全生化工艺处理活性染料废水工程实例

2020-12-18孙庆国

印染助剂 2020年11期

孙庆国

（苏州健雄职业技术学院，江苏苏州 215400）

印染废水排放量大、污染物种类繁多，因此处理难度大、成本高。印染废水除了有大量残余的染料外，还有水洗下来的各种助剂、油剂、浆料、纤维杂质、酸、碱及无机盐等，具有污染物成分复杂、废水可生化性差别大、不同工艺段主要污染物种类不同的特点。随着国家对污染控制的逐步趋严，印染行业亟需探寻一条针对自身行业特色，高效、节能、经济、实用的污水处理方法［1-2］。

某企业针对不同的生产工艺，在每个车间均设置独立的集水池，污水处理采用初沉/水解酸化/好氧生化/终沉的组合工艺，又因污水处理量大而设置两条工艺路线、技术参数完全一致的污水处理系统。该废水处理工程于2018 年2 月开始土建施工，12 月开始设备安装，2019 年3 月竣工。车间的印染废水分为活性染料废水和其他染料（分散染料、阳离子染料、直接染料等）废水，系统运行数据表明，单独处理活性染料废水可实现全生化运行，污泥产量极少且费用经济实惠；而其他染料废水无法实现全生化运行，只有在初沉池、终沉池加药的情况下才能保证污水稳定处理至外排标准［3］。

1 工程概况

绍兴市某印染厂主营化纤布、棉布染色和印花加工，使用的染料品种主要为活性染料、分散染料、阳离子染料、直接染料等。该厂出租部分生产车间，因此各个生产车间均设置独立的集水池，企业总污水排放量为14 600 m3/d。应当地环保要求，企业投资建设了一套日处理15 000 m3印染废水的系统，该系统设置了两条工艺路线、技术参数完全一致的污水处理线，单条处理线日处理量达7 500 m3。污水系统设计进出水水质如表1 所示，企业各车间实际污水排放种类及水量如表2所示。

表1 系统设计进出水水质

表2 各生产车间产品及水质

2 工艺设计

2.1 工艺流程

该工程采用初沉池/水解池/中沉池/好氧池/二沉池/终沉池的组合工艺，设置2 套工艺相同、技术参数一致的废水处理系统，分别处理7 600 t/d 活性染料废水（1#车间、2#车间、5#车间）和7 000 t/d 其他染料废水（3#车间、4#车间），工艺流程如下：

2.2 主要处理单元

2.2.1 调节池

调节池（水质调节）2 座，地下式现浇混凝土结构，单座尺寸为25 m×25 m×5 m，有效水深为4.5 m，水力停留时间为9.0 h。调节池需根据液位控制提升泵的启停，设置投入式液位计2 套，污水需用水泵输送至初沉池，设置端吸离心泵及配套变频控制装置4台，2 用2 备，单台Q=330 m3/h、H=24 m、P=37 kW；考虑到调节池底部容易沉积淤泥，而池底定期曝气可替代年底人工清淤，故设置穿孔曝气装置2 套，污水流量计量有助于及时调整系统参数，设置电磁流量计2套，管径DN250。

2.2.2 初沉池

初沉池（平流式）2 座，地上式现浇混凝土结构，尺寸为10 m×45 m×5 m，有效水深为4.5 m，反应区停留时间为25 min，表面负荷为0.78 m3/(m2·h)。为保证沉淀池出水均匀分布，设置不锈钢出水堰2 套，用于沉淀池底部污泥汇集至污泥斗；设置平流式刮泥机2套，用于污泥斗排泥；设置排泥泵4 台，2 用2 备，单台Q=100 m3/h、H=20 m、P=7.5 kW。反应区视情况加药，可投加的絮凝剂为聚铁（PAFC），助凝剂为高分子（PAM），另需根据pH 投加液碱（NaOH），其中聚铁的投加量控制在1 600～1 800 mg/L，液碱的投加量控制在300～500 mg/L，高分子的投加量控制在3～5 mg/L；设置聚铁药剂存储PE 桶3 只，单只容积20 m3，用隔膜计量泵（2 用2 备，单台Q=946 L/h、P=0.75 kW）投加，设置液碱存储PE 桶2 只，单只容积20 m3，用隔膜计量泵（2 用2 备，单台Q=416 L/h、P=0.37 kW）投加，设置PAM 化药装置2 套，用隔膜计量泵（2 用2 备，单台Q=416 L/h、P=0.37 kW）投加。

2.2.3 水解酸化池

水解酸化池（推流式）8 座，地上式现浇混凝土结构，尺寸为5 m×40 m×8 m，有效水深为7.5 m，水力停留时间为19.2 h，用于水解池泥水搅拌。设置潜水搅拌机（型号500QJB-5.5-740/8P）16台，单台P=5.5 kW，组合填料为厌氧微生物生长载体，用于提高水解池的生物量，设置组合填料共计8 000 m3，填料的有效高度为5 m。

2.2.4 中沉池

中沉池（平流式）2 座，地上式现浇混凝土结构，尺寸为10 m×40 m×5 m，有效水深为4.5 m，表面负荷为0.78 m3/(m2·h)。为保证沉淀池出水均匀分布，设置不锈钢出水堰2 套，用于沉淀池底部污泥汇集至污泥斗；设置平流式刮泥机2 套，用于污泥斗内厌氧水解污泥回流至水解酸化池前端；设置排泥泵4 台，2 用2备，单台Q=200 m3/h、H=12 m、P=11 kW。

2.2.5 好氧池

好氧池（推流式）16 座，地上式现浇混凝土结构，尺寸为5 m×40 m×8 m，有效水深为7.5 m，水力停留时间为38.4 h。为使布气均匀、节能高效，设置型号为Φ260 的盘式曝气器4 696 套，单套曝气量Q=3 m3/h；为了给生化系统供氧，设置螺杆节能风机4 台，3 用1备，单台Q=3 500 m3/h、ΔP=98 kPa、P=110 kW。

2.2.6 二沉池

二沉池（平流式）2 座，半地上式现浇混凝土结构，尺寸为10 m×40 m×5 m，有效水深为4.5 m，表面负荷为0.78 m3/(m2·h)。为保证沉淀池出水均匀分布，设置不锈钢出水堰2 套，用于沉淀池底部污泥汇集至污泥斗；设置平流式刮泥机2 套，用于沉淀池污泥斗内好氧污泥回流至好氧池前端；设置排泥泵4台，2用2备，单台Q=300 m3/h、H=19 m、P=30 kW。

2.2.7 终沉池

终沉池（平流式）2 座，地上式现浇混凝土结构，尺寸为10 m×45 m×5 m，有效水深为4.5 m，反应区停留时间为25 min，表面负荷为0.78 m3/(m2·h)。为保证沉淀池出水均匀分布，设置不锈钢出水堰2 套，用于沉淀池底部污泥汇集至污泥斗；设置平流式刮泥机2套，用于污泥斗排泥；设置排泥泵4 台，2 用2 备，单台Q=100 m3/h、H=20 m、P=7.5 kW。反应区视情况加药，可投加的絮凝剂为聚合氯化铝（PAC），助凝剂为高分子（PAM），其中PAC 投加量控制在800～1 200 mg/L，高分子投加量控制在3～5 mg/L；药剂存储桶（PE 材质）2只，单只容积20 m3，用隔膜计量泵（2用2备，单台Q=656 L/h、P=0.55 kW）投加，设置PAM化药装置2套，用隔膜计量泵（2 用2 备，单台Q=416 L/h、P=0.37 kW）投加。

2.2.8 污泥池

污泥池（重力浓缩式）2 座，半地上式现浇混凝土结构，尺寸为4 m×10 m×8 m，有效水深为7.5 m。为将污泥池的浓缩污泥转料至调理池，设置污泥自吸泵2台，1 用1 备，单台Q=96 m3/h、H=14 m、P=7.5 kW，通过投加PAC、PAM 等污泥调理剂进行污泥浓缩调理，设置调理桶2 只，尺寸为Φ3.0 m×4.0 m；为将调理后的污泥压入板框压滤机进行固液分离，设置柱塞泵4台，单台Q=100 m3/h、额定压力2.0 MPa、P=22 kW；固液分离污泥委托有资质的单位处理，滤液回流至调节池，设置高压隔膜压滤机（翻板不锈钢）2 台，单台压滤面积为800 m2。

3 工程处理效果及分析

3.1 各单元处理效果

本工程采用生化、物化工艺，实际运行时可根据具体情况启用物化工艺。经过反复调试，最终确认活性染料废水可通过全生化工艺稳定达标，而其他染料废水必须经过物化辅助处理后才能达到设计要求。本工程自2019 年3 月完成调试工作至今，每天检测各个工艺段的各项水质指标，并统计其平均值。

由表3 可知，由于活性染料废水系统的初沉池、终沉池不投加絮凝剂，COD、色度、pH 变化不大；而水解池和好氧池对污染物降解至关重要，其中水解池去除了353 mg/L 的COD，好氧池去除了1 161 mg/L 的COD，生化系统（水解池+好氧池）直接去除的COD 达到了1 514 mg/L，占总污染物的87%［4］。其他染料废水必须在初沉池或终沉池投加絮凝剂、助凝剂去除污水中可生化性较差的不溶性胶体才能稳定达标。考虑到降低系统的运行成本，其他染料废水系统运行时选择在终沉池加药。统计发现，生化工艺段的水解酸化几乎无COD降解，好氧池去除的COD仅1 058 mg/L，生化系统直接去除的COD 仅1 131 mg/L，仅占总污染物的61%，而物化系统（终沉池）则去除了578 mg/L的COD，去除率高达84%。

表3 各单元的处理效果

3.2 水解池COD 去除效果

针对其他染料废水系统水解酸化COD 去除能力较差的情况，企业于2019 年3 月10 日至2019 年3 月25 日对水解处理系统接种菌种，以期提高水解效果（通过二沉池污泥回流至水解池实现），提取初沉池、中沉池数据绘制曲线图，结果如图1所示。

由图1 可看出，活性染料废水系统水解池COD去除效果较好，二沉池污泥回流至水解池后无明显现象；其他染料废水系统水解池COD 去除效果较差，而且自2019 年3 月10 日二沉池污泥回流至水解池开始，出现了中沉池出水COD 高于水解池进水COD（即初沉池出水COD）的反常现象。现场实际反馈情况：（1）其他染料废水系统的水解池填料上挂膜效果差；（2）自二沉池污泥回流开始，中沉池出水浊度迅速上升，中沉池水样经过长时间静置后上清液COD 可降低约80 mg/L。可能其他染料废水可生化性差（存在大量难降解有机物），抑制了厌氧微生物的生长挂膜，而二沉池污泥回流至水解池前端，由于无法有效地转化为水解细菌生长于填料上，最终活性污泥解絮导致污水浑浊，进而导致中沉池出水COD 异常波动，甚至高于初沉池。