印染廢水處理混凝沉淀/活性污泥法

印染廢水具有水量大、COD濃度高、可生化性差、色度深、成分復(fù)雜、水質(zhì)變化大等特點，紡織印染是佛山市某鎮(zhèn)的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)之一，企業(yè)眾多，但分布散亂，難以統(tǒng)一管理，所排放的印染廢水對當(dāng)?shù)厮h(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此，若將一些分布在城區(qū)中心或分散在不同地方的印染企業(yè)集中在一個工業(yè)園區(qū)，形成較大生產(chǎn)規(guī)模的紡織印染區(qū)，對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的印染廢水進(jìn)行集中處理，既能杜絕企業(yè)的偷排現(xiàn)象，又能提高運行管理水平和廢水達(dá)標(biāo)排放率?；诖耍撴?zhèn)于1999年開工建設(shè)工業(yè)園區(qū)，2003年引入了一批大型紡織印染企業(yè)，同時帶動一大批外地和本地的紡織企業(yè)入園投資建廠。2007年，園區(qū)污水處理廠一期工程(3萬噸/日)建成并投入試運行，二期工程(3萬噸/日)也于2009年建成運行，總設(shè)計處理水量為6萬噸/日，主要收集處理園區(qū)內(nèi)的印染廢水和部分生活污水。

1、設(shè)計水質(zhì)情況及工藝流程

工業(yè)園內(nèi)印染企業(yè)以染整、印花工序為主，污水處理廠一期工程設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示，出水水質(zhì)除色度外執(zhí)行《廣東省水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二時段一級標(biāo)準(zhǔn)。

印染廢水處理通常以“物化+生化”的組合工藝為主。根據(jù)工業(yè)園區(qū)印染廢水水質(zhì)特點，同時考慮處理成本，污水處理廠一期工程采用“混凝沉淀+水解酸化+活性污泥法”工藝，具體流程如圖1所示：

2、主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

2.1 進(jìn)水集水池

渠道尺寸：10m×2m×2m。收集工業(yè)園內(nèi)的各印染企業(yè)的排水。各印染企業(yè)均安裝有獨立的排水管道，實行“一廠一管”制度，將其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水排入污水處理廠，各管道的進(jìn)出口配備電磁流量計，出水口配有24小時混合水樣采集器。污水處理廠根據(jù)印染企業(yè)排放廢水的水質(zhì)和水量進(jìn)行收費。

2.2 進(jìn)水泵井

格柵渠道尺寸：10.5m×1.25m×2.55m，進(jìn)水泵井尺寸：38m×10m×4m。設(shè)有2臺機械細(xì)格柵，柵隙5mm，2臺雙曲面攪拌器，6臺干式提升泵，配備濃硫酸投加裝置。

2.3 調(diào)節(jié)池

尺寸：47m×33m×6m，設(shè)有6臺攪拌器，4臺干式提升泵，池頂安裝2組冷卻塔，配置2臺干式增壓泵。池體末端設(shè)置有加藥混凝區(qū)。

2.4 初沉池

尺寸：直徑40m×6m，采用中進(jìn)周出的輻流式沉淀池，2組并列運行。各設(shè)有1臺刮泥機，2臺螺桿排泥泵。

2.5 水解酸化池

尺寸：100m×35m×6m，設(shè)有10臺水下推流器。由于印染廢水可生化性較差的特點，污水處理工藝采用水解酸化工藝以提高廢水的可生化性。然而在實際運行過程中發(fā)現(xiàn)，廢水經(jīng)混凝沉淀后的B/C約為0.5，表明其可生化性較好，且經(jīng)水解酸化池后，廢水的可生化性并未改善。因此，在2013年8月對污水處理廠一期工程進(jìn)行改造，廢水經(jīng)初沉池后直接跨越水解酸化池進(jìn)入預(yù)吹脫池，然后經(jīng)活性污泥法生化處理，后期穩(wěn)定運行效果表明，改造后的生化系統(tǒng)處理效率并未受到任何影響。

2.6 預(yù)吹脫池

尺寸：14m×35m×6m。池底均勻分布有130根管式微孔曝氣器，對廢水進(jìn)行預(yù)曝氣處理，吹脫廢水中的部分硫化物，以降低生化池進(jìn)水中的硫化物含量。

2.7 生化池

尺寸：114m×23m×6m，采用推流式曝氣池，2組并列運行，每組均采用獨立分格推流式活性污泥法，由三面橫向設(shè)置的擋墻(擋墻底部鏤空或設(shè)置若干個小孔)將之分隔為四段，四段的容積比為15∶61∶15∶9，廢水經(jīng)擋墻底部或孔洞流入下一段，最后出水經(jīng)末端頂部溢流孔流入二沉池。這種獨立分格的推流式曝氣池兼具推流式和完全混合式兩者的優(yōu)點，不僅具有較強的生化反應(yīng)推動力和反應(yīng)速率，而且具有較強的耐沖擊負(fù)荷能力[4]。每組生化池池底均勻分布有1494根管式微孔曝氣器，將壓縮空氣鼓入泥水混合液中，提供微生物所需溶解氧，并對泥水混合液進(jìn)行攪拌，使溶解氧、污水和活性污泥充分結(jié)合。

2.8 二沉池

尺寸：直徑50m×6m，采用中進(jìn)周出的輻流式沉淀池，2組并列運行。各設(shè)有1臺刮泥機，共5臺外回流泵，1臺剩余污泥泵。

2.9 污泥濃縮池

尺寸：直徑17.2m×5m，采用中進(jìn)周出的沉淀池結(jié)構(gòu)，4組，設(shè)6臺污泥輸送泵。接收來自初沉池的物化污泥和二沉池的剩余污泥，將濃縮污泥輸送至脫水機房，上清液溢流至總回流井。

2.10 總回流井

尺寸：5m×5m×4m，設(shè)有3臺回流泵。收集廠內(nèi)生活污水、污泥濃縮池上清液及脫水機房產(chǎn)生的污水，并輸送至一期調(diào)節(jié)池。

3、處理效果及運行中存在的問題

3.1 處理效果

2017年污水處理廠一期工程各工藝段日均進(jìn)出水水質(zhì)如表2所示：

從2017年污水處理各工藝段進(jìn)出水水質(zhì)可以看出，“混凝沉淀+活性污泥法”對該廢水具有較好的處理效果。原水水質(zhì)pH值較高，平均達(dá)11.05左右，先使用濃硫酸將廢水pH調(diào)節(jié)至8.5~9.5，然后進(jìn)入調(diào)節(jié)池經(jīng)簡單均質(zhì)后，在出水端投加硫酸亞鐵和非離子聚丙烯酰胺，經(jīng)管道混合器充分混合后進(jìn)入初沉池進(jìn)行泥水分離，可去除絕大部分的細(xì)小纖維等雜質(zhì)，并有效降低廢水中的SS和色度，去除率分別可達(dá)85%和70%，COD去除率約為38%。廢水經(jīng)過調(diào)節(jié)池和初沉池時，由于處在一個厭氧(或缺氧)的環(huán)境下，廢水中的有機氮(尿素、氨基酸等)發(fā)生氨化作用，轉(zhuǎn)換成為氨氮，所以初沉池出水中的氨氮含量會比進(jìn)水中的高。廢水中的磷有兩種形式，一種是顆粒性磷(不溶解性磷)，一種是溶解性磷(磷酸鹽等)，經(jīng)過調(diào)節(jié)池的物化混凝和初沉池的泥水分離后，大部分的顆粒性磷得以去除，廢水中58%的磷在物化階段被去除。初沉池出水進(jìn)入后續(xù)生化處理，廢水中的有機物、氮、磷等污染物被活性污泥中的微生物吸附降解后得到有效去除，COD、BOD5和氨氮的去除率均達(dá)95%以上，TP的去除率達(dá)85%以上。

3.2 運行中存在的問題

(1)污水處理廠一期工程接收來自20多家印染企業(yè)的廢水，各企業(yè)排放廢水的水質(zhì)差異較大，為避免進(jìn)入生化池的廢水水質(zhì)產(chǎn)生較大波動，調(diào)節(jié)池要盡可能保持高液位運行，以充分發(fā)揮調(diào)節(jié)池的均質(zhì)功能；另外各印染企業(yè)每天的排水時間沒有規(guī)律，調(diào)節(jié)池經(jīng)常會面臨溢流的危險，污水處理廠專門成立巡檢部門對外廠來水水量進(jìn)行調(diào)控，安排企業(yè)錯峰排水。

(2)污水處理廠一期工程采用的普通活性污泥法，對廢水中TP的去除主要是依靠活性污泥對磷的普通吸附以及剩余污泥的排放，因此對TP的去除率不高。長期的運行結(jié)果表明，只有當(dāng)生化池進(jìn)水的TP低于3mg/L時，出水的TP才有可能低于0.5mg/L。在2015年之前，物化階段僅投加非離子聚丙烯酰胺，經(jīng)簡單的絮凝沉淀后，沉淀池出水TP一般都在4mg/L左右，二沉池出水TP則在1mg/L以上。后來通過比選確定硫酸亞鐵(Fe2+有效含量為30%)和非離子聚丙烯酰胺聯(lián)用，沉淀池出水TP能穩(wěn)定控制在3mg/L左右。

(3)印染廢水有一個水溫偏高的特點，每年的6~9月份，污水處理廠生化池水溫一般在40℃左右，最高會達(dá)44℃。水溫高會導(dǎo)致溶氧效率降低，為保證生化池具有足夠的DO，一般都會過量曝氣，生化系統(tǒng)因而會容易出現(xiàn)污泥分解的情況，直接影響生化處理效果。經(jīng)過長時間的調(diào)整發(fā)現(xiàn)，將污泥濃度控制在2500mg/L左右，適當(dāng)提高污泥負(fù)荷，能盡量避免出現(xiàn)污泥分解的問題。

(4)在法定節(jié)假日期間，大部分印染企業(yè)都會停產(chǎn)，污水廠處于“少水”或“無水”狀態(tài)，因此需提前利用廠區(qū)構(gòu)筑物臨時儲存廢水，并適當(dāng)減少處理水量，確保節(jié)假日期間維持生化池中活性污泥微生物的生存所需。特別是在春節(jié)期間，大部分印染企業(yè)會停產(chǎn)長達(dá)半個月時間，此時污水處理廠除提前儲水外，還要預(yù)備足夠的碳源、氮源和磷源等營養(yǎng)物。

4、結(jié)論與探討

(1)該印染工業(yè)園廢水可生化性較好，B/C值約為0.5，在工藝選擇上可不設(shè)水解酸化工藝，“物化混凝+活性污泥法”組合工藝對廢水處理效果較好，混凝沉淀能有效降低廢水SS和色度，并去除部分COD。整體工藝對COD、BOD5和氨氮的去除率均可達(dá)95%以上，對TP的去除率達(dá)85%以上。

(2)該污水處理廠的運行管理難點在于對生化系統(tǒng)的運行調(diào)控。由于印染廢水水質(zhì)復(fù)雜，如果不能提前對生化系統(tǒng)的耐沖擊性進(jìn)行預(yù)判并加以調(diào)控，活性污泥性狀很容易出現(xiàn)異常，從而導(dǎo)致出水水質(zhì)超標(biāo)。因此，為保證污水處理廠出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，除運行人員應(yīng)具有較高的技術(shù)管理水平外，還應(yīng)在生化工藝后端補充應(yīng)急措施，如強化混凝工藝等。

(3)該污水處理廠自動化程度不高，缺少在線數(shù)據(jù)監(jiān)控，勞動強度和管理難度較高。因此自動化程度的提高是今后工藝改造的重點方向。

(4)工業(yè)園區(qū)各印染企業(yè)排放廢水水質(zhì)水量對污水處理廠的運行工況影響較大，污水處理廠除加強自身管理外，還應(yīng)加強與各印染企業(yè)的溝通協(xié)調(diào)，從源頭監(jiān)控，盡可能減少廠區(qū)來水水質(zhì)水量的波動。（來源：廣州市京水水務(wù)有限公司）