臭氧-BAF组合工艺用于印染废水深度处理实验的探讨

田海涛，詹天成，丁 静，谢 未，陈董根

(绍兴柯桥兴滨水质检测有限公司，浙江 绍兴 312073)

纺织印染废水成分非常复杂，有机物含量高、水质变化大，是国内比较难处理的工业废水之一。当前国内印染废水处理方法主要以物理法、化学法和生物法为主[1]。近年来由于印染行业科技的进步，印染废水中出现了PVA 材料、新型助剂等成分，难以通过生物降解作用去除，降低了印染废水的生化性，加大了印染废水的处理难度，对传统的印染废水处理技术提出了新的挑战。因此探索出更加稳定高效的印染废水处理技术成为解决当前行业难题的关键[2]。

污水厂位于印染企业集聚区，所处理污水大多为周边纺织印染企业所排废水。公司深度处理工程采用二沉池→气浮池→活性炭滤池工艺，日处理水量高达10万吨，出水水质达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)直接排放要求(CODCr≤80mg/L)。近期应相关部门要求执行《浙江省经信委环发(2012)60号文》，设计出水水质需提标到CODCr≤60mg/L。

臭氧氧化技术能够把大分子发色基团分解成小分子，而且还有消毒，去除颜色，防污垢、提高废水可生化性等优点[3]，因而在工业废水处理中的应用是非常广的。BAF具有生物氧化降解的作用，而且还有过滤功能，经过BAF处理后出水水质较高。为保证最终出水CODCr稳定在60mg/L以下，我们考虑在其原有工艺流程的基础上增加“臭氧-BAF组合工艺”技术，为了验证并优化该废水生物处理工艺技术的可行性，增设中试试验项目。

1 设计进出水水质

该中试系统设计水量36m3/d，设计进水为气浮池处理后的出水，处理目标是保证经过臭氧-BAF工艺后，最终出水CODCr≤60mg/L，色度≤10倍，SS≤10mg/L。

表1 设计进出水水质

2 处理工艺

2.1 工艺流程

臭氧-BAF组合工艺如图1所示。提升泵将气浮出水抽送至臭氧氧化塔，经过臭氧氧化后，出水泵入BAF进行深度处理，最后经过BAF高位出水堰自流入清水池，收集BAF出水并测定相关指标，清水池出水经由活性炭滤池过滤后直接排放，运行一定周期后，利用清水池储存的水对BAF生物填料层进行反冲洗，反冲洗废水排放至生化段进行循环处理利用。

图1 臭氧-BAF工艺流程

2.2 主要构筑物及设计参数

主要构筑物及设计参数见表2。

表2 主要构筑物及设计参数

2.3 主要工艺参数

设计进水流量1.5m3/h，臭氧氧化塔无填料，有效容积0.88 m3；BAF卵石高度0.5m，陶粒装填高度2.5m，装填量3 m3，孔隙率0.5，单池有效容积1.5m3，表面水力负荷约为1.2 m3/(m2·h)，气水比为3∶1；清水池有效池容2.4 m3。

2.4 分析方法

采用标准方法对中试实验中需要分析的水质指标进行检测[4]，主要有：pH、SS、色度、CODCr，用碘量法测定臭氧的浓度。具体分析方法见表3。

表3 主要分析项目及方法

3 调试与运行效果分析

3.1 挂摸启动

曝气生物滤池采用接种挂膜和自然挂膜结合的方法进行挂膜启动，中试实验接种氧化沟内排放的剩余污泥，接种污泥100L，投泥量按有效容积的5%左右投加。挂膜分为两阶段进行：第一阶段闷曝阶段；按照C∶N∶P=100∶5∶1的质量加入淀粉、碳酸氢铵、磷酸二氢钾配比的营养液，加入营养液后连续曝气4天，使污泥恢复良好的活性并有效增值，闷曝期间观察滤料表面微生物生长情况；第二阶段自然挂膜启动阶段，流速为0.5m3/h，水力停留时间为3h，温度在15～30℃，气水比为3∶1，连续运行15天，每天检测进出水的CODCr并计算去除率如图2所示。

图2 BAF挂膜阶段的CODCr去除情况

图2可以看出，陶粒表面逐渐出现灰褐色生物膜，CODCr去除效果也趋于稳定，CODCr去除率稳定在22%，出水CODCr大约为100 mg/L，取BAF出水用显微镜进行观测，可以看到明显的菌胶团及轮虫等微生物，挂膜初步完成，可进入调试优化试验阶段。

3.2 调试运行

3.2.1 臭氧投加量对CODCr去除率的影响

调试期间首先控制BAF停留时间2.5h不变，逐渐增大臭氧投加量，使臭氧-BAF组合工艺在不同的臭氧浓度下各稳定运行3d，每天监测中试系统进出水的CODCr并计算去除率，根据5d的平均值确定臭氧BAF组合工艺的最佳臭氧投加量，对比效果如图3所示。

由图3可以看出：随臭氧投加量的增加，废水CODCr去除率均逐渐增加，出水CODCr逐渐减少；臭氧投加100 mg/L 后，继续增加臭氧量，废水的 CODCr去除率增加幅度减小，大约77%，出水CODCr基本趋于稳定，大约35 mg/L，化。分析原因臭氧具有非常强的氧化性，能够水中的难降解有机物、大分子有机物和不饱和化合物等物质氧化成臭氧化物，一些有机物完全被氧化成CO2和H2O，另一部分不太容易降解的大分子有机物可以转化成易于生物降解的小分子有机物，从而达到去除 CODCr的效果[5]。但随着投加量的增加，水中不饱和有机物全部被臭氧氧化，臭氧投加量对 CODCr的降解没有明显的影响[6]。因此综合考虑处理效果和处理成本，本实验最佳臭氧投加量在100 mg/L。

图3 臭氧投加量对CODCr去除率的影响

3.2.2 BAF停留时间对CODCr去除率的影响

控制臭氧投加量100 mg/L不变，逐步增加 BAF 停留时间，使臭氧-BAF组合工艺在不同的BAF停留时间下各稳定运行3d，每天监测中试系统进出水的CODCr并计算去除率，根据3d的平均值确定臭氧BAF组合工艺的最佳BAF停留时间，对比效果如图4所示。

图4 BAF 停留时间对 CODCr去除率的影响

由图4可以看出：废水在BAF停留时间越久，CODCr去除率越大，停留时间在2.5 h后，继续停留时间继续延长，CODCr去除率增加幅度减小，大约75%，出水CODCr趋于稳定，综合考虑处理效果和处理成本，本实验最佳 BAF 停留时间在 2.5 h。

3.2.3 反冲洗周期对CODCr去除效果的影响

中试系统运行期间，由于系统超负荷运行时间过长、BAF 未及时进行反冲洗导致效果下降，并带出少量生物絮体，使得部分指标略超出设计值[7]。如某日进水CODCr为122mg /L，出水CODCr为62mg /L、色度为12倍、SS 为14mg /L，为保持系统稳定运行，考虑BAF进行反冲洗[8]。控制臭氧投加量100 mg/L不变， BAF 停留时间2.5h不变，使臭氧-BAF组合工艺在不同的BAF反洗周期内运行，每天监测中试系统进出水的CODCr并计算去除率，根据反冲洗周期内数据的平均值确定最佳反洗周期，对比效果如图5所示。

图5 BAF 反冲洗周期对 CODCr去除率的影响

BAF长时间超负荷运行会对生物膜造成一定负面影响，甚至会缩短反洗周期。因此我们不但要保证进水水质在设计要求范围内，还要隔段时间对BAF进反冲洗。运行结果表明，BAF 的反洗周期为两周时，能取得最佳处理效果。

3.3 稳定性运行分析

臭氧-BAF中试系统经过两个多月的优化调试，根据调试期间的优化最佳参数，控制臭氧投加量100 mg/L不变，BAF 停留时间2.5h不变，臭氧-BAF组合工艺进行60d的稳定运行，工艺流程为气浮池出水-臭氧氧化-BAF生物降解-清水池-出水，每天检测中试系统进出水的CODCr、SS和色度，分析中试系统对各污染物指标的去除效果，CODCr去除效果如图6所示，进出水SS和色度如图7所示。

图6 稳定运行阶段的CODCr去除情况

图7 稳定运行阶段进出水的SS和色度去除情况

由图6、图7 可以看出，在设计条件下，经过两个月的运行，中试系统出水水质稳定，满足设计要求，出水CODCr≤40mg/L， SS≤10mg/L，色度≤10，臭氧-BAF组合工艺对CODCr、SS、色度的平均去除率达到75%、60%、77%。

4 出现的问题及其改进措施

若臭氧-BAF未及时进行反冲洗，会导致出水CODCr、SS和色度超标，因此需要通过反冲洗、加大臭氧投加量等措施来解决。

运行过程中我们发现臭氧出水的溶解氧浓度是能满足BAF的好氧需求的，因而可适当优化BAF池的曝气量，降低风机用电使用量，从而减少运行成本。

运行过程中发现臭氧 BAF易滋生藻类，会导致出水水质不达标，因此可对BAF加盖处理，防止太阳光的照射，防止藻类生长[9]。

为应对因中试系统进水水质异常而导致出水水质不达标的情况，可新增 CODCr在线监测仪来调整出水的流向，当出水未达标时，切换至生化段再行处理，但是根本措施依然是优化处理工艺，控制进水水质，不断加强废水处理流程的运行管理[3]。

臭氧受热非常容易分解，因此一定要做好室外臭氧管道的隔热保温工作，防止管道因太阳暴晒然后升温分解。

臭氧具有非常强的腐蚀性，因此其管件建议选用含铬 25% 以上的不锈钢产品，阀门及法兰密封件应该使用聚四氟乙烯材质产品[3]。。

5 结论

采用“臭氧+BAF”基本工艺流程处理气浮池出水，经过运行实践证明：:该工艺对于印染废水有较好的处理效果，处理效果稳定，臭氧投加浓度、BAF 停留时间以及ABF反冲洗周期对处理效果有很大影响，当臭氧投加浓度为100 mg/L时，BAF停留时间2.5h，BAF反洗周期两周一次时，该处理工艺具有最佳运行效能，此时出水满足设计要求，COD≤40 mg /L、色度≤10倍、SS≤10 mg /L。