“混凝沉淀+水解酸化+預(yù)曝氣/好氧+脫色”工藝處理革基布生產(chǎn)廢水工程實例

管國華，徐忠娟

（1.江蘇省高港中等專業(yè)學?；は?，江蘇泰州 225324；2.揚州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院化學工程學院，江蘇揚州 225127）

湖北某革基布生產(chǎn)企業(yè)位于重點工業(yè)園區(qū)，主要生產(chǎn)、銷售革基布、針織布、彈力革基布、無紡布、服裝面料；同時也生產(chǎn)PU 革、紡織品、紡織原料、化工原料及產(chǎn)品等，產(chǎn)品銷往全國多個省市，需求日趨增加，企業(yè)生存競爭能力日益增強。革基布生產(chǎn)需要大量用水，平均每萬米革基布用水量約90 t，同時在加工過程中大量使用染料、化學漿料和大分子質(zhì)量化學助劑等，產(chǎn)生的廢水具有水量大、污染物含量高、堿性強、色度高等特點[1]，若不經(jīng)處理直接排放，將對周圍環(huán)境造成嚴重的破壞。本文簡要介紹了該類型廢水的成功處理案例。

1 工程概況

根據(jù)該企業(yè)提供的生產(chǎn)工藝及水質(zhì)資料，廠區(qū)污水主要包括各生產(chǎn)車間排放的生產(chǎn)廢水以及員工辦公、生活區(qū)產(chǎn)生的少量污水；統(tǒng)一收集后，排入企業(yè)污水處理站進行處理。污水處理總設(shè)計規(guī)模為1 000 m3/d，處理后出水水質(zhì)須達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》表4 中的一級標準，然后就近排入收納水體。具體設(shè)計的進水和出水水質(zhì)指標見表1。

表1 污水處理廠設(shè)計進水和出水水質(zhì)指標

2 工藝流程

工業(yè)廢水主要來源于染色、退漿及煮煉車間排放的生產(chǎn)廢水。染色廢水中含有殘余染料、助劑、表面活性劑和微量有毒物質(zhì)，廢水溫度高、色澤深，一般偏堿性，懸浮物較少，BOD5/CODCr（B/C值）較低，可生化性較差。

退漿是根據(jù)所用漿料不同采用酸化法或者酶分解法使織物上的漿料分解成水溶物；廢水量較少，但是污染嚴重，污染物量約占總量的1/2。廢水中含有各種坯布退下的漿料、漿料分解物、纖維、酸、堿和酶等污染物；廢水呈堿性，略帶黃色；CODCr和BOD5相當高；可生物降解性隨漿料的不同而不同，淀粉漿料的BOD5/CODCr=0.3～0.5，化學漿料（例如PVA）的BOD5/CODCr=0.1 左右，因此漿料的使用對印染廢水的可生化性有較大的影響。

煮煉是用熱堿及表面活性劑在高溫、堿性條件下對棉纖維進行處理，去除纖維中所含的油脂、果膠、棉蠟質(zhì)等雜質(zhì)；煮煉廢水量大，水溫高；廢水呈褐色，含有堿及部分短纖維，CODCr、BOD5值均較高，污染較為嚴重。

針對廢水中短絨、雜質(zhì)及水質(zhì)變化大的特點，采用“格柵/調(diào)節(jié)池（池內(nèi)設(shè)斜篩）+混凝沉淀”工藝，過濾、均質(zhì)、反應(yīng)、沉淀去除廢水中大部分的雜質(zhì)及短絨，并降低廢水色度；針對廢水可生化性差和含有毒性污染物的特點，采用“水解酸化+生物氧化”工藝，可將大分子難降解有機物分解為小分子有機物，提高廢水可生化性[2]，同時兼顧降低或消除廢水生物抑制性，再通過好氧工藝去除廢水中絕大部分的有機污染物；在二級處理工藝的基礎(chǔ)上，最后采用次氯酸鈉氧化工藝，進一步降低廢水中的色度以及有機物，保證最終出水達標。工藝流程如下：

生產(chǎn)廢水先經(jīng)過格柵、斜篩去除短絨及較大顆粒的懸浮物，自流入調(diào)節(jié)池進行均質(zhì)、均量調(diào)節(jié)；廢水由泵提升至絮凝反應(yīng)池，通過投加硫酸調(diào)節(jié)pH 至中性，然后加入硫酸亞鐵、PAM，通過絮凝反應(yīng)生成礬花；絮凝反應(yīng)池出水自流入初沉池進行泥水分離，去除水中的懸浮物、硫化物及一部分不可溶的有機污染物；初沉池出水自流入中間集水池后由泵提升至水解酸化池，采用脈沖布水器進行布水攪拌；水解酸化池出水自流入預(yù)曝氣系統(tǒng)，去除廢水中的還原性硫后進入好氧系統(tǒng)；好氧處理系統(tǒng)采用完全混合與推流式相結(jié)合，提高系統(tǒng)的有機物去除率。好氧池由羅茨鼓風機供給空氣，并通過提升式微孔曝氣管布氣。好氧池出水進入二沉池進行固液分離，二沉池出水再進入脫色池，投加漂水去除水中的色度，脫色池出水達標排放。初沉池產(chǎn)生的物化污泥排至污泥濃縮池，二沉池污泥部分回流至好氧池補充微生物，剩余污泥排往污泥濃縮池與物化污泥一起進行濃縮。濃縮后的污泥通過廂式壓濾機進行脫水處理，壓濾污泥含水率小于等于80%后進行外運處置。

3 工藝設(shè)計

3.1 格柵/調(diào)節(jié)池

收集車間工業(yè)廢水和廠區(qū)生活污水，通過格柵去除大顆粒漂浮物，調(diào)節(jié)水量，均和水質(zhì)。設(shè)計尺寸為15.0 m×8.0 m×5.0 m，停留時間為8.1 h。前端設(shè)置反撈式細格柵，柵隙5 mm，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)斜篩，去除短絨及較大顆粒的懸浮物，出水用泵提升至后續(xù)處理單元。本單元設(shè)置1 臺細格柵（柵隙5 mm）、1 套斜篩（60目）、兩臺提升泵（1用1備）和1臺超聲波液位計。

3.2 混凝沉淀池

設(shè)計尺寸為12.0 m×5.0 m×4.0 m，混凝池停留時間為10 min，絮凝池停留時間為30 min，沉淀池采用平流沉淀，沉淀區(qū)表面負荷為1.28 m3/(m2·h)。前端設(shè)置加酸裝置，設(shè)計濃硫酸（98%）投加量為200 mg/L。本單元設(shè)置1套加酸裝置、1套槳葉式攪拌機、兩臺框式攪拌機、1臺行車式虹吸泥機和1臺在線pH 計。

3.3 中間集水池

設(shè)計尺寸為5.0 m×3.0 m×4.0 m，停留時間為1 h。本單元設(shè)置兩臺提升泵（1用1備）和1臺超聲波液位計。

3.4 水解酸化池

水解酸化系統(tǒng)可高效解決革基布廢水中大分子有機物較多，生化性較差，某些染料對好氧微生物沖擊較大，直接進行好氧生化效果不理想等問題。增設(shè)水解酸化工段可有效提高廢水可生化性，降低生物抑制性，對后續(xù)好氧處理極為有利[3]。單孔服務(wù)面積為1.5 m2，設(shè)計尺寸為15.0 m×10.0 m×6.5 m，停留時間為20.0 h，有效水深為6.0 m，增加內(nèi)回流，上升流速為1.0 m/h。本單元設(shè)置1 套脈沖布水器和1 套點對點布水系統(tǒng)。

3.5 預(yù)曝氣池

水解酸化在厭氧還原條件下可將一部分含硫物質(zhì)還原成S2-，生成H2S 等硫化物，若直接進入好氧池，會對好氧污泥系統(tǒng)造成一定影響，通過增設(shè)預(yù)曝氣池，可將該部分硫化物氧化成硫酸鹽，避免對好氧系統(tǒng)產(chǎn)生影響[4]，能有效實現(xiàn)廢水中難降解有機物的去除，且運行效果穩(wěn)定。

將水解酸化系統(tǒng)產(chǎn)生的H2S 及S2-進行吹脫及氧化，減少進入好氧系統(tǒng)的還原性硫化物，避免好氧系統(tǒng)發(fā)生污泥膨脹，設(shè)計尺寸為5.5 m×5.0 m×4.5 m，停留時間為2.5 h，氣水比為6∶1，與好氧池共用曝氣鼓風系統(tǒng)。本單元設(shè)置40套微孔曝氣管。

3.6 好氧池

好氧池采用活性污泥法，設(shè)計尺寸為40.0 m×5.0 m×4.5 m，停留時間為17.9 h，污泥質(zhì)量濃度為3 500 mg/L，污泥回流比為100%，氣水比為20∶1，污泥負荷為0.26 kg BOD/(kgMLSS·d)，采用管式微孔曝氣器，通氣量為6 m3/(m·h)。本單元設(shè)置140 套微孔曝氣管和1臺在線DO 儀。

3.7 二沉池

二沉池采用平流沉淀池，設(shè)計尺寸為15.0 m×5.5 m×4.0 m（含泥槽），表面負荷為0.77 m3/(m2·h)。本單元設(shè)置1 套行車式虹吸泥機和兩臺污泥回流泵（1 用1備）。

3.8 脫色池

通過投加次氯酸鈉對廢水中殘留的CODCr及色度進行氧化去除。設(shè)計尺寸為15.0 m×1.5 m×2.5 m，停留時間為51 min，次氯酸鈉投加量為100 mg/L。本單元設(shè)置1套次氯酸鈉加藥系統(tǒng)。

4 運行情況及處理效果

本系統(tǒng)2016 年上半年投入調(diào)試運行，實際進水量約為800 m3/d，達到80%設(shè)計負荷。為降低運行費用，根據(jù)來水pH 情況調(diào)節(jié)加酸裝置的加藥量，直接在偏堿性條件下進行混凝沉淀反應(yīng)，出水直接進入后續(xù)的水解酸化和好氧系統(tǒng)，污水站出水色度、硫化物以及懸浮物等指標能夠穩(wěn)定達標，色度維持在40倍，出水COD 一直維持在75 mg/L 左右，穩(wěn)定達標。各單元處理結(jié)果見表2。

表2 污水進出水水質(zhì)指標

在實際調(diào)試運行過程中，當混凝沉淀池不調(diào)酸時，在強堿性條件下進行絮凝和脫色反應(yīng)效果較好。廢水在水解酸化池內(nèi)通過微生物作用對有機染料和色素進行開環(huán)斷鏈分解，降低部分色度，出水pH 降低，但在好氧池前端pH 依然高達9.0 以上，對好氧微生物的正常生長產(chǎn)生了抑制作用，導(dǎo)致好氧系統(tǒng)處理效果欠佳。要解決這個問題，需及時開啟前端加酸裝置，將混凝反應(yīng)池出水pH 調(diào)至小于等于10，再經(jīng)過混凝沉淀池和水解酸化段pH 降低，進入好氧系統(tǒng)的廢水pH 為8.0～8.5，對于好氧微生物正常繁殖不會產(chǎn)生影響，同時也節(jié)約了用酸量。經(jīng)過上述調(diào)整，本系統(tǒng)出水達到排放要求，系統(tǒng)正式運行3 年多來一直穩(wěn)定達標。

5 技術(shù)經(jīng)濟分析

本項目總投資約為450 萬元，其中土建投資250萬元，設(shè)備安裝投資200 萬元，噸水投資約為4 500元/m3。運行成本為1.73 元/m3，其中人工費0.12 元/m3，電費0.70 元/m3，藥劑費0.91 元/m3，運行成本相比同類型實際運行工程有較大優(yōu)勢。具體運行費用及物料消耗見表3。

表3 運行費用測算表

6 結(jié)論

（1）采用“混凝沉淀+水解酸化+預(yù)曝氣/好氧+脫色”組合工藝作為革基布生產(chǎn)廢水處理工藝切實可行，出水水質(zhì)可以穩(wěn)定達到GB 8978—1996《污水綜合排放標準》的一級標準。

（2）采用硫酸亞鐵作為混凝劑，價格低廉，同時可以作為懸浮物吸附載體，沉淀廢水處理過程中生成的硫化物，色度去除效果較好；革基布生產(chǎn)廢水N、P 含量不高，無需另外強化處理，同時可滿足微生物生長營養(yǎng)比；前端調(diào)節(jié)池可增加曝氣攪拌或排泥措施，減少SS沉積和清理頻率。