印染行業(yè)是工業(yè)廢水排放大戶，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國印染廢水排放量為300萬～400萬m3／d。印染廢水具有水量大、有機污染物含量高、色度深、堿性大、水質(zhì)變化快等特點，屬難處理的工業(yè)廢水。近年來由于化學(xué)纖維織物的發(fā)展、仿真絲的興起以及印染后整理技術(shù)的進(jìn)步，使PVA漿料、人造絲堿解物(主要是鄰苯二甲酸類物質(zhì))、新型助劑等難生化降解有機物大量進(jìn)入印染廢水，其CODCr,也由原來的數(shù)百mg／L上升到2 000 mg／L，左右，傳統(tǒng)的生物處理工藝已受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

1  工程概況

常州東南工業(yè)開發(fā)區(qū)以印染企業(yè)為主，區(qū)內(nèi)約有印染企業(yè)50多家，主要從事超細(xì)化學(xué)纖維、仿真織物以及高支細(xì)密織物等產(chǎn)品的生產(chǎn)，印染廢水排放量約為5萬m3／d，1999年和2001年先后建設(shè)了處理規(guī)模2萬m3／d和3萬m3／d的廢水處理設(shè)施，這兩期工程的設(shè)計參數(shù)基本一致。一期工程分2組，二期工程分3組，每組的處理能力均為1萬m3／d。系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)綜合了常州地區(qū)多家印染企業(yè)廢水實際排放情況，出水按照建設(shè)單位的委托要求，即除CODCr指標(biāo)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978—1996)二級標(biāo)準(zhǔn)外，其余指標(biāo)執(zhí)行《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4287—92)二級標(biāo)準(zhǔn)(詳見表1)，廢水處理工藝流程見圖1。

2二期工程主要構(gòu)筑物與設(shè)備

(1)格柵井。1座，設(shè)粗、細(xì)兩道機械格柵，共4臺，2用2備，格柵間距分別為25 mm、10 mm，采用機械清渣方式。

(2)兼氧調(diào)節(jié)池。1座，有效容積3萬m3，有效水深4．5 m，HRT 24 h，設(shè)二級提升泵6臺，3用3備，SSRl50型羅茨鼓風(fēng)機3臺，2用1備，微孔曝氣器6 600只。

(3)初沉池。3座，每組各l座，尺寸ø26．5 m×3．9 m，有效水深3．5 m，表面負(fù)荷0．8m3／(m2·h)，設(shè)GN–26刮泥機3臺。

(4)曝氣池。3座，每組各1座，尺寸71．7 m×33．75 m×5．3 m，HRT 24 h，污泥負(fù)荷0．18 kgBOD5／(kgMLSS·d)，MLSS 2．5 g／L，設(shè)C60–1．6型離心風(fēng)機12臺，9用3備，微孔曝氣器13 200只。

(5)二沉池。3座，每組各l座，尺寸ø26．5 m×3．9 m，有效水深3．5 m，表面負(fù)荷0．8 m3／(m2·h)，設(shè)CXN–26吸刮泥機3臺。

(6)污泥濃縮池。2座，尺寸ø24 m×4．5 m，設(shè)NG–24刮泥機2臺，泥漿泵4臺，2用2備。

(7)污泥脫水機房。1座，平面尺寸40 m×10 m，帶式壓濾機4臺，3用1備，附屬設(shè)備包括污泥加藥裝置、反沖裝置等各1套。

3工藝分析

該套工藝在采用印染廢水傳統(tǒng)治理工藝的前提下，對局部治理技術(shù)進(jìn)行了改良，主要體現(xiàn)在三個方面：在預(yù)處理工藝設(shè)計中，采用了微曝氣兼氧處理系統(tǒng)；在曝氣池主體工藝設(shè)計中，采用了半推流式活性污泥系統(tǒng)；在污泥回流—剩余污泥處理系統(tǒng)中，將二沉池剩余污泥全部回流至微曝氣兼氧處理系統(tǒng)，而整個系統(tǒng)的排泥則由初沉池排至污泥濃縮池。

3．1微曝氣兼氧處理系統(tǒng)

微曝氣兼氧處理系統(tǒng)由微曝氣兼氧調(diào)節(jié)池和初沉池組成。在調(diào)節(jié)池中進(jìn)行微量曝氣，除可促進(jìn)廢水均質(zhì)外，因該工藝中二沉池剩余污泥全部回流至調(diào)節(jié)池，初沉池部分污泥回流至調(diào)節(jié)池，使調(diào)節(jié)池在很大程度上相當(dāng)于高負(fù)荷曝氣池，從而從理論上延長了好氧反應(yīng)的時間，該工藝中兼氧調(diào)節(jié)池DO<1 mg／L。本工程實踐表明，兼氧處理系統(tǒng)對CODCr的去除為30％～40％，出水CODCr維持在800 mg／L左右，降低了曝氣池的處理負(fù)荷，而且出水水質(zhì)均勻，波動很小。印染廢水中殘余的染料及硫化堿助劑含量較高，硫化物對微生物具有很強的抑制和毒害作用，硫化堿是強還原劑，如進(jìn)入曝氣池則大量耗氧，可使池內(nèi)DO急劇下降，因此采用微曝氣能有效地將硫化物氧化或吹脫除去，一部分染料在初沉池中沉淀下去，作為初沉污泥排出。此外微曝氣系統(tǒng)還有調(diào)節(jié)水溫等作用。

3．2半推流式活性污泥系統(tǒng)

半推流式活性污泥系統(tǒng)(SPFR)是由傳統(tǒng)推流式活性污泥系統(tǒng)(PFR)改良而得。傳統(tǒng)PFR系統(tǒng)因具有處理深度大、不易產(chǎn)生污泥膨脹、氧利用率高、操作范圍寬等優(yōu)點，曾廣泛地應(yīng)用于城市污水處理工程中，但傳統(tǒng)PFR最大的缺點是抗沖擊負(fù)荷能力差，因而限制了其在印染廢水治理中的應(yīng)用。為了避免沖擊負(fù)荷對生物系統(tǒng)的破壞，我國印染廢水生物處理系統(tǒng)多數(shù)采用生物膜系統(tǒng)或完全混合式活性污泥系統(tǒng)(CFSTR)，與PFR相比，達(dá)到相同的底物(BOD)去除率，生物膜系統(tǒng)運行成本較高，CFSTR系統(tǒng)反應(yīng)時間較長、構(gòu)筑物容積增大且易產(chǎn)生污泥膨脹。改良后的SPFR系統(tǒng)前半段設(shè)計成抗沖擊負(fù)荷能力較強但反應(yīng)推動力相對較弱的多點進(jìn)水階段曝氣，以承擔(dān)底物去除率的前半段，此階段由于底物濃度較高，推動力與傳統(tǒng)PFR系統(tǒng)相比不是很大，SPFR系統(tǒng)后半部仍為PFR系統(tǒng)，以發(fā)揮其在低濃度下的動力學(xué)優(yōu)勢。SPFR用于印染廢水治理具有兩個方面的優(yōu)勢——去除效率高和抗沖擊負(fù)荷能力強。

(1)去除效率高。印染廢水往往BOD／COD較低，為了達(dá)到較高的COD去除率，生化系統(tǒng)的BOD負(fù)荷一般選取得較低，以便在更多地削減BOD的同時，降低出水中COD，根據(jù)我院多年的經(jīng)驗，在印染廢水生化處理過程中，BOD的去除率一般要達(dá)到90％甚至95％以上。根據(jù)文獻(xiàn)[1]，在污泥同流比為l，底物去除率為90％時，理想狀態(tài)下SPFR系統(tǒng)、傳統(tǒng)PFR系統(tǒng)所需反應(yīng)時間分別是CFSTR系統(tǒng)的45％和38％，SPFR系統(tǒng)、傳統(tǒng)PFR系統(tǒng)的反應(yīng)動力學(xué)優(yōu)勢非常明顯。因而在活性污泥生物處理系統(tǒng)中設(shè)置一段“推流式”系統(tǒng)，對提高底物去除率或減少反應(yīng)時間是非常有利的。

(2)抗沖擊負(fù)荷能力強。如果不考慮沖擊負(fù)荷的影響，僅從系統(tǒng)的反應(yīng)動力學(xué)來講，SPFR系統(tǒng)、傳統(tǒng)PFR系統(tǒng)處理印染廢水的優(yōu)勢十分明顯，但印染廢水特點之一是水質(zhì)成分復(fù)雜多變。對于傳統(tǒng)PFR系統(tǒng)而言，沖擊負(fù)荷集中在少量活性污泥上，常導(dǎo)致該部分活性污泥處理能力下降，階段出水變差，進(jìn)而影響整個系統(tǒng)。對于SPFR系統(tǒng)而言，沖擊負(fù)荷由曝氣池中半數(shù)的活性污泥來承擔(dān)，盡管其抗沖擊負(fù)荷能力不如CFSTR系統(tǒng)，但卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)PFR系統(tǒng)，能夠承受較高的沖擊強度�？傊瑢鹘y(tǒng)PFR系統(tǒng)改良成SPFR系統(tǒng)后，對傳統(tǒng)PFR系統(tǒng)反應(yīng)動力學(xué)優(yōu)勢的削弱不是太大，但卻使其抗沖擊負(fù)荷的能力實現(xiàn)了質(zhì)的變化，從而使改良后的SPFR在印染廢水治理中表現(xiàn)出優(yōu)良的工程化應(yīng)用性能。

3．3污泥回流一剩余污泥處理系統(tǒng)

污泥回流一剩余污泥處理系統(tǒng)所作的改進(jìn)是將二沉池剩余污泥全部回流至微曝氣兼氧處理系統(tǒng)，而整個系統(tǒng)的排泥則由初沉池排至污泥濃縮池。這個改進(jìn)雖然不是很大，但卻對整個系統(tǒng)的運行起到了非常關(guān)鍵的作用，保證了出水水質(zhì)的穩(wěn)定性。

增加調(diào)節(jié)池的使用功能，使調(diào)節(jié)池除調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量外，還兼有高負(fù)荷曝氣池的功能，可去除30％～40 ％的CODCr，降低氧化池處理負(fù)荷。減少系統(tǒng)外排污泥量，節(jié)省污泥處置費用。整個系統(tǒng)剩余污泥由初沉池排出，初沉池污泥含水率一般較二沉池污泥含水率低，此舉可改善污泥濃縮池的污泥濃縮效果，進(jìn)而減輕污泥脫水機的工作負(fù)荷。提高二沉池出水穩(wěn)定性，減少二沉池出水中懸浮固體的含量。經(jīng)過多家印染廢水處理廠的實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，一般印染企業(yè)廢水處理廠多數(shù)存在不愿排泥的情況，曝氣池污泥濃度偏高，污泥老化現(xiàn)象嚴(yán)重，從而致使二沉池固體負(fù)荷的輸入量超過了二沉池面積允許通過的固體通量，二沉池污泥層高度上升，當(dāng)二沉池泥一水界面上升至進(jìn)口以上時，二沉池出水中懸浮固體的含量就會增加，這就是許多印染廢水處理設(shè)施二沉池漂泥現(xiàn)象嚴(yán)重的原因之一。將二沉池剩余污泥全部回流至微曝氣兼氧處理系統(tǒng)后，保證曝氣池污泥濃度維持在2．5～3 g／L，曝氣池污泥活性得到改善，二沉池出水穩(wěn)定，極少有漂泥產(chǎn)生。

4工程處理效果分析

常州東南工業(yè)開發(fā)區(qū)印染廢水集中處理廠2萬m3／d的一期工程于1999年一次性全部建成，經(jīng)過約2個月的調(diào)試后正常投入運行。2001年設(shè)計的3萬m3／d處理設(shè)施則根據(jù)入?yún)^(qū)企業(yè)的不斷增加，分3條線(每條線1萬m3／d)分別建設(shè)，2005年3條線全部建成，并經(jīng)過調(diào)試全部正常投入運行。根據(jù)廢水處理廠2006年全年監(jiān)測數(shù)據(jù)，本工程處理效果非常穩(wěn)定(見表2)。

5技術(shù)經(jīng)濟分析

該系統(tǒng)運行成本1．399元／m3，其中電費0．457元／m3，人工費0．013元／m3，藥劑費0．4元／m3(混凝劑0．142元／m3，脫色劑0．248元／m3，廢酸0．01元／m3)，維修管理費0．065元／m3，管理費和其他費用0．15元／m3，折舊費(按20年)0．314元／m3。

6小結(jié)

(1)  該系統(tǒng)雖然進(jìn)水水質(zhì)波動較大，但經(jīng)微曝氣兼氧處理系統(tǒng)處理后，初沉池出水非常穩(wěn)定。微曝氣兼氧處理系統(tǒng)CODCr去除率一般在40％左右，生化系統(tǒng)CODCr去除率>90％，系統(tǒng)出水CODCr<150 mg／L，而此時BOD5<20 mg／L。

(2)  工程實踐運行結(jié)果表明：經(jīng)過改良的印染廢水處理技術(shù)其處理效果、深度以及穩(wěn)定性都有所改善。該項目于2004年被國家環(huán)境保護(hù)總局授予全國環(huán)境污染治理設(shè)施市場化運營先進(jìn)企業(yè)及示范項目。

參考文獻(xiàn)

1  田剛．半推流式活性污泥系統(tǒng)反應(yīng)動力學(xué)分析．環(huán)境科學(xué)，2000(2)：84~87

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