目前處理有機助劑的工程實例相對比較多，時鵬輝等對橡膠助劑廢水采用物化處理- 水解酸化-改良SBR 系統(tǒng)處理工藝[1]，劉國信等對化工助劑生產(chǎn)廢水采用了真空蒸發(fā)- 水解酸化- 接觸氧化- 混凝沉淀處理工藝[2]，劉勃等對塑料助劑廢水采用Fenton 氧化- 電解- 水解酸化- 固定化微生物處理工藝[3]，均達到了污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 8978-1996)2 級以上排放標(biāo)準(zhǔn)，而紡織印染助劑廢水處理工程實例鮮見。

國內(nèi)某大型紡織印染助劑生產(chǎn)企業(yè)主要產(chǎn)品為陽離子軟片、PU 涂層劑、硬挺劑、磷酸鹽半成品、PA和鰲合劑，其排放廢水污染物主要來源于產(chǎn)品反應(yīng)過程中的低沸物、洗釜殘留物和地面殘渣，廢水中表面活性劑及乳化劑、氨氮、有機胺和有機物的含量較高，水質(zhì)比較復(fù)雜，難降解物質(zhì)多[4]。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗和中試試驗結(jié)果，設(shè)計了調(diào)節(jié)池- 加藥氣浮池-厭氧水解池- 懸浮生物濾池(內(nèi)分脫碳區(qū)、亞硝化區(qū)和硝化區(qū))- 沉淀池的物化- 生化組合工藝，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)試運行，實現(xiàn)了廢水的入管達標(biāo)排放。

1、廢水水量及水質(zhì)設(shè)計廢水量600 m3/d，其主要水質(zhì)指標(biāo)與排放要求如表1 所示。

表1 廢水水質(zhì)與排放要求

Tab.1 Characteristics of wastewater and the standard of drainage network

2、工藝流程

廢水處理工藝流程如圖1 所示。各車間廢水經(jīng)格柵井去除雜質(zhì)雜物后自流進入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)水量。調(diào)節(jié)池廢水由泵提升到氣浮池，同時加入藥劑，進行混凝反應(yīng)和氣浮處理，去除廢水中大部分膠體和懸浮物，降低后續(xù)生化處理的負荷，防止后續(xù)生物處理工藝中填料堵塞。氣浮出水自流進入?yún)捬跛獬?，把大分子有機物分解成小分子有機物，提高廢水的可生化性。厭氧水解池出水進入懸浮生物濾池，內(nèi)分脫碳區(qū)、亞硝化區(qū)和硝化區(qū)，脫碳區(qū)通過好氧反應(yīng)去除絕大部分的有機物，把有機污染物氧化成為CO2 和H2O，并通過細胞合成的方式去除部分氮、磷物質(zhì);亞硝化區(qū)和硝化區(qū)通過亞硝化、硝化反應(yīng)去除廢水中的氨氮;出水經(jīng)沉淀池固液分離后入管排放。

圖1 工藝流程

Fig.1 Process flow chart

3、主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

調(diào)節(jié)池：設(shè)計水力停留時間48 h，分隔其中的一部分為事故應(yīng)急池，采用全地下式結(jié)構(gòu)，頂部加蓋，收集廢氣，池底布置UPVC 穿孔管，采用鼓風(fēng)曝氣形式進行空氣攪拌，設(shè)自吸式提升泵2 臺。

加藥氣浮池：設(shè)計表面負荷為4 m3/(m2·d)，絮凝區(qū)停留時間為15 min，混凝劑選用鋁鹽，采用泵前加藥的形式，最佳投加量為200 mg/L，控制pH 為7～8。

厭氧水解池：設(shè)計水力停留時間12 h，頂部加蓋，收集廢氣，采用推流式，內(nèi)掛組合填料，池底布置UPVC 穿孔管，可進行空氣攪拌，接種污泥采用附近污水處理廠污泥。

懸浮生物濾池：設(shè)計水力停留時間24 h，其中脫碳區(qū)設(shè)計水力停留時間10 h，設(shè)計COD 容積負荷為1.6 kg/(m3·d)，利用單孔膜曝氣器充氧，控制ρ(DO)>2mg/L，采用網(wǎng)狀大孔懸浮填料，材質(zhì)為聚氨酯;亞硝化區(qū)設(shè)計NH3-N 容積負荷為0.4 kg/(m3·d)，利用單孔膜曝氣器充氧，控制DO 質(zhì)量濃度1～2 mg/L，堿度>200 mg/L，采用網(wǎng)狀中孔懸浮填料，材質(zhì)為聚氨酯;硝化區(qū)設(shè)計NH3-N 容積負荷為0.2 kg/(m3·d)，利用單孔膜曝氣器充氧，控制ρ(DO)>3 mg/L，堿度>100 mg/L，采用網(wǎng)狀小孔懸浮填料，材質(zhì)為聚氨酯。

沉淀池：設(shè)計表面負荷為0.8 m3/(m2·d)，采用平流式，多斗式泵吸排泥。

4、調(diào)試與運行

工程分階段進行調(diào)試，2011 年7 月開始進行亞硝化區(qū)和硝化區(qū)的調(diào)試，接種菌種采用自主培養(yǎng)馴化的自養(yǎng)型亞硝化菌和硝化菌，采用序批式進水對亞硝化菌進行定向富集培養(yǎng)馴化，獲得了高濃度接種菌劑，通過絮凝沉淀濃縮，菌劑濃度達到109CUF/mL。

4.1、調(diào)試

4.1.1、加藥氣浮池

廢水中膠體、懸浮物質(zhì)多，如PU 磨漿在水相中呈乳化狀，靜沉和氣浮對膠體的去除率非常低，因此采用加藥方法進行破乳和脫穩(wěn)。采用燒杯試驗對藥劑進行了篩選，最后選用聚合氯化鋁(PAC)，對pH影響小，最佳投加量為200 mg/L[5]。調(diào)試穩(wěn)定后，加藥氣浮池廢水COD 平均值從4 284 mg/L 降到2 851mg/L，去除率為33.4%。

4.1.2、厭氧水解池

厭氧水解池接種污泥采用附近污水處理廠污泥，接種量4 t，池內(nèi)原水稀釋5 倍，每天定量投加大糞、易降解有機廢水，按m(C)：m(N)：m(P)=100：5：1配置營養(yǎng)物質(zhì)，每班曝氣攪拌1 次，每次5 min，馴化一周;一周后按照每天遞增3%的速度進水，3 個月后運行基本穩(wěn)定，廢水COD 平均值從2 851 mg/L降到1 765 mg/L，去除率為38.1%;氨氮質(zhì)量濃度平均從157 mg/L 上升到184 mg/L，上升了17.2%。這是由于微生物將復(fù)雜大分子有機物水解成簡單的溶解性小分子有機物，并發(fā)生了一定的厭氧反應(yīng)，導(dǎo)致COD 下降;同時，廢水中有機氮含量較高，在水解過程中轉(zhuǎn)化為氨氮，導(dǎo)致氨氮值上升。

4.1.3、懸浮生物濾池

懸浮生物濾池的脫碳區(qū)接種污泥采用附近污水處理廠污泥，池內(nèi)接種污泥質(zhì)量濃度為4 000 mg/L左右，池內(nèi)原水稀釋4 倍，每天定量投加大糞、易降解有機廢水，按m(C)：m(N)：m(P)=100：5：1 配置營養(yǎng)物質(zhì)，二班曝氣，一班停曝，掛膜3 d 后，脫碳區(qū)懸浮的污泥質(zhì)量濃度變?yōu)?00 mg/L 左右，其余均掛膜成功，這是由于采用了網(wǎng)狀大孔聚氨酯懸浮填料，該載體孔隙大、開孔率高、比表面積大，對污泥的截留能力非常強;5 d 后按照每天遞增10%的速度進水;滿負荷進水1 周后，脫碳區(qū)運行基本穩(wěn)定，廢水COD平均值從1 765 mg/L 降到273 mg/L，去除率為84.5%;廢水NH3-N 質(zhì)量濃度平均從184 mg/L 降到155 mg/L，去除率為15.8%。脫碳區(qū)為高負荷好氧區(qū)，去除了大部分的有機物，硝化負荷非常低，大部分氮元素為微生物同化作用去除。由于廢水中含有一定量的表面活性劑，調(diào)試初期泡沫較多，隨著氣浮池藥劑的調(diào)整和厭氧水解池效率的提高，泡沫現(xiàn)象得到緩解。

亞硝化區(qū)、硝化區(qū)接種菌種采用自主培養(yǎng)馴化的自養(yǎng)型亞硝化菌和硝化菌，每池各投加500 L的菌劑，悶爆，通過投加銨鹽和堿的方式對菌種進行擴培和固定化。4 d 后按照每天遞增10%的速度進水，同時繼續(xù)補充銨鹽和堿，逐步提高處理負荷;滿負荷進水10 d 后，亞硝化區(qū)、硝化區(qū)運行基本穩(wěn)定，廢水NH3-N 質(zhì)量濃度平均從155 mg/L 降到9.6 mg/L，去除率為93.8%。其中亞硝化區(qū)單孔膜曝氣器布置的數(shù)量為硝化區(qū)的2 倍，控制DO 質(zhì)量濃度為1～2mg/L，堿度>200 mg/L 時，NH3-N 容積負荷可達0.3kg/(m3·d)左右，亞硝化率達到80%以上;硝化區(qū)控制ρ(DO)>3 mg/L，堿度>100 mg/L 時，NH3-N 容積負荷為0.2 kg/(m3·d)左右。由于亞硝化區(qū)的進水氨氮較高，傳質(zhì)動力較好，所以處理負荷較高，在嚴格控制DO、堿度的條件下，可以實現(xiàn)亞硝化率的控制;硝化區(qū)的氨氮濃度較低，傳質(zhì)動力較差，所以處理負荷較低，同時部分亞硝化鹽在硝化區(qū)轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，需要控制較高的溶氧水平。實踐證明，網(wǎng)狀多孔懸浮填料對亞硝化菌和硝化菌的截留能力非常好，不易流失，調(diào)試啟動非?？?，同時，處理負荷、對溫度的敏感性和處理穩(wěn)定性均遠高于泥法。

4.2、運行效果

工程調(diào)試工作完成后，處理效果基本穩(wěn)定，達到了出水水質(zhì)指標(biāo)。廢水處理效果見表2。

表2 廢水處理效果

Tab.2 The effect of wastewater treatment

6、結(jié)論

采用調(diào)節(jié)池- 加藥氣浮池- 厭氧水解池- 懸浮生物濾池- 沉淀池組合工藝成功處理了紡織印染助劑生產(chǎn)廢水，各項指標(biāo)均達到排入管網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。

紡織印染助劑的生產(chǎn)受季節(jié)性因素和生產(chǎn)安排影響非常大，因此廢水的水質(zhì)水量波動很大，為避免生化系統(tǒng)受沖擊，設(shè)計時調(diào)節(jié)池需要具備足夠長的時間。

水溫對厭氧水解池的正常運行和保持高效率關(guān)系較大，設(shè)計時可考慮利用廠區(qū)生產(chǎn)的余熱對控制厭氧水解池水溫。

由于廢水中氨氮、有機氮含量較高，設(shè)計時需考慮廢水生化處理過程中有機氮會釋放為氨氮，導(dǎo)致氨氮值反彈;懸浮生物濾池在嚴格控制相關(guān)參數(shù)的條件下，可以實現(xiàn)亞硝酸鹽的積累，為厭氧氨氧化工藝和短程硝化反硝化工藝的工程應(yīng)用提供了可能，具有節(jié)能、節(jié)約投堿量、節(jié)約碳源等優(yōu)點，尤其適合于低C/N 比污水的處理。

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