气浮-水解酸化-好氧工艺处理印染废水工程实例

吴叶， 罗智江

（1.杭州达京环保科技有限公司， 杭州 311200； 2.浙江海拓环境技术有限公司， 杭州 310051）

1 工程概况

江苏省某印染厂主要经营各种针织布及服装辅料的生产、 整理加工等， 产生的废水主要来自退浆、 煮炼、 漂白、 染色、 印花及后续整理等生产工艺［1-2］， 因其使用了较多不同种类的染料助剂如表面活性剂、 脱色剂、 纯碱、 烧碱、 双氧水、 元明粉等， 排放的废水呈强碱性， COD、 SS 较高， 可生化性较差［3-5］。

厂区原有一套较为简单的废水处理设施， 废水经过加药、 气浮、 沉淀处理后纳管外排。 为满足废水减排要求和后续回用的膜进水水质要求， 现新建1 套2 600 m3／d 的废水处理系统， 采用气浮-水解酸化-好氧生化处理工艺， 将废水处理至满足GB 4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》中表2 的间接排放限值要求。

2 设计进出水水质

该工程的设计规模为2 600 m3／d。 设计进水水质依据现有调节池检测数据得到， 因现有调节池池容较小， 水质波动变化较大， 进水COD 等指标按照较高检测值来设计。 设计排放水质按照GB 4287—2012 中表2 的间接排放限值来执行。 设计进出水水质见表1。 由于进水氨氮、 TN、 碱度、 钙离子、 镁离子、 油脂类、 电导率均不超过标准排放限值， 故不作为本次工艺设计考虑指标。

表1 设计进出水水质Tab. 1 Design influent and effluent water quality

3 处理工艺

结合该印染厂生产废水pH 值高、 温度高、 悬浮物和有机污染物含量高等特点， 针对性选择了格栅截留和冷却作为预处理系统， 并以气浮去除悬浮物， 水解酸化-好氧作为主体工艺进行处理。 新建废水处理工艺如图1 所示。

图1 废水处理工艺流程Fig. 1 Process flow of wastewater treatment

废水经厂区管网收集后流入格栅渠， 水中碎布、悬浮物质等大颗粒（块）杂质被阻拦， 减少水泵等设备的堵塞和磨损。 格栅出水自流入调节池， 池内水温较高（40 ～60 ℃）， 经水泵提升至冷却塔， 出水温度降至35 ℃后进入主体处理工艺。 为及时反映温度变化， 冷却塔进出水管道上均装有温度传感器。

经冷却后的废水进入气浮池， 并投加聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM）， 利用其吸附架桥等机理［6］， 聚集水中分散的悬浮粒子和胶体粒子， 加大颗粒的密度和质量， 使得出水澄清， 不跑泥； 并通过控制pH 值自动加药系统， 调节气浮进水pH值为6.0 ～7.0。 气浮池中引入大量微气泡， 形成水、 气和固的三相混合体， 在界面张力、 气泡上浮力和静水压力差［7］等多种力共同作用下， 促进微气泡粘附在细小悬浮物上， 因粘合体密度小于水形成浮渣， 浮渣由撇渣机收集排入污泥池， 从而去除部分不溶性有机物， 其中COD 去除率可达50% 以上， 清水流入水解酸化池。

在兼性和严格厌氧的水解菌作用下， 水解酸化池内大分子和难降解的污染物水解成小分子物质，提高废水可生化性。 在潜水搅拌机的混合作用下，悬浮状污泥随水流入好氧池。 好氧池内装有可提升式微孔管式曝气器， 以方便后期检修维护。 向池内鼓入充足的氧气， 维持溶解氧质量浓度在3.0 mg／L， 提供好氧菌适宜的生存环境。 同时， 为了保持微生物生存所必需的营养物质， 根据实际进水COD 浓度分别投加适量葡萄糖、 尿素及磷酸盐。

好氧池出水经过进水配水槽和导流墙的双重配水均匀流入二沉池， 进行泥水分离后， 污泥由泵抽至污泥池， 部分回流至水解酸化池。 为增强沉降效果， 防止污泥堆积， 在泥斗内部设置不锈钢环形穿孔曝气管。 二沉池上层清液由出水堰槽自流进入中间水池， 并由泵提升至外排池达标排放或至后续膜处理单元进行回用处理。 该生化单元对COD 的去除效率高达85%左右。

气浮浮渣和生化污泥进入污泥浓缩池， 出泥含水率为98% 左右， 再由排泥泵泵入板框式压滤机脱水， 滤液回调节池再处理， 泥饼外运。

4 处理单元及设计参数

（1） 机械格栅。 进水渠尺寸为20.00 m × 1.70 m × 1.00 m， 内 设 回 转 式 机 械 格 栅1 台， 型 号GSHZ-500×1000×8， 耙齿间隙为8 mm， 安装倾角为75°。

（2） 调节池。 利旧， 1 座， 地下式钢砼结构，尺寸为9.00 m×8.50 m×2.70 m， 有效水深为2.35 m， 有效池容为180 m3， 水力停留时间仅为1.7 h，这是造成水质波动较大的主要原因。 引水罐1 个，尺寸为φ 0.8 m×1.0 m， 材质为SS304 不锈钢； 污水提升泵2 台， 1 用1 备， Q ＝150 m3／h， H ＝32 m，N ＝22 kW； 设5 m 长投入式浮球液位计1 套。

（3） 冷却塔。 方形逆流式冷却塔1 座， 面板材质为玻璃钢， 外形尺寸为3.95 m×3.95 m×5.12 m，处理能力为200 m3／h。 配有双金属温度计2 只， 型号MIK-WSS-411， 管道式安装； 电磁流量计1 台，型号为LDG-MIK-DN150。

（4） 气浮池。 气浮前段设混凝反应罐1 个， 尺寸为φ 0.8 m×4.5 m， 材质为碳钢防腐。 气浮池为MST-6 型浅层离子气浮池， 处理能力为3 600 m3／d， 池体直径为6 m， 池深为0.8 m， 水力停留时间为9 min。 配套0.36 m3／min 空压机1 台、 50 m3／h 溶气泵1 台； PAC 卸料装置、 加药装置各1 套， 包括卸料泵、 加药泵、 卸料桶和储药桶； PAM 自动泡药机1 套， 配药能力1 500 L／h。

（5） 水解酸化池。 1 座， 地上全封闭式钢砼结构， 分成4 格， 总尺寸为36.30 m×7.20 m×7.00 m，有效水深为6.50 m， 总停留时间为15.7 h， MLSS 质量浓度为3 000 mg／L， 污泥负荷为0.16 kg［CODCr］／（kg［MLSS］·d）。 每格池内均设置1 台功率3.0 kW的潜水搅拌机。 池末端设置宽0.4 m， 高0.4 m 的条状出水堰槽。

（6） 好氧池。 1 座， 钢砼结构， 分为8 格， 池形为不规则状， 有效总池容为3 370 m3， 水力停留时间为31.2 h， MLSS 质量浓度为3 000 mg／L， 容积负荷为0.54 kg［COD］／（m3·d）。 配置罗茨鼓风机1套， Q ＝46.02 m3／min， P ＝73.5 kPa， N ＝90 kW； 可提升式微孔曝气器若干， 尺寸为φ 65 mm×1 000 mm， 2 根为1 套； 风机主管装有一体式涡街流量计， 型号LUGB-MIK-DN300。

（7） 二沉池。 1 座， 钢砼结构， 尺寸为21.40 m×7.35 m×7.00 m， 表面负荷为0.69 m3／（m2·h），污泥回流比为100%。 池子进水端设置配水堰和高2.5 m 的配水挡墙， 出水端设回字形出水槽； 池子底部设2 排污泥斗， 每排5 个， 每个泥斗斗高3.2 m， 其斜坡与地平夹角呈60°。 配备污泥回流泵2台， 1 用1 备， Q ＝100 m3／h， H ＝15 m， N ＝7.5 kW；一体式电磁流量计1 台， 型号LDG-MIK-DN150。

5 系统运行分析

该生化处理系统于2019 年7 月开始进入正式调试阶段， 目前进水水质水量均在设计范围之内，系统运行稳定， 出水状况良好， 各项指标满足GB 4287—2012 中表2 的间接排放要求， 达标排放。近2 个月来的平均出水水质指标监测数据见表2。

表2 系统出水指标运行监测数据Tab. 2 Monitoring data of effluent water quality

（1） 厂区实际处理废水量基本维持在2 000 ～2 400 m3／d。 由于工艺前段受水质波动影响较大，废水在经气浮处理后， COD 去除率为45%～60%；经后期生化处理后， 二沉出水的COD 总去除率稳定在85%～95%。

（2） 系统运行期间， 根据水质水量变化， 控制鼓风机的曝气量， 好氧池内溶解氧质量浓度保持在（3.0 ± 0.5） mg／L； 运行初期SV30为5% ～7%， 目前达到9%～12%， 反映出污泥沉降性能良好， 可通过SV30值的大小控制二沉池的排泥。

（3） 整个系统使用药剂包括碳源（葡萄糖）、PAC、 PAM、 磷酸二氢钾等， 其中固体PAC 投加量为350 ～450 mg／L。

6 投资及运行费用分析

该项目前期设备投资（不包括土建部分）费用为195 万元。

运行期间主要费用包括药剂费、 电费和人工费。 其中药剂费为1.70 元／t［水］； 电能主要消耗在一些较大型的设备如各类水泵、 污泥泵、 风机、 冷却塔、 压滤机等， 共计0.9 元／t［水］； 人工费用为0.29 元／t［水］。 总计运行成本为2.89 元／t［水］。

7 结语

采用冷却塔预处理降温、 气浮-水解酸化-好氧生化组合工艺处理印染废水， 污染物可得到有效去除。 目前， 现场出水水温适宜（35 ℃左右）， pH值为中性， 电导率在1 400 μS／cm 以内， COD 质量浓度小于100 mg／L， SS、 色度、 氨氮等指标出水稳定， 均已达到GB 4287—2012 排放要求。

整套生化废水处理系统配备PLC 自控程序，系统可操作性和便捷服务性能得到增强， 工作量大大减少， 站内人员管理轻松简便。