棉紡織印染廢水處理
江西某棉紡織印染廠在印染生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量廢水，需對其進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放處理。根據(jù)該廢水的特點(diǎn)，采用混凝沉淀+水解酸化+接觸氧化組合工藝進(jìn)行處理，處理后出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）一級排放標(biāo)準(zhǔn)，即色度≤50 倍、COD≤100 mg/L、BOD≤30 mg/L、SS≤70 mg/L。
1 印染廢水的組成及特點(diǎn)
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該印染廠加工工藝主要有前處理（包括退漿、煮煉、漂白等工序）、染色和整理工序。產(chǎn)生的綜合廢水屬于成分復(fù)雜、濃度較高的有機(jī)污染廢水，其色度高、pH 高、COD 高、BOD 低，并含有少量硫化物。綜合廢水的B/C 約為0.34，可生化性能一般。每天的廢水為連續(xù)性排放，但每時(shí)段排放的廢水水量和水質(zhì)不同，廢水的水量、水質(zhì)波動(dòng)性較大。
2 進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)
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廢水處理設(shè)計(jì)最大進(jìn)水量為4 000 m3/d，要求處理后的出水達(dá)到《污水 綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）一級排放標(biāo)準(zhǔn)，具體進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見表 1。
| 項(xiàng)目 | COD/（mg·L - ） | BOD 5 /（mg·L - ） | SS /（mg·L - ） | NH 3 -N /（mg·L - ） | 色度/ 倍 | pH |
| 進(jìn)水 | ≤800 | ≤240 | ≤400 | ≤25 | ≤800 | 10.0~12.0 |
| 排放標(biāo)準(zhǔn) | ≤100 | ≤30 | ≤70 | ≤15 | ≤50 | 6.0~9.0 |
3 廢水處理工藝流程確定及說明
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考慮到污水色度高、堿性強(qiáng)、有機(jī)物濃度高、B/C較低的特點(diǎn)，工程主體采用混凝、水解酸化、接觸氧化的工藝，目的是先通過混凝將水中不易沉淀的膠體物質(zhì)形成大顆粒絮體，降低廢水的色度、COD，然后廢水進(jìn)入水解酸化池進(jìn)行水解酸化反應(yīng)，把復(fù)雜的非溶解性的聚合物轉(zhuǎn)化為簡單的溶解性單體或二聚體，從而提高廢水的可生化性，為后續(xù)的接觸氧化創(chuàng)造條件。工藝流程如圖 1 所示。
?車間廢水經(jīng)過廠區(qū)排水管進(jìn)入格柵井，攔阻水中較大的漂浮物和懸浮物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池。在調(diào)節(jié)池停留一定的時(shí)間，進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)和水質(zhì)的均化。調(diào)節(jié)池前設(shè)有pH 檢測儀，當(dāng)調(diào)節(jié)池廢水pH>11.5 時(shí)加酸，將pH 調(diào)整為10 左右，所需加的酸來自周邊某化工廠需處理的廢酸。調(diào)節(jié)池出水通過潛污泵提升進(jìn)入反應(yīng)一池，在反應(yīng)池中投加FeSO4和PAM，利用空氣進(jìn)行攪拌，加速混凝劑與廢水的反應(yīng)形成礬花。反應(yīng)池出水自流進(jìn)入一沉池中進(jìn)行固液分離，污泥排入污泥濃縮池，出水自流進(jìn)入水解酸化池。經(jīng)水解反應(yīng)后的廢水自流進(jìn)入生物接觸氧化池。生物接觸氧化池出水自流進(jìn)入反應(yīng)二池，通過投加混凝劑PAC 進(jìn)行混凝反應(yīng)，再進(jìn)入二沉池進(jìn)行固液分離，進(jìn)一步達(dá)到凈化的目的，確保出水達(dá)標(biāo)排放。分離后的上清液溢流進(jìn)入出水流量堰，達(dá)標(biāo)排放。
一沉池和二沉池底集泥斗內(nèi)的污泥利用污泥泵將污泥排入污泥濃縮池，再加入少量的PAM 進(jìn)行重力濃縮處理。經(jīng)濃縮后的污泥利用污泥泵提升到帶式壓濾機(jī)，進(jìn)行擠壓脫水處理，泥餅外運(yùn)處置。污泥濃縮池上清液、壓濾機(jī)的濾液回流到調(diào)節(jié)池。
4 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)備
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本工程的主要建構(gòu)筑物見表 2。
| 名稱 | 尺寸 | 數(shù)量 | 備注 |
| 格柵井 | 4.0 m×1.5 m×2.0 m | 1 座 | 有效水深0.5 m |
| 調(diào)節(jié)池 | 24.3 m×16.3 m×4.8 m | 1 座 | 有效水深3.5 m，HRT=8.0 h |
| 反應(yīng)一池 | 6.0 m×1.5 m×6.0 m | 2 座 | 有效水深5.2 m，HRT=32 min |
| 一沉池 | 27.0 m×6.0 m×6.0 m | 2 座 | 有效水深2.0 m，HRT=3.6 h，水力表面負(fù)荷0.54 m 3 /（m 2 ·h） |
| 水解酸化池 | 28.8 m×7.0 m×6.0 m | 2 座 | 有效水深5.0 m，HRT=11.6 h，容積負(fù)荷（以COD 計(jì)）1.23 kg/（m 3 ·d） |
| 接觸氧化池 | 28.8 m×13.0 m×6.0 m | 2 座 | 有效水深5.0 m，HRT=22.2 h，容積負(fù)荷（以COD 計(jì)）0.68 kg/（m 3 ·d） |
| 反應(yīng)二池 | 6.0 m×1.5 m×6.0 m | 2 座 | 有效水深5.2m，HRT=22.2 h |
| 二沉池 | 27.0 m×6.0 m×6.0 m | 2 座 | 有效水深2.0 m，HRT=3.6 h，水力表面負(fù)荷0.54 m 3 /（m 2 ·h） |
| 出水流量堰 | 8.0 m×1.5 m×2.0 m | 1 座 | 有效水深0.6 m |
| 污泥濃縮池 | 12.5 m×6.0 m×4.5 m | 1 座 | 有效水深4.0 m |
| 名稱 | 數(shù)量 | 型號 | 參數(shù) |
| 調(diào)節(jié)池提升泵 | 3 臺 | 100WQ100-15-7.5 | Q=100 m 3 /h，H=15 m，N=7.5 kW |
| 浮球液位計(jì) | 4 套 | LPF | 線纜長度4 m |
| 電磁流量計(jì) | 1 套 | LDE-200 | 上限流量500 m 3 |
| pH 在線監(jiān)測儀 | 1 套 | MP113 | pH 量程0~14 |
| 空氣攪拌裝置 | 2 套 | 非標(biāo) | 環(huán)狀式配氣 |
| 加FeSO 4 裝置 | 1 套 | 1 個(gè)儲藥池 | 儲藥池尺寸2.5 m×2.5 m×2.0 m，加藥泵型號32GW8-12-0.75，Q=8m 3 /h，H=12 m，N=0.75 kW |
| 加PAC 裝置 | 1 套 | 1 個(gè)儲藥池 | 2 臺加藥泵儲藥池尺寸2.5 m×2.5 m×2.0 m，加藥泵型號32GW8-12-0.75，Q=8m 3 /h，H=12 m，N=0.75 kW |
| 加PAM 裝置 | 1 套 | 1 個(gè)儲藥池 | 3 臺加藥泵儲藥池尺寸1.5 m×1.5 m×1.2 m，加藥泵型號20BF-12，Q=2 000 L/h，H=12 m，N=0.37 kW |
| 排泥泵 | 8 臺 | 65GW25-15-2.2 | Q=25 m 3 /h，H=15 m，N=2.2 kW |
| 刮泥機(jī) | 4 臺 | HGN-6 | N=1.85 kW |
| 三葉羅茨 | 3 套 | SSR200 | Q=39.77 m 3 /min，ΔP=53.9 kPa，N=55 kW |
| 微孔曝氣器 | 1 900 只 | D215 | 服務(wù)S=0.35 m 2 |
| 螺桿泵 | 2 臺 | G40-1 | Q=12 m 3 /h，H=60 m，N=4 kW |
| 帶式壓濾機(jī) | 1 套 | DY1500 | Q=12 m 3 /h，N=12 kW |
5 工程調(diào)試和運(yùn)行
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5.1 混凝沉淀池調(diào)試
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在反應(yīng)一池入口處投加FeSO4和PAM 可以去除廢水中相當(dāng)一部分的COD 和色度。在現(xiàn)場通過調(diào)整攪拌轉(zhuǎn)速和加藥量，經(jīng)過10 d 調(diào)試后，在FeSO4、PAM 投加質(zhì)量濃度分別為400、1.2 mg/L 的情況下，礬花大而密實(shí)容易沉淀，并且脫色效果較為明顯，而且能保證進(jìn)入水解酸化池的廢水pH 維持在8～9 之間，也有效保證了生物池的pH 條件。因此確定這個(gè)工況為運(yùn)行工況。
5.2 水解酸化池調(diào)試
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調(diào)試初期接種污泥取自江西某城市污水處理廠的剩余污泥，接種質(zhì)量為15 t，含水率80%。啟動(dòng)初期在混凝出水中投加適量的工業(yè)葡萄糖和尿素等營養(yǎng)物質(zhì)。由于生活污水與印染廢水的水質(zhì)差別大，因此調(diào)試初期采用間歇方式進(jìn)水，每天3 班，每班4 h，廢水日處理量約為總負(fù)荷的30%。隨著處理效果的穩(wěn)定運(yùn)行，逐漸延長進(jìn)水時(shí)間。經(jīng)過15 d 后，待菌種適應(yīng)印染廢水的環(huán)境后，改用連續(xù)進(jìn)水方式調(diào)試，并通過逐步增加進(jìn)水流量的方式來提高反應(yīng)負(fù)荷，同時(shí)調(diào)試時(shí)加強(qiáng)生物相的觀察和記錄對比。經(jīng)過14 d的運(yùn)行，反應(yīng)器的運(yùn)行負(fù)荷達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
5.3 生物接觸氧化池調(diào)試
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接觸氧化池的調(diào)試是整個(gè)工程最重要的部分，可分為2 個(gè)過程： 污泥接種培養(yǎng)階段、污泥馴化階段。其中第1 天—第14 天為接種培養(yǎng)過程，先引入取自江西某城市污水處理廠的好氧活性污泥，接種量為池容的10%左右。首次接種污泥后靜置20 h 不曝氣，使固著態(tài)微生物接種到填料上，然后曝氣24 h，靜置1 h 后排掉接觸氧化池的上清液（占總體積的1/5）。再泵入污水重復(fù)操作，同時(shí)投加尿素、磷肥。6 d 后，待污泥黏附在組合填料上后，第7 天開始連續(xù)小水量進(jìn)水。在此期間，每天通過測定接觸氧化池進(jìn)、出水的水質(zhì)變化，直至出水水質(zhì)穩(wěn)定時(shí)表明初步掛膜成功。第15 天—第45 天是馴化階段，逐步增加進(jìn)水水力負(fù)荷和曝氣負(fù)荷，避免因水力負(fù)荷的突然增加對尚未完全成熟的生物膜造成不利影響，同時(shí)確定活性污泥系統(tǒng)的最佳運(yùn)行條件。水力負(fù)荷達(dá)到滿負(fù)荷時(shí)，池中已培養(yǎng)了足量的高活性微生物膜。觀察填料的掛膜情況，可以看到接觸氧化池的污泥呈茶褐色，且出水水質(zhì)較穩(wěn)定，表明接觸氧化池已成功啟動(dòng)，此時(shí)進(jìn)入運(yùn)行階段。
6 運(yùn)行效果
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工程經(jīng)2 個(gè)多月的調(diào)試后，國家法定環(huán)境監(jiān)測單位對工程出水進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測12 d，結(jié)果表明出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。各處理單元進(jìn)出水水質(zhì)見表 4。
| 項(xiàng)目 | 進(jìn)水/（mg·L - ） | 預(yù)處理單元 | 水解酸化池 | 接觸氧化池 | 混凝二沉池 | ||||
| 出水/（mg·L - ） | 去除率/% | 出水/（mg·L - ） | 去除率/% | 出水/（mg·L - ） | 去除率/% | 出水/（mg·L - ） | 去除率/% | ||
| COD | 823 | 512 | 37.8 | 473 | 7.6 | 124 | 73.8 | 57 | 54.0 |
| BOD 5 | 238 | 183 | 21.1 | 170 | 7.1 | 21 | 87.6 | 18 | 14.3 |
| SS | 432 | 102 | 76.4 | 97 | 4.9 | - | - | 64 | 34.0 |
| NH 3 -N | 28 | 21 | 25 | 18 | 14.3 | 11 | 38.8 | 11 | - |
| 色度 | 800 | 190 | 76.2 | 120 | 36.8 | 73 | 39.2 | 16 | 78.1 |
| pH | 12.2 | 8.4 | - | 7.6 | - | 7.5 | - | 6.8 | - |
7 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和工程效益
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本工程總投資809.9 萬元，其中土建為376.9萬元，設(shè)備費(fèi)為337.4 萬元。合計(jì)用電量為2 999.5kW·h/d，電費(fèi)以0.6 元/（kW·h） 計(jì)，電費(fèi)合計(jì)為1 799.7 元/d，即0.450 元/t；藥劑費(fèi)用1 953.6 元/d，即0.488 元/t；另計(jì)入工資福利費(fèi)、維修費(fèi)、污泥處置費(fèi)等，則運(yùn)行直接成本平均為1.02 元/t，再計(jì)入固定資產(chǎn)折舊，運(yùn)行總費(fèi)用為1.27 元/t。污水處理站建成后，廢水達(dá)標(biāo)，回用于生產(chǎn)工藝。每年減少COD 排放約1 008 t，對當(dāng)?shù)丨h(huán)境污染控制起到積極作用。.
8 結(jié)論
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（1）采用混凝沉淀+水解酸化+生物接觸氧化組合工藝處理棉紡織印染廢水，出水水質(zhì)可達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。對于可生化性差的印染廢水，選擇水解酸化池作為廢水處理的預(yù)處理單元，能顯著提高B/C，為后續(xù)好氧處理提供有利條件。水解酸化池具有工藝技術(shù)簡單、建設(shè)投資費(fèi)用低、運(yùn)行維護(hù)方便、出水無厭氧發(fā)酵不良?xì)馕兜葍?yōu)點(diǎn)，尤其適應(yīng)于處理印染廢水。
（2） 混凝沉淀工藝以FeSO4作為混凝劑，以PAM 為助凝劑，充分利用了堿性廢水的特點(diǎn)，操作靈活，效果良好，而且費(fèi)用較低。對本工程而言，F(xiàn)eSO4、PAM 的最佳投加質(zhì)量濃度分別為400、1.2mg/L。
（3）運(yùn)行期間，接觸氧化池偶爾會出現(xiàn)污泥膨脹，經(jīng)分析由于有機(jī)物超出正常負(fù)荷，同時(shí)溶解氧過低導(dǎo)致絲狀菌的優(yōu)勢生長引起污泥膨脹。對此可增加污泥的回流量，增加曝氣量，適當(dāng)減少進(jìn)水量。
