水解酸化—接觸氧化—混凝氣浮組合處理印染廢水
印染行業是工業廢水排放大戶，據不完全統計，每天全國印染廢水的排放量為3×106～4×106 m3。印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、色度深、pH變化大、可生化性差等特點，屬于難處理的工業廢水〔1〕。近年來隨著化學纖維織物的發展，仿真絲的興起及印染后整理技術的進步，PVA 漿料、人造絲堿解物（主要是鄰苯二甲酸類物質）、新型助劑等難生化降解的有機物大量進入印染廢水中〔2〕，其CODCr也由原來的數百mg/L 上升到2 000～3 000 mg/L，從而使原有生物處理系統的CODCr去除率由70%下降到50%左右，甚至更低。傳統的生物處理工藝已受到嚴重挑戰，而傳統的化學沉淀法和氣浮法對這類印染廢水的CODCr去除率也僅為30%左右。因此，開發經濟有效的印染廢水處理技術已成為當今環保行業關注的熱點。
福建省某印染有限公司主要承接化纖、純棉類紡織面料的染整加工，所使用染料以分散染料、活性染料為主，排放的廢水濃度高、水質波動大、有機污染嚴重，同時由于染料品種的變化以及化學漿料的大量使用，使得該廢水含有大量難生物降解有機物，處理難度較大。實踐證明〔3〕，水解酸化—接觸氧化—混凝氣浮工藝具有處理效果好、出水水質穩定、操作管理方便、能耗低等優點，是處理印染廢水的有效方法。筆者采用水解酸化—接觸氧化—混凝氣浮工藝處理該公司排放的印染廢水。目前工程已投入使用，各項出水指標良好，運行成本低，可供類似廢水處理工程借鑒。
1 水質與水量
該企業車間排放的污水具有以下特點：（1）受訂單影響水質、水量波動大，設計水量為5 000 m3/d；（2）色度深；（3）廢水的BOD5/CODCr偏低，可生化性差。設計進水水質及排放標準如表1 所示。
表1 設計進水水質及排放標準
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2 處理工藝流程的確定
目前國內外對印染廢水的處理方法主要有物理化學法、化學法和生化法等。物理化學法包括吸附法、膜分離法和混凝沉淀法；化學法包括氧化法、還原法和電化學法等，這些處理方法均存在運行費用高、易造成環境二次污染的缺點，且難以在工程中廣泛應用〔4〕。而生物處理法操作簡單、運行費用低、無二次污染、對環境友好等，在印染廢水的處理中越來越受到重視。然而好氧生物法存在色度和CODCr去除率不高且反應時間長的缺點〔5〕，因此僅依靠簡單的好氧處理難以達到處理要求，需要開發以厭氧—好氧聯合為核心，與物化法或化學法相結合的混合多級處理工藝。
從表1 水質指標可以看出，該廢水的可生化性較差、堿性強，有些染料沉降性差，且含有較多有毒有害的有機物質，如采用常規的接觸氧化+混凝沉淀工藝處理效果不理想，而若在接觸氧化前進行水解酸化處理，則可將大分子有機物、難降解有機物降解為小分子有機物，提高廢水的可生化性；將后續沉淀池改成氣浮池，則可把沉降性差的染料顆粒從廢水中有效分離出來。因此，該廢水可采用水解酸化—接觸氧化—混凝氣浮相結合的工藝進行處理，處理工藝流程見圖1。
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圖1 廢水處理工藝流程
采用該工藝處理印染廢水需選擇性能優良的混凝劑，以降低廢水的色度及懸浮性有機物含量，保證出水的各項指標達到排放標準要求。
3 主要構筑物
（1）調節池。鋼砼結構，地埋式，共1 座，尺寸為16.0 m×30.0 m×3.8 m，有效容積1 680 m3，停留時間8 h，廢水經格柵井進入調節池。配2 臺18.5 kW 離心泵（1 用1 備），2 臺75 kW SSR200 羅茨鼓風機（1用1 備，變頻控制）。通過調節池底的穿孔管預曝氣攪拌，達到調質、調勻、降低水溫的作用。該企業所排污水呈堿性，需在調節池進水口處加硫酸調節。
（2）水解酸化池。鋼砼結構，半地埋式，共2 座，尺寸為17.0 m×6.0 m×6.3 m，有效容積1 224 m3，停留時間6 h，池底設有大阻力布水管，采用組合填料，尺寸為150 m×80 mm，L=4.0 m，單層設置。
（3）接觸氧化池。鋼砼結構，半地埋式，共4 座，尺寸為17.0 m×6.5 m×6.0 m，有效容積2 500 m3，停留時間12 h，采用組合填料，尺寸為150 m×80 mm，L=3.5 m，單層設置。池中安裝可提升式微孔曝氣管，氣泡小、均勻，溶氣效率高，采用2 臺75 kW SSR200羅茨鼓風機（1 用1 備，變頻控制）曝氣。廢水在接觸氧化池中與填料上的生物膜充分接觸，在適宜的溶解氧、溫度和營養源下，大量繁殖好氧菌。
（4）氣浮池。淺層零速高效氣浮，Q=300 m3/h，池直徑7.5 m，主要設備為：主機，碳鋼防腐，尺寸為7.5 m×0.95 m，設1 座；行走減速機，P=1.5 kW，1 臺；排渣減速機，P=1.1 kW；溶氣水泵，P=22 kW，設2 臺（1用1 備）；空壓機，P=11 kW；溢流調節器，尺寸為1.8 m×0.95 m，設1 座；溶氣管，尺寸為D 0.48 m×2.75 m，鋼制防腐，1 件。淺層氣浮的表面負荷高、占地面積小、單位負荷輕、處理效果好，懸浮物去除率達80%以上，溶氣效率高達90%。
（5）反應槽。鋼制防腐，共2 格，尺寸為2.5 m×5.0 m×1.8 m。第1 格為混凝槽，配雙槳式不銹鋼攪拌器，轉速為52 r/min，投加PAC、脫色劑；第2 格為絮凝槽，配框式不銹鋼攪拌器，轉速為5.2 r/min，投加PAM。
（6）清水池。鋼砼結構，半地埋式，設1 座，共2格，底部串聯，尺寸為17.0 m×5.2 m×5.0 m，有效容積417 m3，停留時間2 h。
4 工藝調試運行
4.1 生化工藝調試
生化部分調試從投加接種污泥開始，投加約30 t 活性污泥。污泥取自城市污水處理廠的脫水污泥，同時投加2 t 工業葡萄糖、200 kg尿素，補充水中的碳、氮等營養源。由于城市污水與印染廢水的水質差別大，因此前期采用間歇進水方式調試，待菌種適應印染廢水的環境后，改用連續進水方式調試。調試接觸氧化池時要注意，開始階段曝氣量要小，待污泥黏附在組合填料上后，逐漸加大曝氣量，直至菌種穩定生長。觀察填料的掛膜情況，水解酸化池的污泥負荷高，泥呈深色，接觸氧化池的污泥呈茶褐色為宜。水解酸化—接觸氧化的成功啟動是后續混凝氣浮運行的基礎。
4.2 物化工藝調試
混凝氣浮調試選擇在生化出水水質穩定、良好后進行。本工程選用的混凝劑為PAC、脫色劑，絮凝劑為PAM。脫色劑對普通藥劑難處理的玫瑰紅、深紫等顏色的印染廢水色度去除率高達80%以上，其特有的陽離子基團可與廢水中顯色物質的陰離子基團相結合形成疏水性難溶鹽而從水中分離，此外脫色劑分子鏈上的各種活性基團可與染料分子的磺酸基、羧酸基等陰離子基團發生化學反應生成不溶物質得以去除，從而脫去廢水的顏色，還具有良好的混凝沉降作用。氣浮調試時要注意加藥量要適度，太小礬花不夠大，與溶氣結合效果差，上浮速度慢；加藥量太大會出現礬花下沉，甚至水體混濁等情況。
5 處理效果
本工程于2010 年3 月進行調試，調試期約5 個月，結果發現該工藝對CODCr、BOD5、SS 等的去除率達到了預期效果，并通過了環境監測部門的驗收，連續24 h 滿負荷運行后的取樣監測結果見表2。
表2 監測結果
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從表2 數據可以看出，該處理系統對廢水的CODCr、BOD5、SS 及色度的去除率分別達到92.1%、88.2%、86.5%、92.0%，出水CODCr、BOD5和SS 的質量濃度分別為50、19、30 mg/L，色度為16，pH 為7.1，各項指標均達到了《紡織工業水污染排放標準》（GB 4287—1992）中的一級排放標準要求。
6 主要經濟技術指標
（1）占地面積。該廢水處理工程總占地約1 600 m2，處理1 t 廢水占地0.32 m2。
（2）工作制度及人員編制。廢水處理站實行3 班運轉，每班2 人，化驗員1 人，共7 人。
（3）運行費用。運行費用包括水費、電費、人工費、管理費、藥劑費等，總運行費用合計1.8 元/m3。
7 結論
（1）本工程最大的特點是占地面積小。水解酸化池不僅能提高廢水的可生化性，脫色率也較好；接觸氧化工藝選用可提升式微孔曝氣器，不但轉化率高而且檢修方便；由于脫色劑有很好的絮凝效果，后期將PAC 改為硫酸鋁，在保證處理效果的前提下，極大地降低了運行成本。
（2）處理后的廢水從清水池排出時已優于國家排放標準；出水再經深度處理后可以滿足生產回用的要求，綜合運行成本在2.2 元/m3，低于當地的自來水價格。
總體來看，該工藝針對性強，半年多來工程設施運行穩定，取得了較大的環境和經濟效益，值得推廣。
[參考文獻]
[1] 盧江濤，周笑綠. 厭氧—好氧—吸附工藝處理印染廢水[J]. 工業水處理，2009，29（11）：25-27.
[2] 黃永明，楊玉杰，陳中健. ABR—CASS—混凝沉淀工藝處理印染廢水[J]. 化學工程與裝備，2010（5）：156-159.
[3] 秦樹林，周如祿，郭中權. 水解酸化—接觸氧化—混凝氣浮工藝處理印染廢水[J]. 江蘇環境科技，2002，15（4）：13-14.
[4] 耿云波，劉永紅，趙鵬飛. 印染廢水生物處理技術的應用現狀及研究進展[J]. 工業用水與廢水，2010，41（4）：1-4.
[5] 孫凌凌，俞從正. 印染廢水的治理現狀及展望[J]. 印染助劑，2009，26（12）：1-6.
[作者簡介] 江濱（1983-），2007 年畢業于福州大學，工程師。
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