摘要：采用一級(jí)強(qiáng)化混凝＋缺氧水解酸化+ 生物膜- 活性污泥共生系統(tǒng)處理印染廢水，考察了該工藝流程和主要技術(shù)參數(shù)。結(jié)果表明，該工藝組合能有效去除印染廢水中的COD 和色度，當(dāng)進(jìn)水COD 為900～1 300 mg·L-1，色度為500～600 倍，出水達(dá)到COD 為85～150 mg·L-1, 色度為50 倍以下，達(dá)到紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 4287-92）一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和渭河水系（陜西段）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（DB61-224-1996）二級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：印染廢水,SUSU-TF1,回流,生物膜- 活性污泥共生系統(tǒng)

陜西咸陽3530 印染廠原有污水處理設(shè)施采用混凝+ 水解酸化+ 生物接觸氧化+ 溶氣氣浮+ 漂白工藝處理，處理費(fèi)用高且效果不理想，超標(biāo)排放。究其原因，主要為混凝工段去除的COD 和色度的效果不佳，水解酸化階段由于殘留鋁配體產(chǎn)生毒性，營(yíng)養(yǎng)缺乏，廢水和污泥未充分接觸等原因處理效率不高；好氧段未能完全消耗BOD5 等。

針對(duì)印染廢水處理存在的問題，采用鋼鐵酸洗廢液為主要原料制備混凝劑SUST-TF1 作為印染廢水的一級(jí)強(qiáng)化混凝劑，使COD 去除率達(dá)到33.1%，色度去除率達(dá)到91%，并依靠鐵配合體的強(qiáng)水解配聚能力降低進(jìn)水pH。回流水解酸化單元出水，利用有機(jī)酸的強(qiáng)大緩沖能力中和高堿度進(jìn)水，節(jié)省調(diào)節(jié)池進(jìn)水酸調(diào)費(fèi)用；提高水解酸化工段曝氣攪拌強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)水解酸化細(xì)菌和污水充分混合；以回流二沉池污泥控制溶解氧，為水解酸化細(xì)菌提供了最佳生存條件。將生物接觸氧化工藝改造成生物膜- 活性污泥共生系統(tǒng)，增加污泥濃度，降低好氧生化段出水 COD，最終實(shí)現(xiàn)出水達(dá)標(biāo)。

1 廢水水質(zhì)水量及排放標(biāo)準(zhǔn)

陜西咸陽3530 印染廠是從事于軍隊(duì)服裝染色的印染企業(yè)，在生產(chǎn)過程中有大量的廢水排出。廢水總排放量為3000 t·d-1，環(huán)保部門要求其達(dá)到《渭河流域（陜西段）工業(yè)企業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過跟蹤調(diào)查和水質(zhì)檢測(cè)，確定采用表1 所示的進(jìn)水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)[1]。

2 廢水處理工藝流程

2.1 原工藝流程

原處理工藝流程是印染廢水中比較常見的工藝（見圖1），但是處理單元復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用高，達(dá)到 2.76 元·m-3。運(yùn)行不穩(wěn)定，出水COD 和色度均超標(biāo)，出水COD 180～350 mg·L-1，色度120～160 倍。水解酸化單元細(xì)菌活性不高：COD 去除率≤15%，且可生化性提高不大，當(dāng)進(jìn)水B/C=0.28 時(shí)，出水B/C= 0.33。生物接觸氧化段好氧微生物不能完全消耗曝氣產(chǎn)生溶解氧，出水溶解氧為4.8～5.5 mg·L-1，充氧浪費(fèi)嚴(yán)重，且出水中BOD5 在45～90 mg·L-1 范圍內(nèi)，仍然比較高。

2.2 改造思路

（1）以實(shí)驗(yàn)室自制絮凝劑SUST-TF1 替代聚合氯化鋁，在保證前端良好混凝效果的同時(shí)實(shí)現(xiàn)降低絮凝沉淀費(fèi)用；同時(shí)由于鐵元素離子勢(shì)大于鋁元素，具備更強(qiáng)與OH- 結(jié)合的能力，降低出水堿度。

（2）對(duì)水解酸化段實(shí)行出水回流，以回流水中有機(jī)酸的強(qiáng)大酸堿緩沖體系中和高堿度的進(jìn)水。

（3）拆除水解酸化段微孔曝氣器，將微孔曝氣攪拌改變成大氣泡攪拌，增強(qiáng)攪拌強(qiáng)度，使廢水與細(xì)菌充分接觸和充分中和高堿度進(jìn)水；同時(shí)該改造可維持水解酸化池中≤0.5 mg·L-1低溶解氧濃度，保證水解酸化菌良好生存環(huán)境。

（4）回流二沉池好氧污泥于水解酸化池內(nèi)，消耗水解酸化單元溶解氧，使其溶解氧在0.1～0.5 mg·L-1范圍內(nèi)，維持比較低的氧化還原電位，保證水解酸化細(xì)菌生存環(huán)境的同時(shí)減少剩余污泥量。

（5）為提高好氧單元對(duì)污染物的去除效果，實(shí)現(xiàn)二沉池出水達(dá)標(biāo)排放，將生物接觸氧化工藝改變?yōu)樯锬? 活性污泥共生工藝，增加好氧池的污泥濃度，降低F/M，減少剩余污泥量。

（6）對(duì)水解酸化單元實(shí)行N、P 等營(yíng)養(yǎng)元素補(bǔ)加，提高水解酸化細(xì)菌和好氧微生物活性，提高 COD 去除效率。

2.3 改造后工藝流程

改造后工藝流程示于圖2。

2.3.1 SUST-TF1 強(qiáng)化混凝

混凝沉淀單元主要去除染料、懸浮物等不溶性大分子物質(zhì)[2]。來自各個(gè)工段的廢水經(jīng)格柵后去處較大顆粒物后經(jīng)由提升泵進(jìn)入調(diào)節(jié)池，勻質(zhì)勻量后進(jìn)混凝沉淀池；采用強(qiáng)化混凝技術(shù)，投加混凝劑 SUST-TF，使其在與廢水進(jìn)行接觸20 min 后進(jìn)入沉淀池，使混凝沉淀單元獲得最佳COD 和色度去除效果，上清液自流進(jìn)入水解酸化池。

2.3.2 水解酸化

水中難降解污染物在水解酸化菌的作用下變成易降解的小分子有機(jī)物并生成部分二氧化碳，在降解有機(jī)物的同時(shí)提高可生化性，有利于好氧單元微生物降解[3]；但是由于混凝沉淀出水pH 在10～11，采用水解酸化后端出水回流，利用有機(jī)酸的強(qiáng)大酸堿緩沖體系中和進(jìn)水堿度，使水解酸化池進(jìn)水端pH 保持在9～10.5，維持水解酸化細(xì)菌正常生長(zhǎng)條件。同時(shí)考慮到溶解氧對(duì)水解酸化細(xì)菌的影響，采用大氣泡攪拌和二沉池好氧污泥回流兩個(gè)措施將水解酸化池中溶解氧控制在≤0.5 mg·L-1[4]。

2.3.3 生物膜活性污泥共生系統(tǒng)

生物膜- 活性污泥共生系統(tǒng)強(qiáng)化處理工藝是生物膜與活性污泥同時(shí)在同一構(gòu)筑物內(nèi)共同生長(zhǎng)，利用懸浮生長(zhǎng)的活性污泥與附著生長(zhǎng)的生物膜共同去除污水中有機(jī)污染物[5]。該技術(shù)改造是在生物接觸氧化池的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，故池中無需添加設(shè)備，在保證溶解氧DO≥1 mg·L-1的條件下提高活性污泥濃度至1.5～2.5 mg·L-1，既充分利用能耗，又提高好氧單元的COD 去除率，保證二沉池出水達(dá)標(biāo)。同時(shí)將好氧活性污泥回流到水解酸化池中，控制水解酸化池中的溶解氧濃度的同時(shí)，還能抑制活性污泥膨脹，減少剩余污泥排放量。

3 主要處理單元設(shè)計(jì)與運(yùn)行參數(shù)

3.1 混凝沉淀池

混凝池水力停留時(shí)間為20 min，采用穿孔管曝氣攪拌，穿孔管間距為進(jìn)水口30 cm，其他位置60 cm；SUST-TF1 溶液投加量1.2‰（3.5 mg·L-1）；沉淀池采用逆向流斜管沉淀，水力停留時(shí)間45 min，表面負(fù)荷4 m3·m-2·h-1，有效水深3 m，泥斗坡度50°。

3.2 水解酸化池

池子分四格，整體為推流式。設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間 12 h，表面負(fù)荷為0.42 m3·m-2·h-1，有效水深5 m；高效彈性填料900 m3，填料架安裝位置距離底部1 m；進(jìn)水設(shè)計(jì)為多點(diǎn)布水，布水點(diǎn)間距0.5 m；池內(nèi)采用大氣泡攪拌，出氣口間距2.5 m，通氣速率15～25 m3·m-2·d-1，氣水比控制1.5～2.5，控制池內(nèi)溶解氧濃度≤0.5 mg·L-1；水解酸化出水回流比1～1.5，保持水解酸化池進(jìn)水端PH 為9～10.5，回流水入口均位于沉淀池出水口；二次沉淀池污泥回流比0.75～ 1.0，回流入口位于水解酸化池進(jìn)水口。

3.3 生物膜活性污泥共生池

池子分四格，整體為推流式。設(shè)計(jì)水力停留時(shí)間 16 h，有效水深為5 m；高效彈性填料1 400 m3，填料架安裝位置距離底部0.5 m；填料有機(jī)負(fù)荷1.8 kgCOD·m-3，池內(nèi)活性污泥濃度根據(jù)出水水質(zhì)量要求控制在1.5～2.5 g·L-1，活性污泥有機(jī)負(fù)荷為 0.50～0.83 kgCOD·kgMLSS-1·d-1，采用微孔曝氣充氧，曝氣頭間距0.6 m，穿孔管有效水深4.8 m，氣水比15：1，控制溶解氧為1.5～3.5 mg·L-1。

4 結(jié)果與討論

該污水處理工程中試與2008 年3 月開始。為縮短好氧活性污泥培養(yǎng)時(shí)間，采用附近印染廠剩余污泥作為接種污泥，按比例進(jìn)行N、P 等元素的補(bǔ)加。經(jīng)過一個(gè)月的培養(yǎng)，污泥培養(yǎng)成熟并進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，運(yùn)行三個(gè)月，系統(tǒng)穩(wěn)定且各項(xiàng)指標(biāo)（見表2）均能達(dá)到渭河水系（陜西段）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；提高污泥濃度至2.5 g·L-1 時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)出水符合《紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[6]。運(yùn)行過程中，發(fā)現(xiàn)以下幾點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)高效、穩(wěn)定運(yùn)行和保證出水達(dá)標(biāo)排放起重要作用。

強(qiáng)化混凝技術(shù)通過大量絮體的吸附和絮團(tuán)卷掃作用[7]，使COD 去除率由改造前的25%提高到33.1%，出水色度的達(dá)標(biāo)排放（50 倍以下），減輕了后續(xù)工序的處理壓力；同時(shí)殘留的鐵離子成為水解酸化細(xì)菌的微量元素，提高了水解酸化細(xì)菌的活性。

水解酸化單元出水B/C 由改造前的0.33 提高到0.39，COD 去除率由改造前的≤15% 提高到 35.7%。營(yíng)養(yǎng)元素的補(bǔ)加提高了水解酸化細(xì)菌的活性，攪拌強(qiáng)度的增強(qiáng)使細(xì)菌與廢水得到充分接觸，是水解酸化單元效率的提高的關(guān)鍵；COD 去除率較大幅度提高主要原因?yàn)樗馑峄?xì)菌活性增強(qiáng)和缺氧條件下好氧活性污泥降解作用；同時(shí)水解酸化段高堿度進(jìn)水可通過水解酸化后端含有有機(jī)酸的泥水回流解決，當(dāng)回流比為1，pH≤10.5 時(shí)，不會(huì)對(duì)水解酸化細(xì)菌活性帶來影響；反而有機(jī)酸被中和可實(shí)現(xiàn)水解酸化單元的正常運(yùn)行。

生物膜- 活性污泥共生池處理效率的得到提高，COD 去除率由原來的≤65%提高到84%，主要由以下兩個(gè)促進(jìn)因素：（1） 由于生物膜- 活性污泥共生系統(tǒng)中微生物量的增加，F(xiàn)/M （食微比） 的降低。（2）水解酸化段效率提高使進(jìn)入生物膜活性污泥共生系統(tǒng)的廢水B/C 比提高到0.39。

5 結(jié)論

以一級(jí)強(qiáng)化混凝＋缺氧水解酸化＋生物膜活性污泥共生系統(tǒng)工藝處理印染廢水，對(duì)傳統(tǒng)工藝改造小，運(yùn)行費(fèi)用低，為1.2 元·m-3，處理效果好，可以實(shí)現(xiàn)COD 小于135 mg·L-1 排放，達(dá)到《渭河水系（陜西段）污水綜合排放標(biāo)》準(zhǔn)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；在供氧充足的條件下，提高活性污泥濃度至2.5 g·L-1，可以實(shí)現(xiàn)出水COD 小于100 mg·L-1，達(dá)到《紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

混凝劑SUST-TF 對(duì)印染廢水色度和COD 都有很好的去除效果，混凝出水殘留的鐵作為水解酸化細(xì)菌的微量元素能提高該單元COD 的去除效率和廢水的可生化性，是印染廢水處理的理想藥劑。改造后水解酸化單元效率提高幅度很大，該單元的高效、穩(wěn)定運(yùn)行是系統(tǒng)成功的關(guān)鍵，而生物膜活性污泥共生系統(tǒng)中活性污泥的濃度提高是出水達(dá)標(biāo)排放的保障。

參考文獻(xiàn)：

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