“混凝沉淀+水解酸化+预曝气/好氧+脱色”工艺处理革基布生产废水工程实例

2019-12-04管国华徐忠娟

印染助剂 2019年10期

管国华，徐忠娟

（1.江苏省高港中等专业学校化工系，江苏泰州 225324；2.扬州工业职业技术学院化学工程学院，江苏扬州 225127）

湖北某革基布生产企业位于重点工业园区，主要生产、销售革基布、针织布、弹力革基布、无纺布、服装面料；同时也生产PU 革、纺织品、纺织原料、化工原料及产品等，产品销往全国多个省市，需求日趋增加，企业生存竞争能力日益增强。革基布生产需要大量用水，平均每万米革基布用水量约90 t，同时在加工过程中大量使用染料、化学浆料和大分子质量化学助剂等，产生的废水具有水量大、污染物含量高、碱性强、色度高等特点[1]，若不经处理直接排放，将对周围环境造成严重的破坏。本文简要介绍了该类型废水的成功处理案例。

1 工程概况

根据该企业提供的生产工艺及水质资料，厂区污水主要包括各生产车间排放的生产废水以及员工办公、生活区产生的少量污水；统一收集后，排入企业污水处理站进行处理。污水处理总设计规模为1 000 m3/d，处理后出水水质须达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》表4 中的一级标准，然后就近排入收纳水体。具体设计的进水和出水水质指标见表1。

表1 污水处理厂设计进水和出水水质指标

2 工艺流程

工业废水主要来源于染色、退浆及煮炼车间排放的生产废水。染色废水中含有残余染料、助剂、表面活性剂和微量有毒物质，废水温度高、色泽深，一般偏碱性，悬浮物较少，BOD5/CODCr（B/C值）较低，可生化性较差。

退浆是根据所用浆料不同采用酸化法或者酶分解法使织物上的浆料分解成水溶物；废水量较少，但是污染严重，污染物量约占总量的1/2。废水中含有各种坯布退下的浆料、浆料分解物、纤维、酸、碱和酶等污染物；废水呈碱性，略带黄色；CODCr和BOD5相当高；可生物降解性随浆料的不同而不同，淀粉浆料的BOD5/CODCr=0.3～0.5，化学浆料（例如PVA）的BOD5/CODCr=0.1 左右，因此浆料的使用对印染废水的可生化性有较大的影响。

煮炼是用热碱及表面活性剂在高温、碱性条件下对棉纤维进行处理，去除纤维中所含的油脂、果胶、棉蜡质等杂质；煮炼废水量大，水温高；废水呈褐色，含有碱及部分短纤维，CODCr、BOD5值均较高，污染较为严重。

针对废水中短绒、杂质及水质变化大的特点，采用“格栅/调节池（池内设斜筛）+混凝沉淀”工艺，过滤、均质、反应、沉淀去除废水中大部分的杂质及短绒，并降低废水色度；针对废水可生化性差和含有毒性污染物的特点，采用“水解酸化+生物氧化”工艺，可将大分子难降解有机物分解为小分子有机物，提高废水可生化性[2]，同时兼顾降低或消除废水生物抑制性，再通过好氧工艺去除废水中绝大部分的有机污染物；在二级处理工艺的基础上，最后采用次氯酸钠氧化工艺，进一步降低废水中的色度以及有机物，保证最终出水达标。工艺流程如下：

生产废水先经过格栅、斜筛去除短绒及较大颗粒的悬浮物，自流入调节池进行均质、均量调节；废水由泵提升至絮凝反应池，通过投加硫酸调节pH 至中性，然后加入硫酸亚铁、PAM，通过絮凝反应生成矾花；絮凝反应池出水自流入初沉池进行泥水分离，去除水中的悬浮物、硫化物及一部分不可溶的有机污染物；初沉池出水自流入中间集水池后由泵提升至水解酸化池，采用脉冲布水器进行布水搅拌；水解酸化池出水自流入预曝气系统，去除废水中的还原性硫后进入好氧系统；好氧处理系统采用完全混合与推流式相结合，提高系统的有机物去除率。好氧池由罗茨鼓风机供给空气，并通过提升式微孔曝气管布气。好氧池出水进入二沉池进行固液分离，二沉池出水再进入脱色池，投加漂水去除水中的色度，脱色池出水达标排放。初沉池产生的物化污泥排至污泥浓缩池，二沉池污泥部分回流至好氧池补充微生物，剩余污泥排往污泥浓缩池与物化污泥一起进行浓缩。浓缩后的污泥通过厢式压滤机进行脱水处理，压滤污泥含水率小于等于80%后进行外运处置。

3 工艺设计

3.1 格栅/调节池

收集车间工业废水和厂区生活污水，通过格栅去除大颗粒漂浮物，调节水量，均和水质。设计尺寸为15.0 m×8.0 m×5.0 m，停留时间为8.1 h。前端设置反捞式细格栅，栅隙5 mm，调节池内设斜筛，去除短绒及较大颗粒的悬浮物，出水用泵提升至后续处理单元。本单元设置1 台细格栅（栅隙5 mm）、1 套斜筛（60目）、两台提升泵（1用1备）和1台超声波液位计。

3.2 混凝沉淀池

设计尺寸为12.0 m×5.0 m×4.0 m，混凝池停留时间为10 min，絮凝池停留时间为30 min，沉淀池采用平流沉淀，沉淀区表面负荷为1.28 m3/(m2·h)。前端设置加酸装置，设计浓硫酸（98%）投加量为200 mg/L。本单元设置1套加酸装置、1套桨叶式搅拌机、两台框式搅拌机、1台行车式虹吸泥机和1台在线pH 计。

3.3 中间集水池

设计尺寸为5.0 m×3.0 m×4.0 m，停留时间为1 h。本单元设置两台提升泵（1用1备）和1台超声波液位计。

3.4 水解酸化池

水解酸化系统可高效解决革基布废水中大分子有机物较多，生化性较差，某些染料对好氧微生物冲击较大，直接进行好氧生化效果不理想等问题。增设水解酸化工段可有效提高废水可生化性，降低生物抑制性，对后续好氧处理极为有利[3]。单孔服务面积为1.5 m2，设计尺寸为15.0 m×10.0 m×6.5 m，停留时间为20.0 h，有效水深为6.0 m，增加内回流，上升流速为1.0 m/h。本单元设置1 套脉冲布水器和1 套点对点布水系统。

3.5 预曝气池

水解酸化在厌氧还原条件下可将一部分含硫物质还原成S2-，生成H2S 等硫化物，若直接进入好氧池，会对好氧污泥系统造成一定影响，通过增设预曝气池，可将该部分硫化物氧化成硫酸盐，避免对好氧系统产生影响[4]，能有效实现废水中难降解有机物的去除，且运行效果稳定。

将水解酸化系统产生的H2S 及S2-进行吹脱及氧化，减少进入好氧系统的还原性硫化物，避免好氧系统发生污泥膨胀，设计尺寸为5.5 m×5.0 m×4.5 m，停留时间为2.5 h，气水比为6∶1，与好氧池共用曝气鼓风系统。本单元设置40套微孔曝气管。

3.6 好氧池

好氧池采用活性污泥法，设计尺寸为40.0 m×5.0 m×4.5 m，停留时间为17.9 h，污泥质量浓度为3 500 mg/L，污泥回流比为100%，气水比为20∶1，污泥负荷为0.26 kg BOD/(kgMLSS·d)，采用管式微孔曝气器，通气量为6 m3/(m·h)。本单元设置140 套微孔曝气管和1台在线DO 仪。

3.7 二沉池

二沉池采用平流沉淀池，设计尺寸为15.0 m×5.5 m×4.0 m（含泥槽），表面负荷为0.77 m3/(m2·h)。本单元设置1 套行车式虹吸泥机和两台污泥回流泵（1 用1备）。

3.8 脱色池

通过投加次氯酸钠对废水中残留的CODCr及色度进行氧化去除。设计尺寸为15.0 m×1.5 m×2.5 m，停留时间为51 min，次氯酸钠投加量为100 mg/L。本单元设置1套次氯酸钠加药系统。

4 运行情况及处理效果

本系统2016 年上半年投入调试运行，实际进水量约为800 m3/d，达到80%设计负荷。为降低运行费用，根据来水pH 情况调节加酸装置的加药量，直接在偏碱性条件下进行混凝沉淀反应，出水直接进入后续的水解酸化和好氧系统，污水站出水色度、硫化物以及悬浮物等指标能够稳定达标，色度维持在40倍，出水COD 一直维持在75 mg/L 左右，稳定达标。各单元处理结果见表2。

表2 污水进出水水质指标

在实际调试运行过程中，当混凝沉淀池不调酸时，在强碱性条件下进行絮凝和脱色反应效果较好。废水在水解酸化池内通过微生物作用对有机染料和色素进行开环断链分解，降低部分色度，出水pH 降低，但在好氧池前端pH 依然高达9.0 以上，对好氧微生物的正常生长产生了抑制作用，导致好氧系统处理效果欠佳。要解决这个问题，需及时开启前端加酸装置，将混凝反应池出水pH 调至小于等于10，再经过混凝沉淀池和水解酸化段pH 降低，进入好氧系统的废水pH 为8.0～8.5，对于好氧微生物正常繁殖不会产生影响，同时也节约了用酸量。经过上述调整，本系统出水达到排放要求，系统正式运行3 年多来一直稳定达标。