高濃度印染廢水處理工程實例

蔡芬芬， 馬振英

（1.棗莊市市中生態(tài)環(huán)境監(jiān)控中心， 山東 棗莊 277000；2.山東綠源工程設計研究有限公司， 山東 棗莊 277000）

1 工程概況

某印染企業(yè)是一家主要生產(chǎn)加工純棉、 滌棉、棉麻、 滌粘、 彈力布等各類印染布的大型印染廠，具備漂、 印、 染、 整等全套印染加工手段， 公司主導產(chǎn)品有： 各種規(guī)格棉、 滌棉、 CVC、 棉麻、 滌粘、 彈力布等漂白、 染色、 印花面料及阻燃、 防靜電、 防塵、 防皺免燙、 防紫外、 吸濕排汗等功能型面料。 生產(chǎn)過程中每天排出廢水5 600 m3， 廢水中包含大量染料、 化工原料、 各類助劑等原材料物質［1］， 廢水有機污染物濃度高、 堿性強、 可生化性較差， 屬于較難降解的有機廢水， 直接排放會對周邊環(huán)境造成嚴重污染。 本工程采用UASB-混凝初沉-水解酸化-好氧生化-脫色組合工藝對廢水進行處理， 出水水質達到GB 4287—2012《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》表2 間接排放標準， 可為同類型印染企業(yè)廢水處理提供借鑒和參考。

2 設計水量、 水質

根據(jù)企業(yè)提供的資料， 印染企業(yè)排放廢水總設計規(guī)模為5 600 m3／d， 主要分為高濃度廢水和低濃度廢水2 種。 高濃度廢水主要為生產(chǎn)工段前處理產(chǎn)生的廢水， 包括退漿、 煮煉、 絲光階段產(chǎn)生的廢水，低濃度廢水主要包括漂白、 整理及沖洗階段排放生產(chǎn)廢水以及員工辦公和生活區(qū)產(chǎn)生的少量生活污水，廢水經(jīng)過處理后， 出水水質須達到GB 4287—2012表2 間接排放標準， 之后排入工業(yè)園區(qū)污水處理廠。 設計進水和出水水質指標見表1。

3 工藝流程

廢水主要來源于染整車間排放的生產(chǎn)廢水， 染整車間由燒毛、 退漿、 煮煉、 漂白、 絲光、 染色、印花、 整理等各個工段組成， 在產(chǎn)品生產(chǎn)加工過程中， 分別加入退漿劑、 苛性堿、 氧化劑、 強堿、 染料、 糊料、 洗滌劑等物質。 其中退漿、 煮煉、 絲光、 染色等前處理工段產(chǎn)生的廢水具有水量小、CODCr濃度高、 可生化性差、 色度深、 堿性強等特點， 還含有各種抑制性污染物， 如退漿階段的化學藥劑， 煮煉廢水中的苛性堿， 絲光階段的濃堿液，浸漬染料偶氮基團中的苯胺等有機污染物質［2－3］。其他工段產(chǎn)生的低濃度廢水水量較大， 污染物濃度偏低， 但污染物整體類型基本相同， 處理難度較大。

根據(jù)廢水排放特點， 針對高、 低濃度廢水， 選擇分類收集、 分質處理的針對性處理措施。 針對高濃度廢水CODCr濃度高、 水量小、 可生化性差及色度高的特點， 直接采用加酸調節(jié)-UASB 工藝， 通過厭氧生化反應有效降解廢水中的有機污染物， 降低廢水色度； 針對低濃度廢水可生化性差和含有抑制污染物特點， 采用混凝沉淀-水解酸化-好氧生化工藝， 通過混凝沉淀去除廢水中的懸浮物類物質， 水解酸化將有機物開環(huán)斷鏈， 提高廢水可生化性［4］， 再通過好氧工藝進一步去除廢水中有機污染物； 在二級生化處理的基礎上， 通過投加次氯酸鈉對廢水進行氧化， 進一步去除有機物， 同步降低廢水中的色度， 保證最終出水達標。 工藝流程見圖1。

圖1 廢水處理工藝流程Fig. 1 wastewater treatment process flow

高濃度廢水首先進入1＃ 調節(jié)池， 經(jīng)過機械格柵去除布毛、 塑料袋等大顆粒雜物和線頭、 纖維屑等細小的懸浮物， 避免纏繞水泵葉輪和堵塞管道，影響整個廢水處理系統(tǒng)正常運行。 調節(jié)池內(nèi)設置加酸系統(tǒng)和提升泵， 加酸調節(jié)pH 值后的廢水經(jīng)泵提升至UASB 池。 廢水在UASB 池中， 利用厭氧微生物的新陳代謝作用將部分有機污染物去除， 池內(nèi)設置三相分離器， 實現(xiàn)氣、 液、 固三相分離， 厭氧污泥被三相分離器截流返回至反應器中繼續(xù)參加厭氧反應［5－6］。

UASB 出水自流進入混凝初沉池， 與廠區(qū)其他低濃度廢水在混凝初沉池前端混合， 通過投加PAC 和PAM， 充分反應混合后， 進行固液分離。初沉池出水自流進入集水池， 之后經(jīng)泵提升至水解酸化池， 在水解菌和產(chǎn)酸菌的作用下， 將廢水中的大分子、 難降解的有機物分解成小分子、 可溶性的有機物， 提高廢水的可生化性。 水解酸化池出水自流進入好氧池， 好氧微生物在氧氣充足的條件下，利用新陳代謝將廢水中的有機物分解成二氧化碳和水。 好氧池出水進入二沉池進行固液分離。 二沉池污泥部分回流至生化系統(tǒng)， 補充微生物量， 剩余污泥排至污泥濃縮池。 二沉池出水流入脫色池， 采用次氯酸鈉對廢水中的有機物進一步處理， 使廢水中的污染物和色度進一步去除， 滿足排放標準。

UASB 池、 混凝初沉池、 水解酸化池以及好氧池產(chǎn)生的污泥排至污泥濃縮池。 濃縮后的污泥通過板框壓濾機進行壓濾， 壓濾污泥含水率不超過70%， 在污泥斗內(nèi)暫存， 定期進行外運處置。

4 主要構筑物設計參數(shù)

（1） 格柵／1＃ 調節(jié)池。 設計尺寸為17.0 m ×10.0 m ×5.0 m， 有效水深為3.0 m， 設計停留時間為20 h， 全地下式。 前端設置回轉式細格柵， 柵隙為5 mm， 池內(nèi)設置穿孔攪拌裝置。

（2） UASB 池。 采用升流式厭氧反應器， 通過脈沖布水器進行布水， 設計尺寸為13.0 m×9.0 m×10.0 m（2 座）， 有效水深為9.5 m， 設計停留時間為84 h， 半地下式， 采用地埋式土地保溫和通過脈沖布水器蒸汽加熱方式進行保溫， 污泥濃度為8 000 mg／L， 有效容積負荷為4.0 kg［CODCr］／（m3·d）， 反應區(qū)上升流速為0.8 m／h， 出水循環(huán)比為100%， 布水孔服務面積為0.6 m2／個。 設置脈沖布水器2 臺，內(nèi)循環(huán)泵4 臺（2 用2 備）， 三相分離器2 套。

（3） 格柵／2＃ 調節(jié)池。 設計尺寸為25.0 m ×16.0 m×5.0 m， 有效水深為3.0 m， 設計停留時間為5.8 h。 前端設置回轉式細格柵， 柵隙為5 mm，池內(nèi)設置穿孔攪拌裝置。

（4） 混凝初沉池。 采用輻流式沉淀池， 中進周出形式， 設計尺寸為φ15.0 m×4.0 m， 有效水深為3.5 m， 混凝池停留時間為5 min， 絮凝池停留時間為20 min， 沉淀區(qū)表面負荷為1.3 m3／（m2·h）。設計PAC 投加量為100 mg／L， PAM 投加量為2.0 mg／L， 設置全橋式周邊傳動刮泥機1 臺， 污泥泵2臺（1 用1 備）。

（5） 水解酸化池。 采用脈沖布水器進行分支狀布水， 設計尺寸為18.0 m×16.0 m×7.0 m（2 座），有效水深為6.5 m， 設計停留時間為16.0 h， 污泥濃度為6 000 mg／L， 上升流速為0.6 m／h。 布水孔服務面積為1.5 m2／個， 設置脈沖布水器2 臺。

（6） 好氧池。 采用活性污泥法， 設計尺寸為36.0 m×10.0 m×5.5 m（2 座）， 有效水深為5.0 m，設計停留時間為15.4 h， 污泥濃度為3 500 mg／L，污泥負荷為0.37 kg［CODCr］／（kg［MLSS］·d）， 污泥回流比為100%， 氣水比為25 ∶1， 采用可提升式管式微孔曝氣管2 000 根， 曝氣管通氣量為1.5 ～3.0 m3／（m·h）， 配套羅茨風機3 臺， 2 用1 備。

（7） 二沉池。 采用輻流式沉淀池， 中進周出形式。 設計尺寸為φ19.0 m×4.5 m， 有效水深為4.0 m， 表面負荷為0.83 m3／（m2·h）。 設置半橋式周邊傳動吸泥機1 臺， 污泥回流泵3 臺， 2 用1 備（兼排放用）。

（8） 脫色池。 設計尺寸為9.0 m × 6.0 m × 4.0 m， 有效水深為3.5 m， 設計停留時間為50 min，次氯酸鈉投加量為150 mg／L。

5 工藝特點

（1） 高濃度廢水采用UASB 進行預處理， 該部分水量較少， 濃度較高， 在長時間的厭氧反應作用下， 長鏈有機污染物和色度被降解去除， 能大幅降低污染物濃度。

（2） 厭氧出水夾帶的少量懸浮物以及低濃度廢水的懸浮物通過混凝沉淀進行去除， 同時降低廢水色度以及污染物濃度， 保證后續(xù)生化系統(tǒng)不受沖擊負荷影響。

（3） 水解酸化能提高廢水可生化性， 將長鏈、難降解污染物轉化為短鏈、 易降解污染物， 保證好氧生化系統(tǒng)處理效果， 好氧系統(tǒng)通過將可降解、 短鏈污染物在好氧曝氣作用下， 轉化為二氧化碳和水， 最終達到出水標準。

（4） 該工藝解決了高、 低濃度廢水混合后工藝選擇難、 沖擊負荷強的問題。 針對各種水量、 水質及污染因子采取有效措施， 既提升了系統(tǒng)的抗沖擊性能， 又節(jié)約了投資， 降低了運行費用。

6 運行情況

系統(tǒng)于2018 年初投入調試運行， 實際進水量約為4 000 m3／d（其中高濃度進水量約為500 m3／d）， 達到70% 設計負荷， 經(jīng)過5 個月左右的連續(xù)調試運行， 進、 出水指標趨于穩(wěn)定， 進水指標均在設計范圍以內(nèi)， 其中高濃度廢水CODCr、 BOD5、 SS、 色度平均進水指標分別為16 000 mg／L、 2 000 mg／L、 400 mg／L、 3 000 倍， 低濃度廢水CODCr、 BOD5、 SS、 色度平均進水指標分別為1 500 mg／L、 300 mg／L、 200 mg／L、 800 倍。 經(jīng)過各工藝單元處理后， 系統(tǒng)總出水CODCr、 BOD5、 SS、 色度分別為160 mg／L、 50 mg／L、 50 mg／L、 60 倍左右， 滿足設計出水要求。 目前廢水站已連續(xù)運行2 a 多， 各處理單元效果穩(wěn)定。

7 技術經(jīng)濟分析

本項目總投資約為1 800 萬元， 其中土建工程投資約為1 000 萬元， 設備及安裝工程投資約為800 萬元， 折合噸水投資約為3 200 元／m3。 項目直接運行費用為1.24 元／m3， 其中人工費0.12 元／m3，電費0.63 元／m3， 藥劑費0.47 元／m3， 生產(chǎn)水費0.02 元／m3。

8 結語

采用UASB-混凝初沉-水解酸化-好氧生化-脫色組合工藝處理高濃度印染廢水， 出水水質穩(wěn)定，出水CODCr、 BOD5、 SS、 色度分別達到160 mg／L、50 mg／L、 50 mg／L、 60 倍， 完全滿足GB 4287—2012 表2 間接排放標準。 該工程對于類似印染企業(yè)廢水處理系統(tǒng)的設計及運行具有很好的借鑒作用。

（1） 通過對高、 低濃度廢水進行“分類收集， 分質處理”， 將高濃度廢水先進行厭氧處理， 能極大提高污染物去除效率， 節(jié)約投資和綜合運行費用。

（2） 高、 低濃度廢水經(jīng)預處理去除懸浮物、 色度等后， 增設水解酸化系統(tǒng)可有效提高廢水可生化性， 降低廢水生物抑制性， 避免出現(xiàn)好氧生化處理效果不理想的問題。

（3） 本項目物化系統(tǒng)初期采用PAC 進行絮凝沉淀， 對懸浮物去除效果較好， 但去除色度效果不佳， 后續(xù)調整為采用硫酸亞鐵作為混凝劑后， 色度去除效果明顯， 同時因硫酸亞鐵價格便宜， 對藥劑費用節(jié)約明顯。