生物接触氧化工艺处理印染废水应用及研究进展

冯境华

（广州鹏凯环境科技股份有限公司，广州 511400）

纺织印染是我国重要的轻工业之一，在我国经济结构中占有重要的地位。同时，印染废水也是水体的重要污染源，它具有水量大、有机污染物浓度高、色度深、酸碱浓度变化大等特点，最主要的是，m（BOD5）/ m（CODCr）均值很低，废水的可生化性较差[1]。目前，印染废水的主要处理方法是物理化学法和生物法。由于物理化学法的投资较大，而且处理污水时具有一定的局限性，应用更多的是生物法。

生物接触氧化法是生物膜工艺中应用最为广泛的技术之一，在此工艺中，微生物主要以生物膜的形态附着于填料上，还有一部分以生物絮体的形式存在于污水中，其主要利用填料上的生物膜来进行有机物、氨氮等污染物的降解。该工艺具有填料比表面积大、氧气利用率高、污泥浓度高、操作易行、维护费用低等简单[2]。因此，近些年来，利用生物接触氧化法来处理印染废水取得了一定的效果。

生物接触氧化法是生物膜处理技术的最新发展成果之一，它是指在生物反应池中安装固定的填料，给微生物生长创造一个固定场所，同时在池中通入氧气，利用填料上的生物膜来氧化分解污染物，进而处理污水。但是，印染废水含有大量的有机物，而且色度高，水质变化较大。目前应用生物接触氧化法来处理印染废水取得了一定的效果，但是单纯以生物接触氧化法来处理印染废水已经不能满足现有的印染废水排放标准，运行效果不理想。因此，本文主要介绍了生物接触氧化法如何结合其他工艺处理印染废水。

1 水解酸化-生物接触氧化

水解酸化-生物接触氧化是利用微生物的厌氧串联好氧技术来处理印染废水的一种组合工艺，属于生物膜法的一类，在厌氧和好氧池中均需要安装微生物附着的填料。大部分印染废水的可生化性比较差。生物接触氧化前段设置厌氧水解反应池可提高废水的可生化性，m（BOD5）/m（CODCr）比值可由原来的0.15～0.30提高到0.30～0.45，为后续好氧生物接触氧化池的微生物降解提供更好的条件，同时将好氧生物处理产生的剩余污泥回流到厌氧水解段，再进行进一步的水解酸化，既提高了有机物的降解率又减少了污泥的排放量[3]。

目前，利用水解酸化结合生物接触氧化处理印染废水取得了一定的效果，但是该组合工艺还存在一些缺陷，主要有二。

1.1 工艺的运行成本较高

1.1.1 加酸费用增高

印染废水的碱性较高，pH值在9～13，如果印染车间无碱回收系统，pH值会保持在11以上，有的甚至能够达到13。而要想保证水解酸化良好运行，废水的pH值需要控制在7.5～8.5，因此在处理过程中需要添加大量的酸溶液[4]。按日处理废水5 000 t来算，每天大约需要投加93%的浓硫酸12 t。

1.1.2 电耗高

当污水处理系统的进水负荷在5 000 t/d时，一般将气水比控制在（15～20）:1[5]。一台风机即可满足相关要求，但是实际运行中曝气设备容易发生堵塞等情况，出现曝气不够或曝气不均的状况，为了保证后续曝气池溶解氧浓度不低于3 mg/L，风机会增加到2～3台。此外，考虑到生产的季节性，有时甚至需要开到4台，导致印染废水处理的耗电量明显增加。

1.1.3 后期加药费用高

印染废水色度高，水解酸化结合生物接触氧化很难达到排放标准。因此，为了达标排放，后续往往会投加PAC、PAM和脱色剂以进一步降低色度，而这些药剂成本大约2元/t水[6]。

1.2 剩余污泥量大

生物接触氧化法具有污泥产量小、耐冲击负荷、污泥不易膨胀等优点，但是在处理印染废水时，如果工艺运行条件控制不好，极易产生大量剩余污泥。由于印染行业的生产和营销有淡季和旺季之分，废水水量也会发生很大的变化。淡季时污水量小，水流动性差，反应池身长，局部环境很容易发生过曝气现象，导致污泥老化、结构松散、活性差。等水量恢复后，污泥需要一段时间的恢复期。对于运行稳定的工艺，运行初期会减少污泥的排放量，但运行后期为了保证活性污泥的活性，剩余污泥排放量会显著增加，导致整个工艺的运行成本攀升。

2 ABR（厌氧折流板反应器）-生物接触氧化

厌氧折流板反应器（ABR）是McCarty等人在20世纪80年代研发出来的一种新型高效的厌氧反应器，其工艺具有结构简单、启动时间段、建设投资小等优点，得到了广泛的应用[7]。ABR反应器内部具有多个独立的单元，每个单元又分为上行室和下行室，能够实现分相分阶段的缺氧反应，在整个反应器中呈退流式形态，对进水负荷变化大、污水毒性高的废水有着良好的缓冲适应力。因此，利用ABR作为预处理工艺，结合生物接触氧化处理印染废水有着更佳的处理效果，运行更为稳定。

吴慧芳等采用ABR结合生物接触氧化处理印染废水，将ABR池分为6格，前5格为水解反应室，最后一格作为沉淀池，在反应池中设置挡板，使每个水解反应室分成一个下向导流室和一个上向流反应室，同时在通往上向流室的挡板下部设置了45°的导流板，以便将水送入上向流室的中心，保证污水和污泥能给进行充分的混合[8]。结果表明，ABR结合生物接触氧化对印染废水具有良好的处理效果，在HRT为12 h的条件下，色度的去除率为92%，COD的去除率为86.6%，色度满足《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012）的一级排放标准，COD满足其二级排放标准。

殷红桂等人采用ABR-生物接触氧化联合处理印染废水，ABR反应器用挡板分隔成5个反应室，每个反应室又分成升流区和降流区[9]。结果表明，在HRT为10 h时，出水的COD和色度分别为32.2～77.3 mg/L、11.6～49.1 mg/L，均满足了《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012）的直接排放要求。

3 混凝-生物接触氧化

混凝技术是印染废水中常用的物理降解方法，常用的混凝剂有铝盐和铁盐，如氯化铁（FC）、聚合氯化铝（PAC）、聚合硫酸铁（PFS）。印染废水中色度和COD是衡量污水处理技术的重要指标。洪晨等采用混凝结合生物接触氧化处理印染废水，混凝剂最佳投加量为100 mg/L，pH值为8.95，HRT为12 h[10]。其中，混凝工艺能够脱除大部分的色度，而且能够去除一部分的COD，后续的生物接触氧化可以去除主要部分的COD和剩余的部分色度。

梅林春等以某企业印染废水为处理对象，利用混凝-生物接触氧化-臭氧氧化对其COD和色度的降解特性进行研究，为印染废水的处理提供参考[11]。结果表明，该工艺系统能够适应高色度负荷的冲击，色度的平均去除率为93.4%，而且随着工艺的不断运行，色度呈现逐渐降低的趋势。此外，生物接触氧化后的出水色度未达到排放标准，通过臭氧氧化后，色度符合相关排放标准，臭氧在该组合工艺中对色度的去除有着重要的作用。同时，混凝结合生物接触氧化对COD和色度的去除效果就好，二者均呈现逐渐降低的趋势。后续的臭氧技术进一步降低了废水中的COD浓度，保证出水实现达标排放。此外，人们研究了混凝结合生物接触氧化技术处理印染废水，其有着良好的处理效果。

4 结语

印染废水具有水量大、色度高、组分复杂等特点，是一种较难处理的工业废水。为了使其满足排放标准，多种生物接触氧化法的组合工艺得到了广泛的应用，但仍然存在处理成本高、废水回用率低的问题。当前，人们必须积极研发有效的污水处理方法，推行行之有效的水资源利用措施。印染企业要加强印染材料的研发，从源头上降低污染物的排放量。总之，印染废水生物处理技术取得了很大的进步，但随着印染行业的发展，新问题会不断出现，处理难度也会不断增加，今后应不断加强生物处理技术的研究和应用。