復合絮凝劑與活性砂濾池協(xié)同深度處理印染廢水研究及應用

董倩倩，劉振法，王紀代，何乾妹

(1.高陽縣污水處理廠，河北保定 071500；2. 河北省科學院能源研究所，河北石家莊 050081)

復合絮凝劑與活性砂濾池協(xié)同深度處理印染廢水研究及應用

董倩倩1，劉振法2，王紀代1，何乾妹1

(1.高陽縣污水處理廠，河北保定 071500；2. 河北省科學院能源研究所，河北石家莊 050081)

采用復合絮凝劑和活性砂濾池協(xié)同處理印染廢水，研究了復合絮凝劑對濁度、COD(化學需氧量)和TP(總磷)的去除性能，在實際運行系統(tǒng)中考察了復合絮凝劑和活性砂濾池協(xié)同處理后的出水水質情況。結果表明：活性砂濾池在平均處理水量為3 500 m3/h情況下，當復合絮凝劑投加量為ρ(PAC)=50 mg/L，ρ(FeCl3)=10.0 mg/L，ρ(APAM)=1.0 mg/L時，出水水質指標濁度、COD和TP的平均去除率分別達到了56.6%，45.3%，59.4%，出水水質各項指標均達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級A標準。

活性砂濾池；復合絮凝劑；印染廢水；總磷；COD

近年來，為了使污水處理廠的出水水質達標排放，通常采用曝氣生物濾池、活性炭吸附、活性砂濾池等深度處理工藝[1-3]?；钚陨斑^濾技術集混凝、沉淀及過濾于一體，過濾連續(xù)運行，無需反沖洗，系統(tǒng)運行及維護費用低等優(yōu)勢，在污水深度處理工藝中占有越來越重要的地位[4-5]?；钚陨斑^濾器基于逆流原理，進水逆流向上通過砂床，過濾液在過濾器頂部聚集，經溢流口流出。過濾器底部被污染的濾料通過空氣提升泵被提升到過濾器頂部的洗砂器，通過紊流作用使污染物從活性砂中分離出來，雜質通過清洗水出口排出，凈砂利用自重返回砂床從而實現(xiàn)連續(xù)過濾[2-6]。

經二級生化處理的印染廢水，其水質變化較大，不易處理且難達到一級A標準[7-10]。本文將絮凝劑聚合氯化鋁(PAC)、氯化鐵(FeCl3)與陰離子型高分子絮凝劑聚丙烯酰胺(APAM)復配，然后將復合絮凝劑和活性砂濾池相結合，對經二級生化處理的印染廢水進行聯(lián)合處理，研究了復合絮凝劑的最佳投加量，考察了復合絮凝劑和活性砂濾池聯(lián)合深度處理印染廢水的出水水質情況。

1 實驗部分

1.1實驗儀器與試劑

儀器：JJ-4六聯(lián)電動攪拌器，常州國華電器有限公司提供；5B-3C型COD快速測定儀，蘭州連華環(huán)?？萍加邢薰咎峁?；HACH2100Q型濁度儀，HACH公司提供；TU-1900型紫外可見分光光度計，北京普析通用儀器有限公司提供；PHS-3E型pH計，上海儀電科學儀器股份有限公司提供。

試劑：固體聚合氯化鋁(PAC)，質量分數(shù)為22%(以A12O3計)，鞏義市宇順凈水化工有限公司生產；液體FeCl3，質量分數(shù)為35%；固體陰離子型聚丙烯酰胺(APAM)，水解度為20%，極限粘數(shù)為9.67 dL/g，保定市宏遠化工有限公司提供。

1.2實驗方法

1.2.1 混凝實驗方法

混凝實驗采用六聯(lián)電動攪拌器。設置參數(shù)如下：以380 r/min快速轉動2 min；以100 r/min慢速轉動5 min，靜沉40 min。筆者首先進行了復合混凝劑投加量的混凝實驗，通過大量實驗，確定PAC與FeCl3質量比為5∶1。此外，考慮運行成本及實際情況，固定APAM的用量為1.0 mg/L(質量濃度，下同)。

1.2.2 工程性實驗方法

高陽縣境內印染廢水直排到高陽縣污水處理廠二期工程進行集中處理，污水處理廠二期工程結合印染廢水水質情況，采用混凝沉淀—水解酸化—BIOLAK曝氣池工藝進行二級生化處理，再經活性砂濾池和復合絮凝劑進行深度處理，經二級生化處理的印染廢水匯集到集水井，在活性砂濾池提升泵站處投加復合絮凝劑，然后經配水渠進入活性砂濾池過濾?；钚陨盀V池處理工藝流程如圖1所示。

圖1 活性砂濾池處理工藝流程Fig.1 Schematic diagram of treatment process for active sand filter

活性砂濾池設計處理能力為1×105m3/d，規(guī)格為31.4 m×25.36 m×6.06 m，池內安裝96臺SD6000Cn型動態(tài)流砂過濾器，布置成12個過濾單元，單臺過濾面積為6 m2，砂床高度為2 000 mm，平均過濾速度為7.23 m3/(m2·h)，反洗水量比例為8%，清洗后濾砂下沉速度為7 mm/min，濾料為天然石英砂，粒徑范圍為1.2～2.0 mm。

1.3實驗用水水質

活性砂濾池進水為經二級生化處理后的印染廢水，由于印染水質變化較大，造成經生化段處理后的水質較不穩(wěn)定，如表1所示。

表1 實驗用水水質

注：除pH值無單位、濁度單位為NTU外，其他項目單位均為mg/L。

2 結果與討論

2.1混凝實驗

固定PAC與FeCl3質量比為5∶1，APAM投加量為1.0 mg/L，分別選擇PAC不同投加量(質量濃度，下同)時，考察了復合絮凝劑對化學需氧量(COD)、濁度和總磷(TP)的去除效果，結果如圖2所示。

圖2 不同PAC投加量下復合絮凝劑的絮凝效果Fig.2 Flocculation efficiency of the composite flocculants at different dose of PAC

由圖2可知，隨著PAC投加量的增加，絮凝劑復配和單獨使用時，對濁度、COD和TP的去除率都有逐漸升高的趨勢，當達到最大值時，繼續(xù)增加投加藥量，各指標的去除率增加緩慢并趨于平緩，由此可知，復合絮凝劑中PAC的最佳投加藥量為50 mg/L，濁度由原來的4.85 NTU降低到2.29 NTU，去除率為52.8%；COD由原來的73.6 mg/L降低到48.6 mg/L，去除率為33.9%，TP由原來的0.872 mg/L降低到0.438 mg/L，去除率為49.8%；濁度、COD和TP的去除率明顯高于單獨加入PAC時各指標的去除率，原因是經二級生化處理的印染廢水中的懸浮物粒徑較小且均勻[2]，單獨加入PAC絮凝劑后，絮凝反應較慢，產生的礬花粒徑較小、松散；當加入復合絮凝劑后，由于APAM助凝作用，促進了絮體的形成，產生的礬花大且緊密。

2.2工程性實驗

活性砂濾池在平均處理水量為3 500 m3/h的情況下，當在復合絮凝劑投加量為ρ(PAC)=50 mg/L，ρ(FeCl3)=10.0 mg/L，ρ(APAM)=1.0 mg/L時，連續(xù)運行4 d，考察了系統(tǒng)的處理效果，實驗結果見圖3—圖5。

2.2.1 系統(tǒng)對濁度的去除效果

圖3 系統(tǒng)對濁度的去除效果Fig.3 Removal rate of turbidity by the system

由圖3可知，活性砂濾池進水濁度范圍為4.64～5.38 NTU，出水濁度范圍為2.02～2.36 NTU，去除率為54.3%～58.9%，平均去除率為56.6%，系統(tǒng)對濁度的去除率高于混凝實驗中對濁度的去除率為52.8%，說明了復合絮凝劑和活性砂過濾起到協(xié)同作用。

2.2.2 系統(tǒng)對COD的去除效果

圖4 系統(tǒng)對COD的去除效果Fig.4 Removal rate of COD by the system

由圖4可知，活性砂濾池的進水COD范圍為69.4～81.6 mg/L，出水COD范圍為37.8～44.4 mg/L，符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級A標準中ρ(COD)≤50 mg/L的規(guī)定；系統(tǒng)對COD去除率范圍為41.5%～46.7%，平均去除率為45.3%，系統(tǒng)對COD去除率明顯高于混凝實驗中對COD的去除率32.0%，說明了復合絮凝劑和活性砂濾池起到協(xié)同作用。

2.2.3 系統(tǒng)對TP的去除效果

圖5 系統(tǒng)對TP的去除效果Fig.5 Removal rate of TP by the system

由圖5可知，活性砂濾池進水TP濃度范圍為0.734～0.916 mg/L，出水TP濃度范圍為0.304～0.380 mg/L，符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級A標準中ρ(TP)≤0.5 mg/L的規(guī)定，對TP的去除率范圍為56.8%～61.5%，平均去除率為59.4%，高于混凝實驗中對TP的去除率為49.8%，說明了復合絮凝劑和活性砂過濾起到協(xié)同作用。

3 藥劑成本

固體PAC的用量為0.05 kg/t，單價為1 350 元/t，處理成本為0.067 5元/m3，液體FeCl3用量0.01 kg/t，單價為850元/t，處理成本為0.008 5元/m3，APAM用量為0.001 0 kg/t，價格為10 000元/t，處理成本為0.01元/m3，藥劑費合計為0.086元/m3。

4 結 論

在活性砂濾池平均處理水量為3 500 m3/h的情況下，復合絮凝劑投加量為ρ(PAC)=50 mg/L，ρ(FeCl3)=10.0 mg/L，ρ(APAM)=1.0 mg/L時，復合絮凝劑和活性砂濾池協(xié)同處理經二級生化處理的印染廢水，出水水質指標濁度、COD和TP的平均去除率分別為56.6%，45.3%，59.4%，出水水質各項指標均達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級A標準。該方法廢水處理成本低，效果好，推廣應用前景廣闊。

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[1] 王 陽．曝氣生物濾池—化學沉淀—砂濾的中試應用[J]．山西建筑，2007, 33(18)：175-176． WANG Yang. Application of aeration biological filter-chemical precipitation-sand filter in pilot-plant[J]. Shanxi Architecture, 2007, 33(18): 175-176.

[2] 鄭書盈，馮慶安，萬 翔．活性砂濾池在市政污水處理廠的應用及運行管理[J]．中國給水排水，2012, 28(14)：102-105． ZHENG Shuying, FENG Qing′an, WAN Xiang. Application and operation management of active sand filter in municipal sewage treatment plant[J]. China Water & Wastewater, 2012, 28(14): 102-105.

[3] 張志揚，魏 錚，田澤祥，等．高密度沉淀-活性砂過濾工藝在鋼鐵工業(yè)廢水處理中的應用[J]．城市環(huán)境與城市生態(tài)，2012, 3(3)：40-42． ZHANG Zhiyang, WEI Zheng, TIAN Zexiang, et al. Application of processes of high density sedimentation-active sand filtration in Iron and steel industrial wastewater treatment[J]. Urban Environment & Urban Ecology, 2012, 3(3): 40-42.

[4] 李秀芳，張慶芳，王志遠，等．UBAF+砂濾工藝在城市污水回用中性能研究[J]．化學與生物工程，2006, 23(3)：48-50． LI Xiufang, ZHANG Qingfang, WANG Zhiyuan, et al. Study on reclamation of sewage by UBAF and sand filter[J]. Chemistry & Bioengineering, 2006, 23(3): 48-50.

[5] 梅從明，魏思宇，劉 鋒．活性砂濾池在污水處理廠提標改造中的應用[J]．環(huán)境科技，2009, 22(4)：44-47． MEI Congming, WEI Siyu, LIU Feng. Application of new-style continuous sand-filter in reconstruct of wastewater treatment plant[J]. Environmental Science and Technology， 2009，22(4): 44-47.

[6] 李俊生．活性砂過濾器在城鎮(zhèn)污水廠節(jié)能減排中的應用[J]．中國給水排水，2010, 26(1)：57-59． LI Junsheng. Application of active sand filter to energy-saving and emission reduction in municipal wastewater treatment plant[J]. China Water & Wastewater, 2010, 26(1): 57-59.

[7] 許永權. 鈣鈦礦型復合氧化物降解染料廢水的性能研究[J]. 河北科技大學學報，2005,26(4):281-285. XU Yongquan. Study of perovskite type oxide degradation of textile wastewater[J]. Journal of Hebei University of Science and Technology， 2005,26(4):281-285.

[8] 吳 巍，張洪林. A/O-MBBR工藝處理制革廢水的研究[J]. 河北科技大學學報，2010,31(3):274-277. WU Wei, ZHANG Honglin. A/O-MBBR process for treatment of tannery wastewater[J]. Journal of Hebei University of Science and Technology， 2010,31(3):274-277.

[9] VIEIRA R S，BEPPU M M.Mercury ion recovery using natural and crosslinked chitosan membranes[J]. Adsorption, 2005, 11(1): 731-736.

[10] BRUGNEROTTO J, LIZARDI J, GOYCOOLEA F M, et al. An infrared investigation in relation with chitin and chitosan characterization[J]. Polymer, 2001, 42(8): 3569-3580.

Research and application of synergistic advanced treatment of printing and dyeing wastewater by composite flocculants and active sand filter

DONG Qianqian1, LIU Zhenfa2, WANG Jidai1, HE Qianmei1

(1.Gaoyang Sewage Treatment Plant, Baoding Hebei 071500, China；2. Institute of Energy Resources, Hebei Academy of Sciences, Shijiazhuang Hebei 050081, China)

The combined process using active sand filter and composite flocculants was applied for advanced treatment of printing and dyeing wastewater. The removal effect of composite flocculants on turbidity, COD and TP, and the effluent quality after treated by the combined process in practical operation system were investigated. The results show that when the average treatment capacity of active sand filter is 3 500 m3/h and the dosages of PAC, FeCl3and APAM are 50 mg/L, 10.0 mg/L and 1.0 mg/L, the average removal rates of turbidity, COD and TP reach 56.6%, 45.3%, 59.4%, respectively. The various indexes of effluent water have achieved A standard of the first level in Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant (GB 18918-2002).

active sand filter; composite flocculants; printing and dyeing wastewater; TP; COD

1008-1534(2014)02-0129-04

2013-04-20;

2013-12-09

河北省自然科學基金(B2007000956)；河北省科技支撐計劃項目(09213906D)

董倩倩(1984-)，女，河北保定人，碩士，主要從事工業(yè)節(jié)水及污水資源化工藝及技術方面的研究。

劉振法研究員。E-mail：lzf63@sohu.com

X703.1

A

10.7535/hbgykj.2014yx0211

責任編輯：王海云

董倩倩，劉振法，王紀代，等.復合絮凝劑與活性砂濾池協(xié)同深度處理印染廢水研究及應用[J].河北工業(yè)科技，2014，31(2)：129-132.

DONG Qianqian, LIU Zhenfa, WANG Jidai, et al.Research and application of synergistic advanced treatment of printing and dyeing wastewater by composite flocculants and active sand filter[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2014,31(2):129-132.