印染廢水臭氧處理工程實(shí)例

王康康，徐泰川，來東奇

（1.浙江綠源環(huán)?？萍加邢薰荆憬贾?310000；2.杭州恒美環(huán)保設(shè)備有限公司，浙江杭州 311200）

印染廢水的水質(zhì)水量波動(dòng)大，有機(jī)物污染濃度高、色度深，屬于難處理工業(yè)廢水。同時(shí)，印染行業(yè)廢水排放為全國工業(yè)部門廢水排放量的第2 位、污染物排放量的第4 位。近年來，隨著國家對(duì)節(jié)能減排的重視以及排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，印染企業(yè)越來越重視清潔生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)，臭氧氧化、芬頓工藝、活性炭吸附等末端深度處理工藝逐漸被應(yīng)用于印染廢水處理。

某企業(yè)采用混凝沉淀/水解酸化/好氧生化/臭氧氧化/接觸氧化/混凝沉淀的組合工藝處理印染廢水。該廢水處理工程于2016年初啟動(dòng)，2016年9月開始設(shè)備安裝，2017年1月竣工進(jìn)入調(diào)試運(yùn)行階段，2017年6月正式運(yùn)行。監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，該工程運(yùn)行效果良好，印染廢水經(jīng)上述組合工藝處理后達(dá)到合同要求，進(jìn)入企業(yè)末端深度處理系統(tǒng)。

1 工程概況

嘉興市某印染廠主要從事棉、化纖布染色、印花加工，染料品種主要為分散染料和活性染料，另有少量混紡染料、還原染料等。為適應(yīng)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保要求，響應(yīng)國家節(jié)能減排號(hào)召，該企業(yè)投資建設(shè)了一套日處理5 000 m3印染廢水的污水處理系統(tǒng)。污水系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)如表1所示。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水及出水水質(zhì)

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 工藝流程

該工程采用混凝初沉/水解酸化/好氧生化/臭氧氧化/接觸氧化/混凝沉淀的工藝路線。廢水處理工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程

2.2 主要處理單元

（1）綜合調(diào)節(jié)池1座，尺寸為20 m×30 m×5 m，有效水深4.5 m，HRT（水力停留時(shí)間）=13.0 h，為地下式鋼砼結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置液位浮球1套，用于控制調(diào)節(jié)池液位；設(shè)置機(jī)械格柵1套，用于去除污水中的絨布、短纖等；設(shè)置穿孔曝氣系統(tǒng)1套，用于池底曝氣防止調(diào)節(jié)池底部積泥，降低調(diào)節(jié)池有效調(diào)節(jié)空間；設(shè)置離心泵2臺(tái)，1用1備，單臺(tái)Q=220 m3/h，H=23.5 m，P=22 kW，用于污水提升，配套引水罐和水泵變頻；設(shè)置電磁流量計(jì)1套，DN200污水型，用于處理污水的計(jì)量。

（2）初沉池2 座，單座尺寸為5.5 m×26.0 m×5.0 m（含反應(yīng)池），并聯(lián)運(yùn)行，有效水深4.5 m，q（表面負(fù)荷）=0.81 m3/(m2·h)，為地上式鋼砼結(jié)構(gòu)。設(shè)置初沉刮泥機(jī)2臺(tái)，用于將沉淀池底部污泥刮入儲(chǔ)泥斗中；設(shè)置加藥系統(tǒng)2 套，含20 m3藥劑桶2 只，氟塑料離心泵4臺(tái)，單臺(tái)Q=3 m3/h，H=25 m，P=1.5 kW，PAM 自動(dòng)化藥裝置1 套，螺桿泵3 臺(tái)，單臺(tái)Q=1.2 m3/h，H=60 m，P=0.75 kW；設(shè)置出水堰板2 套，用于初沉池均勻集水；設(shè)置排泥泵4 臺(tái)，單臺(tái)Q=80 m3/h，H=11 m，P=4 kW，用于將沉淀池儲(chǔ)泥斗中污泥排入污泥池。

（3）水解酸化池6座，單座尺寸為8.0 m×8.0 m×7.5 m，并聯(lián)運(yùn)行，有效水深7 m，HRT（停留時(shí)間）=12.9 h，為半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)。設(shè)置脈沖罐6 只，配套布水系統(tǒng)、集水系統(tǒng)，用于水解酸化池內(nèi)泥水?dāng)嚢?；設(shè)置組合填料1 600 m3，有效長度4 m并配套填料支架，提供水解污泥附著的場所。

（4）中沉池2座，單座尺寸為5.5 m×26.0 m×5.0 m，并聯(lián)運(yùn)行，有效水深4.5 m，q（表面負(fù)荷）=0.73 m3/(m2·h)，為半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)。設(shè)置刮泥機(jī)2臺(tái)，用于將沉淀池底部污泥刮入儲(chǔ)泥斗中；設(shè)置污泥泵4 臺(tái)，單臺(tái)Q=120 m3/h，H=11 m，P=5.5 kW。

（5）好氧池18座，尺寸為4 m×16 m×6 m、5 m×24 m×6 m，有效水深5.5 m，HRT（停留時(shí)間）=36 h，為半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)；設(shè)置曝氣盤4 200套，單套曝氣量Q=2 m3/h，用于好氧池充氧及攪拌作用；設(shè)置羅茨風(fēng)機(jī)2 套并配套風(fēng)機(jī)變頻，一用一備，單臺(tái)氣量Q=69 m3/min，最大壓力68.6 kPa，P=132 kW；設(shè)置在線溶氧檢測設(shè)備1套，用于監(jiān)測好氧池末端溶解氧。

（6）二沉池2座，單座尺寸為5 m×24 m×5 m，并聯(lián)運(yùn)行，有效水深4.5 m；q（表面負(fù)荷）=0.87 m3/(m2·h)，為半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)。設(shè)置二沉刮泥機(jī)2 臺(tái)，用于將沉淀池底部污泥刮入儲(chǔ)泥斗中；設(shè)置出水堰板1套，用于二沉池均勻集水；設(shè)置回流泵2臺(tái)，單臺(tái)Q=120 m3/h，H=14 m，P=7.5 kW，用于將沉淀池儲(chǔ)泥斗中污泥回流至生化前端或排入污泥池。

（7）臭氧反應(yīng)池2座，尺寸為5.0 m×5.0 m×7.5 m，有效水深7 m，HRT（停留時(shí)間）=1.6 h，為半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)；設(shè)置鈦合金曝氣盤50套，單套曝氣量Q=10 m3/h，用于釋放臭氧氣體。設(shè)置臭氧發(fā)生裝置（空氣源）1套，臭氧產(chǎn)量15 kg/h，用于產(chǎn)生污水用臭氧。進(jìn)出水系統(tǒng)1套，采用水池上端均勻布水、水池下端均勻集水的形式。

（8）接觸氧化池1座，尺寸不規(guī)則，有效水深7 m；HRT（停留時(shí)間）=3.5 h，為半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)；設(shè)置曝氣盤400 套，單套曝氣量Q=2 m3/h，用于接觸氧化池充氧及攪拌作用；設(shè)置組合填料400 m3，有效長度4 m 并配套填料支架，提供污泥附著的場所；與好氧池共用風(fēng)機(jī)，同時(shí)配套在線溶解氧檢測設(shè)備1套，用于監(jiān)測接觸氧化池末端溶解氧。

（9）終沉池2座，單座尺寸為5.5 m×26.0 m×5.0 m（含反應(yīng)池），并聯(lián)運(yùn)行，有效水深4.5 m；q（表面負(fù)荷）=0.81 m3/(m2·h)，為半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)。設(shè)置終沉池刮泥機(jī)2臺(tái)，用于將沉淀池底部污泥刮入儲(chǔ)泥斗中；設(shè)置加藥系統(tǒng)1 套，含20 m3藥劑桶1 只，氟塑料離心泵 2 臺(tái)，單臺(tái)Q=3 m3/h，H=25 m，P=1.5 kW，PAM 自動(dòng)化藥裝置 1 套，螺桿泵2 臺(tái)，單臺(tái)Q=1.2 m3/h，H=60 m，P=0.75 kW；設(shè)置出水堰板1套，用于終沉池均勻集水；設(shè)置排泥泵2 臺(tái)，單臺(tái)Q=80 m3/h，H=11 m，P=4 kW，用于將沉淀池儲(chǔ)泥斗中污泥排入污泥池。

（10）污泥池2座，單座尺寸為8 m×8 m×6 m，有效水深5.5 m，為半地上式鋼砼結(jié)構(gòu)。設(shè)置污泥泵2臺(tái)，單臺(tái)Q=100 m3/h，H=11.8 m，P=5.5 kW；設(shè)置污泥調(diào)理罐2個(gè)，單個(gè)容積30 m3；設(shè)置恒壓進(jìn)料泵2臺(tái)，單臺(tái)Q=20 m3/h，P=1.8 MPa，N=18.5 kW；設(shè)置壓榨水泵及壓榨水箱一套，壓榨水泵Q=8 m3/h，H=160 m，P=7.5 kW；設(shè)置隔膜壓濾機(jī)2 臺(tái)，單臺(tái)過濾面積200 m3，翻板不銹鋼。

本工程污水處理系統(tǒng)為兩層結(jié)構(gòu)，上層為初沉池、水解酸化池、中沉池、部分好氧池，下層為調(diào)節(jié)池、好氧池、二沉池、臭氧反應(yīng)池、接觸氧化、終沉池。

3 工程處理效果及分析

本工程采用混凝初沉/水解酸化/好氧生化/臭氧氧化/接觸氧化/混凝沉淀的組合工藝，工程于2017年1月開展調(diào)試工作，并于2017年6月完成調(diào)試工作交付業(yè)主使用，至今仍穩(wěn)定運(yùn)行。在2017年5月15日至2017年6月1日期間，每天同步監(jiān)測系統(tǒng)各單元進(jìn)出水的pH、CODCr、色度、SS、苯胺類等水質(zhì)指標(biāo)，其平均值如表2所示。

由表2可見，混凝沉淀/水解酸化/好氧生化/臭氧氧化/接觸氧化/混凝沉淀組合工藝的實(shí)際運(yùn)行達(dá)到了預(yù)期效果。從pH可知，臭氧反應(yīng)池pH的降低和接觸氧化pH 的升高，側(cè)面反映了臭氧氧化為代表的高級(jí)氧化法在反應(yīng)過程中將有機(jī)物礦化分解成二氧化碳或者分解為小分子有機(jī)酸的反應(yīng)過程。從色度可知，臭氧氧化工藝對(duì)印染廢水末端脫色效果極佳，出水色度可接近工業(yè)水色度水平。從苯胺類數(shù)據(jù)可知，水解+好氧的組合工藝具有接近50%的苯胺類去除效率；另外，一些難以被生化降解的含苯胺類物質(zhì)經(jīng)過臭氧氧化工藝后可繼續(xù)被生化工藝處理。

表2 各個(gè)處理單元的處理效果

由圖2可知，在調(diào)試期間終沉池出水COD 始終低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（COD≤80 mg/L），充分說明了末端工藝的可靠性和穩(wěn)定性。另外，在5月22、23、25日接觸氧化出水已達(dá)標(biāo)的情況下，應(yīng)企業(yè)要求停止在終沉池投加絮凝藥劑，降低了企業(yè)污水系統(tǒng)的運(yùn)行成本，同時(shí)也反映了本系統(tǒng)的靈活性。

圖2 調(diào)試期間末端各工藝段COD去除效果

4 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

工程總投資1 493萬元，其中設(shè)計(jì)、設(shè)備、安裝、調(diào)試投資728 萬元，土建投資765 萬元。日處理1 m3污水需電費(fèi)2.38元，藥劑費(fèi)0.63元，人工費(fèi)0.27元，機(jī)修化驗(yàn)費(fèi) 0.08 元，污泥處置費(fèi) 1.17 元（按單噸污泥 250元/t考慮），因此，本工程運(yùn)行成本合計(jì)約4.53元/m3。

5 結(jié)論

（1）本工程出水水質(zhì)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有國家紡織印染行業(yè)外排標(biāo)準(zhǔn)，末端處理工藝（臭氧氧化/接觸氧化/混凝沉淀）適用于今后印染企業(yè)提高提標(biāo)改造工程。

（2）臭氧工藝使用后，pH 明顯降低，經(jīng)接觸氧化后又逐步回升，側(cè)面反映了臭氧工藝將大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)酸后又被生物利用的過程，說明臭氧工藝確實(shí)可以提高末端污水可生化性。

（3）針對(duì)苯胺類污染物，本工程采用了二段生化法，一段采用常規(guī)水解+好氧工藝，二段采用接觸氧化工藝，輔以臭氧工藝提高苯胺類物質(zhì)的生化去除效率，實(shí)現(xiàn)了較高的去除效率，可被其他印染企業(yè)借鑒。