1　前言

我國印染廢水處理現(xiàn)行工藝與國外大體相仿,主要以生化處理為主,但在設(shè)計(jì)參數(shù)上有很大差異。

由表可知,歐洲采用的設(shè)施具有占地大、池容充足的特點(diǎn)。我國在工藝設(shè)計(jì)參數(shù)的確定上與國外水平差距較大。這是一個(gè)需要重視的問題,這與國內(nèi)外在廢水處理方面的觀念有關(guān)。這個(gè)差距在項(xiàng)目設(shè)計(jì)和建設(shè)中就已經(jīng)形成。國內(nèi)的建設(shè)單位出于造價(jià)方面的原因希望最大限度地“節(jié)省”資金,而一些環(huán)保企業(yè)為了“競爭”的需要,也去適應(yīng)“節(jié)省”,致使生化處理工藝有機(jī)負(fù)荷偏高,生化池容積和供氧量明顯不足,相當(dāng)一批印染企業(yè)治理不能達(dá)標(biāo)或不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

當(dāng)然,與國外(歐洲)相比,處理工藝還有多方面的差異。例如,歐洲大多采用活性污泥法,而國內(nèi)(與日本靠近)大多采用接觸氧化法;國外自動(dòng)化程度高,管理人員顯著減少,選用管道、閥門都是不銹鋼材質(zhì),工程質(zhì)量好,壽命周期長,甚至有相當(dāng)比例的廢水回用率等。

2　提高可生化性

眾所周知,印染廢水中ＢＯＤ5和ＣＯＤＣｒ比值是描述或界定其可生化性的重要依據(jù),一般來說,其值小于0.2或0.25,認(rèn)為可生化性較差。

2.1　影響印染廢水可生化性的原因

印染廠的生產(chǎn)工藝對其廢水的可生化性影響很大。通常廢水中化學(xué)藥劑、無機(jī)鹽的含量過高,有機(jī)物含量相對較少,原水缺乏合成微生物合成所必須的營養(yǎng),可生化性差。此外,染色廢水由于染料品種復(fù)雜、季節(jié)性變化較大,其可生化性也有所變化,從而使生化處理(主要是指好氧)難以達(dá)到預(yù)期效果。

2.2　前置不完全厭氧生物處理

隨著對印染廢水處理達(dá)標(biāo)要求提高,僅依靠好氧生化工藝(如接觸氧化法或活性污泥法)處理可生化性較差的印染廢水很難達(dá)到預(yù)期效果。如果在好氧生化工藝處理之前進(jìn)行厭氧(兼氧)水解處理,使好氧處理較難去除的許多污染物質(zhì),如化纖原料、染料等利用厭氧(兼氧)菌作用強(qiáng)的特點(diǎn),將廢水中的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物,難降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易降解物質(zhì),從而提高廢水的可生化性,為后續(xù)好氧處理創(chuàng)造條件。其脫色效果(包括活性染料類)及去除有機(jī)物污染能力比單純采用好氧處理工藝均有所提高。同時(shí),中高濃度印染廢水采用厭氧(兼氧)生化預(yù)處理可大幅度降低成本,其手段主要是增設(shè)水解酸化池和中沉池等。

推廣和應(yīng)用不完全厭氧生物處理工藝有利于提高廢水的可生化性,是處理中高濃度印染廢水的有效手段。

2.3　提高生化處理的運(yùn)行水平

控制(或創(chuàng)造)良好的生態(tài)條件是提高生化處理運(yùn)行水平所追求的目標(biāo).其中涉及水質(zhì)的均化與調(diào)節(jié);溫度、營養(yǎng)料、污泥的沉降性能、充氧、污泥膨脹、活性污泥培養(yǎng)和馴化;以及微生物相等多種因素,目前曝氣池控制條件中較為突出的問題主要是溫度、充氧和填料等。

此外,相當(dāng)多的污水處理廠(站)提供的情況表明,即使控制條件好,但缺乏有效管理,處理效果也不佳。

2.3.1　溫度

在一定溫度范圍內(nèi),溫度高,微生物活力強(qiáng),處理效果好;反之,則會(huì)抑制微生物的生命活動(dòng)。就江蘇省地理緯度而言,出現(xiàn)微生物受抑制的情況并不顯著,但會(huì)出現(xiàn)溫度過高造成處理效果不佳的情況。如某廠廢水處理站在2003年7～8月的持續(xù)高溫下,水溫達(dá)到或超過45℃,曝氣池的水色由棕色轉(zhuǎn)化成黑色,微生物死亡,處理效果大幅度下降。據(jù)推測,可能是嗜溫菌與嗜熱菌之間的相互競爭,以及溶解氧(ＤＯ)的減少,造成生物膜脫落,使有機(jī)負(fù)荷率降低所致。所以采取夏季降溫是印染廢水處理不可忽視的一項(xiàng)措施。

2.3.2　充氧

氧氣是保持微生物正常活動(dòng)的一個(gè)必要條件。一般來說,印染廢水生化處理系統(tǒng)中保持混合液的ＤＯ在40ｍｇ/Ｌ左右。在曝氣池中充氧系統(tǒng)大多為鼓風(fēng)曝氣結(jié)合微孔曝氣管、散流曝氣頭或膜片微孔曝氣器。其存在的普遍問題是氧的轉(zhuǎn)化效率較低,僅為8%～25%。而國外的微孔曝氣器,膜片選用ＥＰＤＭ材料,采用激光打孔,孔小而精致,其氧的轉(zhuǎn)化效率為30%～60%,且降低電能消耗。研制或選用具有較高氧轉(zhuǎn)化效率的曝氣裝置,選擇性能優(yōu)良的低能耗鼓風(fēng)機(jī),以及確定合理的充氧條件(氣水比),是提高生化處理運(yùn)行水平的重要方面。

2.3.3　填料

填料作為膜法處理工藝中的生物載體,廣泛應(yīng)用于印染廢水治理。根據(jù)接觸氧化工藝需要,填料應(yīng)具備良好的強(qiáng)度和使用壽命;分布均勻、有空隙可變性,對氣泡有充分的切割能力,提高氧利用率;具有較高的比表面積;具有良好的掛膜、脫膜更新效果等。國內(nèi)填料的應(yīng)用推廣大致經(jīng)歷了硬性填料、軟性填料、半軟性填料以及彈性填料等四個(gè)過程。填料作為生物膜法工藝的核心部分,直接影響著運(yùn)行周期、處理效果和投資費(fèi)用。因此,選擇優(yōu)質(zhì)、高效的填料,使氣、水、生物膜充分混滲接觸交換,提高傳質(zhì)效果,才能確保良好的新陳代謝。彈性波紋立體填料是目前的首選材料。

3　降低污泥產(chǎn)量

某印染廠廢水處理站由于工藝設(shè)計(jì)不盡合理,污泥產(chǎn)量較大,致使多臺(tái)板框壓濾機(jī)來不及處理,而已處理的污泥(因施放農(nóng)田有可能造成二次污染)出路成了棘手難題。如何減少印染廢水處理中的污泥產(chǎn)量已成為印染行業(yè)一個(gè)普遍值得重視的問題。

目前國內(nèi)印染廢水處理通常是對ＣＯＤＣｒ低于1000的廢水采用生化 物化處理工藝;ＣＯＤＣｒ高于1000則采用物化-生化相結(jié)合的工藝路線。如某印染廠物化預(yù)處理中投加了硫酸亞鐵(ＦｅＳＯ4·7Ｈ2Ｏ)、聚鐵(ＰＦＳ)、助凝劑(ＰＡＭ)以及石灰,雖然通過沉淀分離,在去除ＳＳ、ＣＯＤＣｒ等方面有一定效果,但污泥量相當(dāng)大。此外,由于水中無機(jī)鹽(特別是Ｃａ2+)濃度增加,經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行,后續(xù)曝氣池中組合填料上出現(xiàn)板結(jié),沾滿了較硬的泥垢,比表面積大大降低,從而阻礙了微生物膜的形成和脫落,降低了生化處理效果。

由此看來,中高濃度(即ＣＯＤＣｒ>1000)的印染廢水應(yīng)慎用先物化處理的工藝路線,而采用厭氧(水解) 好氧生化工藝路線較妥。厭氧(水解)處理一方面有利于將廢水中難降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易降解的物質(zhì),提高廢水的可生化性,為后續(xù)好氧處理創(chuàng)造條件;另一方面運(yùn)用硝化和反硝化技術(shù)實(shí)現(xiàn)污泥的消化,大大降低了污泥的產(chǎn)量;此外,還減少了混凝劑用量,降低了處理成本。

4　堿減量、退漿廢水的局部預(yù)處理

聚酯的堿減量工藝、ＰＶＣ漿料織物堿退漿,其廢水具有特殊性。經(jīng)測定,其中堿減量廢水ＣＯＤＣｒ可達(dá)20000以上,ＢＯＤ5達(dá)15000以上,ｐＨ≈13;退漿廢水ＣＯＤＣｒ可達(dá)15000,ＢＯＤ5達(dá)3000～4000,ｐＨ≈12。這兩種廢水約占全部印染廢水的10%左右,屬高濃度混合廢水。如果按照傳統(tǒng)方法把它們與其他印染廢水混合處理,將會(huì)提高混合后的ＣＯＤＣｒ值,顯然不科學(xué),也不經(jīng)濟(jì)。本人認(rèn)為,把堿減量、退漿廢水分流后進(jìn)行局部(酸中和之后)預(yù)處理,然后再與其他印染廢水混合處理是明智之舉。

4.1　升流式厭氧污泥床(ＵＡＳＢ)反應(yīng)器預(yù)處理

升流式厭氧污泥床(ＵＡＳＢ)反應(yīng)器是從荷蘭引進(jìn)的一種處理高濃度有機(jī)廢水的設(shè)備。它集生化反應(yīng)、沉淀、沼氣收集于一體。其工作原理是廢水從反應(yīng)器底部進(jìn)入,向上依次通過污泥床區(qū)、懸浮污泥區(qū),并進(jìn)行生物降解反應(yīng),使廢水中的有機(jī)物濃度大幅度降低,最后進(jìn)入三相分離區(qū)。通過三相分離器,使氣、固、液三相得到有效分離,分離后的污泥可自行回流到污泥床區(qū),并使污泥床區(qū)保持很高的污泥濃度。ＵＡＳＢ反應(yīng)器具有很高的容積負(fù)荷率,它在投資、占地、運(yùn)行費(fèi)用和操作管理方面都有一定的優(yōu)勢和競爭力,從實(shí)際使用情況來看,將其作為堿減量、退漿廢水預(yù)處理是可行的。

4.2�。校裕粱赜眉夹g(shù)的嘗試

堿減量廢水、退漿廢水都屬聚酯水解廢水,主要組分有對苯二甲酸鈉、乙二醇以及丙烯酸酯類水解物等。

從預(yù)處理?xiàng)l件看,直鏈烴化合物較易被微生物降解,而對苯二甲酸鈉的苯環(huán)組成較為穩(wěn)定,很難降解為二氧化碳和水。有人提出,聚酯水解廢水在酸性條件下,對苯二甲酸鈉經(jīng)化學(xué)方法置換(酸析)出對苯二甲酸(ＰＴＡ),對苯二甲酸是固體有機(jī)物,可用物理方法將它從水中分離。反應(yīng)式如下:

根據(jù)理論計(jì)算,在加酸至ｐＨ值為3的條件下,經(jīng)上述酸析分離,ＣＯＤＣｒ去除率可達(dá)80%。此外,因?yàn)橥藵{和堿減量工藝中已有3.5%～28%的聚酯化合物被分離后溶入水中,因此,以上酸析的預(yù)處理方法還構(gòu)成了一項(xiàng)具有實(shí)用性的ＰＴＡ回用技術(shù)。目前已有一些印染廠在試用。盡管ＰＴＡ回收純度問題、回收后的銷售方向,回收得益與成本的平衡,酸析之后廢水必須再加堿將其ｐＨ值進(jìn)行調(diào)整的經(jīng)濟(jì)性,以及水中含鹽量增加可能對后續(xù)處理帶來新的影響等一系列問題有待進(jìn)一步探索,但畢竟不失為一種有益的嘗試。

5　討論

5.1　我國印染廢水處理工藝目前與國外大體相仿,但在工藝參數(shù)的確定上,還存在差距,要提高達(dá)標(biāo)水平,修正設(shè)計(jì)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)十分重要。

5.2　推廣應(yīng)用不完全厭氧生物處理工藝有利于提高廢水的可生化性,對處理中高濃度印染廢水十分有效。

5.3　采用夏季降溫,研制或選用具有高氧轉(zhuǎn)化率的曝氣裝置和低能耗風(fēng)機(jī),確定合理的充氧條件以及選擇性能優(yōu)良的填料,是提高生化處理運(yùn)行水平的重要方面。

5.4　中高濃度(即ＣＯＤＣｒ>1000)的印染廢水采用厭氧(水解) 好氧生化工藝的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)污泥的消化,大大降低污泥產(chǎn)量。

5.5　升流式厭氧污泥床(ＵＡＳＢ)反應(yīng)器用于堿減量和退漿廢水處理是可行的;采用對苯二甲酸(ＰＡＴ)回用技術(shù)對堿減量、退漿廢水預(yù)處理亦是有益的嘗試。

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