生物接觸氧化工藝處理印染廢水應(yīng)用及研究進(jìn)展

馮境華

（廣州鵬凱環(huán)境科技股份有限公司，廣州 511400）

紡織印染是我國重要的輕工業(yè)之一，在我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中占有重要的地位。同時(shí)，印染廢水也是水體的重要污染源，它具有水量大、有機(jī)污染物濃度高、色度深、酸堿濃度變化大等特點(diǎn)，最主要的是，m（BOD5）/ m（CODCr）均值很低，廢水的可生化性較差[1]。目前，印染廢水的主要處理方法是物理化學(xué)法和生物法。由于物理化學(xué)法的投資較大，而且處理污水時(shí)具有一定的局限性，應(yīng)用更多的是生物法。

生物接觸氧化法是生物膜工藝中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一，在此工藝中，微生物主要以生物膜的形態(tài)附著于填料上，還有一部分以生物絮體的形式存在于污水中，其主要利用填料上的生物膜來進(jìn)行有機(jī)物、氨氮等污染物的降解。該工藝具有填料比表面積大、氧氣利用率高、污泥濃度高、操作易行、維護(hù)費(fèi)用低等簡單[2]。因此，近些年來，利用生物接觸氧化法來處理印染廢水取得了一定的效果。

生物接觸氧化法是生物膜處理技術(shù)的最新發(fā)展成果之一，它是指在生物反應(yīng)池中安裝固定的填料，給微生物生長創(chuàng)造一個(gè)固定場所，同時(shí)在池中通入氧氣，利用填料上的生物膜來氧化分解污染物，進(jìn)而處理污水。但是，印染廢水含有大量的有機(jī)物，而且色度高，水質(zhì)變化較大。目前應(yīng)用生物接觸氧化法來處理印染廢水取得了一定的效果，但是單純以生物接觸氧化法來處理印染廢水已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有的印染廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行效果不理想。因此，本文主要介紹了生物接觸氧化法如何結(jié)合其他工藝處理印染廢水。

1 水解酸化-生物接觸氧化

水解酸化-生物接觸氧化是利用微生物的厭氧串聯(lián)好氧技術(shù)來處理印染廢水的一種組合工藝，屬于生物膜法的一類，在厭氧和好氧池中均需要安裝微生物附著的填料。大部分印染廢水的可生化性比較差。生物接觸氧化前段設(shè)置厭氧水解反應(yīng)池可提高廢水的可生化性，m（BOD5）/m（CODCr）比值可由原來的0.15～0.30提高到0.30～0.45，為后續(xù)好氧生物接觸氧化池的微生物降解提供更好的條件，同時(shí)將好氧生物處理產(chǎn)生的剩余污泥回流到厭氧水解段，再進(jìn)行進(jìn)一步的水解酸化，既提高了有機(jī)物的降解率又減少了污泥的排放量[3]。

目前，利用水解酸化結(jié)合生物接觸氧化處理印染廢水取得了一定的效果，但是該組合工藝還存在一些缺陷，主要有二。

1.1 工藝的運(yùn)行成本較高

1.1.1 加酸費(fèi)用增高

印染廢水的堿性較高，pH值在9～13，如果印染車間無堿回收系統(tǒng)，pH值會(huì)保持在11以上，有的甚至能夠達(dá)到13。而要想保證水解酸化良好運(yùn)行，廢水的pH值需要控制在7.5～8.5，因此在處理過程中需要添加大量的酸溶液[4]。按日處理廢水5 000 t來算，每天大約需要投加93%的濃硫酸12 t。

1.1.2 電耗高

當(dāng)污水處理系統(tǒng)的進(jìn)水負(fù)荷在5 000 t/d時(shí)，一般將氣水比控制在（15～20）:1[5]。一臺(tái)風(fēng)機(jī)即可滿足相關(guān)要求，但是實(shí)際運(yùn)行中曝氣設(shè)備容易發(fā)生堵塞等情況，出現(xiàn)曝氣不夠或曝氣不均的狀況，為了保證后續(xù)曝氣池溶解氧濃度不低于3 mg/L，風(fēng)機(jī)會(huì)增加到2～3臺(tái)。此外，考慮到生產(chǎn)的季節(jié)性，有時(shí)甚至需要開到4臺(tái)，導(dǎo)致印染廢水處理的耗電量明顯增加。

1.1.3 后期加藥費(fèi)用高

印染廢水色度高，水解酸化結(jié)合生物接觸氧化很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，為了達(dá)標(biāo)排放，后續(xù)往往會(huì)投加PAC、PAM和脫色劑以進(jìn)一步降低色度，而這些藥劑成本大約2元/t水[6]。

1.2 剩余污泥量大

生物接觸氧化法具有污泥產(chǎn)量小、耐沖擊負(fù)荷、污泥不易膨脹等優(yōu)點(diǎn)，但是在處理印染廢水時(shí)，如果工藝運(yùn)行條件控制不好，極易產(chǎn)生大量剩余污泥。由于印染行業(yè)的生產(chǎn)和營銷有淡季和旺季之分，廢水水量也會(huì)發(fā)生很大的變化。淡季時(shí)污水量小，水流動(dòng)性差，反應(yīng)池身長，局部環(huán)境很容易發(fā)生過曝氣現(xiàn)象，導(dǎo)致污泥老化、結(jié)構(gòu)松散、活性差。等水量恢復(fù)后，污泥需要一段時(shí)間的恢復(fù)期。對于運(yùn)行穩(wěn)定的工藝，運(yùn)行初期會(huì)減少污泥的排放量，但運(yùn)行后期為了保證活性污泥的活性，剩余污泥排放量會(huì)顯著增加，導(dǎo)致整個(gè)工藝的運(yùn)行成本攀升。

2 ABR（厭氧折流板反應(yīng)器）-生物接觸氧化

厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）是McCarty等人在20世紀(jì)80年代研發(fā)出來的一種新型高效的厭氧反應(yīng)器，其工藝具有結(jié)構(gòu)簡單、啟動(dòng)時(shí)間段、建設(shè)投資小等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用[7]。ABR反應(yīng)器內(nèi)部具有多個(gè)獨(dú)立的單元，每個(gè)單元又分為上行室和下行室，能夠?qū)崿F(xiàn)分相分階段的缺氧反應(yīng)，在整個(gè)反應(yīng)器中呈退流式形態(tài)，對進(jìn)水負(fù)荷變化大、污水毒性高的廢水有著良好的緩沖適應(yīng)力。因此，利用ABR作為預(yù)處理工藝，結(jié)合生物接觸氧化處理印染廢水有著更佳的處理效果，運(yùn)行更為穩(wěn)定。

吳慧芳等采用ABR結(jié)合生物接觸氧化處理印染廢水，將ABR池分為6格，前5格為水解反應(yīng)室，最后一格作為沉淀池，在反應(yīng)池中設(shè)置擋板，使每個(gè)水解反應(yīng)室分成一個(gè)下向?qū)Я魇液鸵粋€(gè)上向流反應(yīng)室，同時(shí)在通往上向流室的擋板下部設(shè)置了45°的導(dǎo)流板，以便將水送入上向流室的中心，保證污水和污泥能給進(jìn)行充分的混合[8]。結(jié)果表明，ABR結(jié)合生物接觸氧化對印染廢水具有良好的處理效果，在HRT為12 h的條件下，色度的去除率為92%，COD的去除率為86.6%，色度滿足《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-2012）的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，COD滿足其二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。

殷紅桂等人采用ABR-生物接觸氧化聯(lián)合處理印染廢水，ABR反應(yīng)器用擋板分隔成5個(gè)反應(yīng)室，每個(gè)反應(yīng)室又分成升流區(qū)和降流區(qū)[9]。結(jié)果表明，在HRT為10 h時(shí)，出水的COD和色度分別為32.2～77.3 mg/L、11.6～49.1 mg/L，均滿足了《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-2012）的直接排放要求。

3 混凝-生物接觸氧化

混凝技術(shù)是印染廢水中常用的物理降解方法，常用的混凝劑有鋁鹽和鐵鹽，如氯化鐵（FC）、聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鐵（PFS）。印染廢水中色度和COD是衡量污水處理技術(shù)的重要指標(biāo)。洪晨等采用混凝結(jié)合生物接觸氧化處理印染廢水，混凝劑最佳投加量為100 mg/L，pH值為8.95，HRT為12 h[10]。其中，混凝工藝能夠脫除大部分的色度，而且能夠去除一部分的COD，后續(xù)的生物接觸氧化可以去除主要部分的COD和剩余的部分色度。

梅林春等以某企業(yè)印染廢水為處理對象，利用混凝-生物接觸氧化-臭氧氧化對其COD和色度的降解特性進(jìn)行研究，為印染廢水的處理提供參考[11]。結(jié)果表明，該工藝系統(tǒng)能夠適應(yīng)高色度負(fù)荷的沖擊，色度的平均去除率為93.4%，而且隨著工藝的不斷運(yùn)行，色度呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。此外，生物接觸氧化后的出水色度未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，通過臭氧氧化后，色度符合相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，臭氧在該組合工藝中對色度的去除有著重要的作用。同時(shí)，混凝結(jié)合生物接觸氧化對COD和色度的去除效果就好，二者均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。后續(xù)的臭氧技術(shù)進(jìn)一步降低了廢水中的COD濃度，保證出水實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。此外，人們研究了混凝結(jié)合生物接觸氧化技術(shù)處理印染廢水，其有著良好的處理效果。

4 結(jié)語

印染廢水具有水量大、色度高、組分復(fù)雜等特點(diǎn)，是一種較難處理的工業(yè)廢水。為了使其滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，多種生物接觸氧化法的組合工藝得到了廣泛的應(yīng)用，但仍然存在處理成本高、廢水回用率低的問題。當(dāng)前，人們必須積極研發(fā)有效的污水處理方法，推行行之有效的水資源利用措施。印染企業(yè)要加強(qiáng)印染材料的研發(fā)，從源頭上降低污染物的排放量。總之，印染廢水生物處理技術(shù)取得了很大的進(jìn)步，但隨著印染行業(yè)的發(fā)展，新問題會(huì)不斷出現(xiàn)，處理難度也會(huì)不斷增加，今后應(yīng)不斷加強(qiáng)生物處理技術(shù)的研究和應(yīng)用。