摘要:采用厭氧/好氧/混凝沉淀工藝處理難降解的印染廢水,中試結果表明,系統對COD、色度、氨氮、總氮、總磷的平均去除率分別為93.2%、93.9%、90.2%、70.8%、96.3%;上流式厭氧水解池對COD和色度的去除效果最明顯,投粉末活性炭的A/O工藝對氨氮和總氮的去除效果較好,混凝沉淀工藝則對總磷的去除效果最理想。系統出水水質達到了《太湖地區城鎮污水處理廠及重點工業行業主要水污染物排放限值》(DB 32/1072—2007)的要求。

關鍵詞:印染廢水,厭氧/好氧,混凝沉淀,脫氮除磷

印染廢水具有水質水量變化大、有機物及色度高、可生化性差等特點,屬于難降解的工業廢水[1]。

目前,國內的印染廢水處理面臨巨大考驗,一方面,由于近年來化纖織物的發展和印染后整理技術的進步,使PVA漿料、新型助劑等難生化降解的有機物大量進入印染廢水,給處理增加了難度。據調查,原有生物處理系統對COD的去除率大都由70%下降到50%左右,甚至更低[2]。另一方面,國家和地方水質標準卻在不斷提高,尤以江蘇省執行的《太湖地區城鎮污水處理廠及重點工業行業主要水污染物排放限值》(DB 32/1072—2007)標準最為嚴格(COD≤60 mg/L,NH3-N≤5 mg/L,TN≤15 mg/L,TP≤0.5 mg/L),該標準不僅提高了COD排放標準,同時增加了氮、磷等污染物的排放標準。

亟需對現有的印染廢水處理工藝進行改造。

1試驗裝置與方法

1·1試驗裝置中試

工藝流程見圖1。

原水由水泵打入水箱,再由水泵送到上流式厭氧水解池(D ×H = 1. 6 m ×3. 9 m) ,水解后自流至A /O池(L ×B ×H = 3. 6 m ×1. 8 m ×1. 8 m) , A /O池出水進入中間水箱,再通過泵打入混凝沉淀池(L×B ×H = 1. 2 m ×1. 2 m ×2. 5 m) ,然后自流至濾池(D ×H = 0. 8 m ×1. 6 m) ,最終出水達標排放。向A /O池中投加粉末活性炭,投量為50 mg/L;混凝劑采用聚合氯化鋁,投量為100～150 mg/L。

1.2　試驗水質

江蘇省常熟市某污水處理廠的設計處理能力為1 ×104 m3 /d,其中印染廢水占80% ,且成分非常復雜。中試用水取自該廠的調節池,其水質見表1。

由表1可知,該廢水水質波動較大, pH呈堿性;BOD5 /COD值在0. 26左右,廢水的可生化性較差。NH3 - N和TN濃度較典型印染廢水的要高,主要原因是有一家印染企業在印花工段大量使用了尿素。

1.3　測試項目與方法

COD:重鉻酸鉀法; BOD5 :稀釋與接種法;色度:稀釋倍數法; NH3 - N:納氏試劑比色法; pH: pH計;MLSS、MLVSS:重量法; DO、溫度:便攜式DO儀;生物相:光學顯微鏡;有機物成分:氣質聯用。114　接種污泥
水解池的接種污泥取自該污水廠的厭氧水解池,污泥濃度為12. 8 gVSS/L,VSS/SS為0. 46; A /O池的接種污泥取自CASS池,其濃度為6. 2 gVSS/L,VSS/SS為0. 54。

2　結果與討論

2.1　對COD的去除

穩定運行階段(6月5日—9月30日) ,系統進水COD為618～1 060 mg/L (平均為769 mg/L) ,上流式厭氧水解池出水COD平均為396 mg/L,平均去除率為48. 1% ,對COD的去除效果明顯,原因是污泥濃度較高、HRT長達24 h左右,充分發揮了厭氧菌或兼性菌對有機物的降解作用。A /O 段出水COD平均為107 mg/L,得到明顯降低,分析其原因是:經厭氧水解后,廢水的可生化性得到顯著提高,有利于A /O池中好氧異養菌對有機物的氧化、轉化和利用;投加的粉末活性炭能夠吸附去除部分有機物。混凝沉淀出水COD平均為60. 8 mg/L,表明采用聚合氯化鋁作為混凝劑時對印染廢水的深度處理效果理想,保證了系統的出水水質。過濾出水COD平均為51. 4 mg/L,系統的平均去除率為93. 2%。

采用GC - MS分析了有機物的沿程降解規律,結果顯示,經過厭氧水解后胺類物質增多,說明大分子長鏈有機物得到降解和轉化。印染廢水中含偶氮鍵的染料在厭氧水解的過程中容易發生斷鍵而生成胺,并可進一步轉化為游離氨。常規監測中發現,印染廢水經過厭氧水解后氨氮濃度升高,表明染料的分子結構發生了改變(開環、斷鍵、裂解、基團取代、還原等) ,由難生物降解的有機物轉化成可慢速或快速生物降解的有機物,有利于后續好氧工藝對其進一步氧化分解[ 3 ] 。厭氧水解工藝在印染廢水的處理中是必不可少的,它一方面提高了廢水的可生化性,另一方面有效降低了廢水的COD,且相對于物化處理工藝,還可有效削減污泥產量。經過A /O工藝處理之后,廢水中的有機物主要是烷烴、烯醇類物質,基本達到了去除有毒物質的目的。經過混凝沉淀后,污染物濃度得到有效降低且多為低碳有機物。可見,中試系統的各工段能相互協作,厭氧菌、兼性菌、好氧菌發揮各自的優勢,保證出水穩定達標排放。

2.2　對色度的去除

穩定運行階段,中試系統進水色度( 220 ～450倍)波動較大,平均為354 倍;上流式厭氧水解池、A /O池、濾池的出水色度平均值分別為84、40、22倍,總去除率平均為93. 9%。由此可知,中試系統的脫色效果較好,出水色度≤40倍,達到了DB 32 /1072—2007標準的要求。

2.3　對氮的去除

穩定運行階段,上流式厭氧水解池出水氨氮平均為47 mg/L,較進水的提高了4. 7 mg/L,這與染料的偶氮鍵被破壞有關; A /O 工藝出水氨氮平均為4. 7 mg/L,平均去除率為88. 1%;系統出水氨氮平均為4. 0 mg/L,總去除率平均為90. 2%。系統對總氮的去除主要是通過反硝化作用。A /O工藝的內回流比控制在300%左右,缺氧段的泥水混合效果較好,故保證了對TN 的有效去除。系統出水總氮平均為14. 2 mg/L,總去除率平均為70. 8%。

2.4　對磷的去除

穩定運行階段,平均進水TP為6. 2 mg/L,A /O工藝出水TP 平均為2. 9 mg/L, 平均去除率為51. 9% ,A /O工藝對TP的去除主要是通過排放剩余污泥實現的。混凝沉淀對TP的去除效果明顯,出水TP平均為0. 3 mg/L。系統出水TP平均為0. 2mg/L,總去除率平均為96. 3%。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關技術文檔。

2.5　技術經濟分析

經測算,中試系統的電費為0. 78 元/m3 ,藥劑費為0. 90 元/m3 ,管理費(包括日常維修及人員工資)為0. 10 元/m3 ,直接運行費用為1. 78 元/m3。若按1 ×104 m3 /d的處理規模測算,工程實施后可使COD的排放量減少約1 460 t/ a,環境效益顯著。

3　結論

①　穩定運行階段中試系統對COD和色度的平均去除率分別為93. 2%和93. 9% ,其中水解池的去除效果最為明顯,對COD和色度的去除率分別為48. 1%和75. 7%。原因是上流式厭氧水解池內微生物量充足且泥水混合效果較佳,厭氧菌或兼性菌能充分發揮降解作用。
②　中試系統對氨氮、總氮和總磷的去除效果良好,去除率分別為90. 2%、70. 8%、96. 3%。A /O工藝對氨氮和總氮的去除效果明顯,混凝沉淀對總磷的去除效果較佳,聚合氯化鋁適合作為深度處理印染廢水的混凝劑。
③　中試系統的出水水質優于DB 32 /1072—2007標準,表明水解—A /O—混凝沉淀工藝適合于太湖流域以印染廢水為主的城鎮污水處理廠的提標改造。(南京理工大學化工學院)