到國內(nèi)和國際先進水平。

表1 水污染物處理前后總量表

表2 生產(chǎn)廢水及污染物產(chǎn)生量

表3 廢水處理后排放量

2 氣水比對曝氣生物濾池運行的影響

曝氣生物濾池反應(yīng)器降解有機物的過程是由附著生長在載體表面的微生物來完成的，這些微生物生活在各自生長繁殖的特定環(huán)境中，與周圍環(huán)境關(guān)系極為密切[4]。為了保證反應(yīng)器高速有效工作，研究反應(yīng)器實際工作環(huán)境中影響運行的主要因素，并設(shè)法創(chuàng)造及保證適宜微生物生長的環(huán)境非常重要。分析濾池的工作機理，通過比較幾種工作水平下濾池反應(yīng)器運行的效果，來確定各種檢測指標去除率與影響因素之間的關(guān)系，最終得出濾池的最佳工作參數(shù)[5]。在曝氣生物濾池(BAF)處理工藝中，曝氣量是一個常規(guī)的設(shè)置量，并且對曝氣量的控制體現(xiàn)為調(diào)節(jié)氣水比，通過選取氣水比依次為2:1、3:1、5:1和7:1，其他工作條件相同（進水流量為5.06L/h，水力負荷為0.532m/h），進水為經(jīng)A/O裝置處理后的印染廢水二級出水。在單個實驗條件下，連續(xù)檢測5天CODcr、濁度和色度的進出水變化情況。

2.1 不同氣水比對CODcr去除效果的影響

在每個不同氣水條件下，CODcr進出水變化情況及曝氣生物濾池CODcr的去除情況見圖3和圖4。

從圖3和圖4可以明顯看出：當氣水比不大時（＜5），CODcr平均去除率隨氣水比的增加而上升，當氣水比較大時（＞5），CODcr平均去除率隨著氣水比的增加而下降。生化反應(yīng)的性質(zhì)特點可知：氣水比較小時，增加曝氣量，空氣鼓泡引發(fā)的流體湍動程度提高，氣相中氧更積極地向水中及填料表面的運動，提高了整個反應(yīng)體系中氧的濃度，為好氧微生物自身內(nèi)源呼吸及凈化有機污染物提供了足夠的氧，CODcr去除率伴隨著曝氣量增加而上升。當曝氣量過大，整個反應(yīng)體系中溶解度限制了氧的濃度，同時流體中過強的湍流反而伴隨著填料上生物膜脫落及水中溶解氧的解析，從而固定化微生物的濃度有所降低，最終CODcr去除率反而降低[6]。綜上，3:1—5:1的氣水比范圍對于CODcr的去除是有利的，此時，伴隨著最高的CODcr的平均去除率，最低的出水CODcr其值小于50mg/L，符合標準排放要求。

圖3 不同氣水比下對CODcr的去除效果

圖4 不同氣水比下對CODcr的平均去除率

2.2 不同氣水比的濁度去除效果

在不同氣水比條件下，濁度進出水變化情況及曝氣生物濾池對濁度的去除情況見圖5和圖6。

濾池對濁度的去除是依靠濾料顆粒的吸附截流作用和生物絮凝作用。進水中存在的微生物、濾料表面的生物膜和濾料間隙的生物絮體形成了密實的濾料級配，可以更好的發(fā)揮吸附、降解和網(wǎng)捕有機物的能力。當氣水比較低時，提高氣水比使水中的溶解氧充足，進而有利于微生物的生長、繁殖，從而形成良好的濾料級配，伴隨著較高的濁度去除率。當氣水比進一步增強時，曝氣加強沖刷生物膜，導(dǎo)致濾料內(nèi)部出現(xiàn)紊流，打破了濾料級配的穩(wěn)定性，伴隨著濁度去除率的降低，大量排出生物膜和微生物絮體，出水濁度升高。需要注意的是，氣水比的增強會增厚或脫落生物膜，增強截流降解作用，濁度的去除率變化不是非常明顯[7]。綜合考慮去除率CODcr和氨氮，濁度去除的選擇最佳氣水比3:1—5:1，此時58.80%-71.84%的平均濁度去除率，出水濁度為3.3-8.8NTU。

圖5 不同氣水比對濁度的去除影響

圖6 不同氣水比對濁度的平均去除率

2.3 不同氣水比的色度去除效果

不同氣水比條件下的色度進出水變化情況、曝氣生物濾池對色度的去除情況見圖7和圖8。濾柱表現(xiàn)出較強的色度去除率，水中的顯色物質(zhì)被濾料及附著的生物膜能吸附，在把有機物降解為二氧化碳和水的同時為顯色基團空出吸附位，可以進一步降解顯色基團。這種原因?qū)е職馑葘ι鹊娜コ绊戄^小，任意氣水比選擇都可以。在其他工作條件正常運行條件下，出水的色度可以達到2-4倍，與自來水基本無區(qū)別，可達到75%以上的色度去除率。

圖7 不同氣水比對色度的去除影響

圖8 不同氣水比對色度的平均去除率

氣水比過小，一是生物膜沒有受到足夠的沖刷作用，其更新太慢，降解效果不佳；二是生物膜沒有獲得足夠的氧，其生長繁殖活動受到抑制，容易導(dǎo)致生物膜的老化。但是氣水比過大時，容易沖刷生物膜，導(dǎo)致薄及量少的生物膜，處理效果反而減弱，同時，曝氣量過大將導(dǎo)致能源消耗增加、成本加大[8]。綜上，結(jié)合氣水比對各個參數(shù)的影響與節(jié)約能耗的考慮，確定的氣水比的范圍是3:1—5:1。

3 運行成本分析

通過“曝氣生物碳濾+微孔MF過濾”印染廢水深度處理技術(shù)及其工藝對公司的原有廢水處理系統(tǒng)進行技術(shù)升級改造，在工程實施前后的用水總成本對比如下:

公司日廢水量3800t，現(xiàn)行水費:4.0元/t，按廢水回用1400t/d和年生產(chǎn)時間330d進行計算如下：達標廢水全部排放的總費用（萬元/d）:

3800t×(4.0+1.3+0.7)元/t=2.28萬元/d廢水深度處理后回用的總費用（萬元/d）:

2400t×(4.0+1.3+0.7)元/t+1400t×(1.3+0.5+0.5+0.2)元/t=1.79萬元/d

按照公司2015年6月至2016年6月實際運行時間330d計算：

年節(jié)省費用：（2.28-1.79）萬元/d×330d=161.7萬元。

4 結(jié)論

通過項目的實施，可使公司廢水處理能力達到4800t/d，公司的實際印染廢水處理為3800t/d，實際廢水回用1400t/d，回用率37.8%，保證企業(yè)做到增產(chǎn)不增污，且每年可為企業(yè)節(jié)省成本160多萬元。通過氣水比對曝氣生物濾池運行影響的實驗，得出氣水比的最佳范圍是3:1—5:1。經(jīng)項目工藝綜合處理后的出水符合FZ/T01107-2011《紡織染整工業(yè)回用水水質(zhì)標準》的各項標準要求。印染廢水深度處理回用改造為企業(yè)帶來較強的經(jīng)濟效益和社會效益，同時為社會帶來較強的生態(tài)效益。

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1007-550X（2017）01-0050-05

10.3969/j.issn.1007-550X.2017.01.004

2016-10-24

吳建通（1982-），男，福建莆田人，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事印染污水處理工作。