纺织染料废水处理工程工艺探析 5页

106防洪排水城市道桥与防洪2015年4月第4期纺织染料废水处理工程工艺探析戴顺虔(上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司，上海市200092)摘要：鉴于某纺织工业污水厂水质特点和综合处理后的出水的水质及回用水要求，采用水解酸化一曝气氧化废水处理工艺和气浮一砂滤一碳滤回用水处理工艺。水解酸化一曝气氧化法T艺调试结果表明：出水COD为140～210mg／I，达到《污水综合排放标准))(GB8978—1996)国家二级标准；回用水通过气浮一石英砂过滤一活性炭过滤工艺，可以实现部分回用。关键词：纺织染料废水；_=f=程改造；丁程调试中图分类号：X703．1文献标志码：B文章编号：1009—7716(2015)04—0106—05表2改造前污水处理设施构筑物及设备一览表1废水水质概况某纺织公司从事织物面料织染和后整理加工，主要产品为牛津布、涤塔夫、春亚纺等多种纯涤纶织物，其生产废水主要来自于面料处理和印染过程中的煮练、漂白、染色等工序。该公司改造采用简单的混凝一沉淀工艺，进出水水质见表1所列。表1进出水水质指标一览表该厂主要使用分散染料，面料全部为涤纶材质，印染颜色丰富，70％为黑色染料。印染工艺前处理段使用大量液碱，pH高。面料染色时印染液pH呈中性，采用高温染色工艺。该厂所在地河水受污染严重，企业生产用水全部为经石英砂过滤处理后的河水，所以并未对企业生产产生影响，水质分析见表3所列。企业对2现状分析及工艺改造要求回用水水质情况以实际生产要求为准。企业预留约1600ITI土地，要求新建一座2000m3／d污水该厂实际生产过程中，其污水产生量最高为：处理站，执行《污水综合排放标准》二级标准。同时1800m3／d，平均为：1600m3／d。改造前采用混凝一为减少污水排放，提高污水回用率，要求建污水回沉淀T艺，流程见图1所示，构筑物及设备见表2用处理设施，回用率要求达到50％，回用水质标准所列。由于企业生产规模的扩大和生产工艺的改以企业实际生产用水要求为准。新建污水处理设变，改造前的污水处理设施已无法达到《污水综合施要求操作简单、稳定性强、运行成本低，并对出排放标准》fGB8978—1996)的二级排放要求。水水质进行监控。表3生产用水水质一览表原水一排放u—_曼_一竖流沉淀池l【．13工艺分析与设计污运—咽图1改造前污水处理"T-艺流程图3．1工艺设计分析收稿日期l2014一l2—24(1)根据企业产生的污水所作的分析，新建污作者简介：戴顺虔(1986一)，男，上海人，助理工程师，从事排水水处理工程如果采用全生化工艺需要较长的停留工程设计工作。n2015年4月第4期城市道桥与防洪防洪排水107FeSO、液碱、PAM时间，且土地面积有限，故采用物化一生化工艺。此外需充分利用原有的调节池和污水处理设施。(2)在企业生产过程中的炼煮环节需要使用污泥外运液碱导致原水pH较高，不利于后续处理，需要较大的调节池以调节水质变化[1]。排放口(3)污水处理后进行回用处理，在简单稳定的要求下宜采用物化法，设置混凝区和沉淀池，同时设置砂滤和碳滤以保证出水水质。将回用的沉淀池改成气浮池，保证处理效果。(4)企业生产使用分散染料，存在生化后水质颜色发红的问题，需要进行脱色处理。例：——污水管3．2工程设计⋯⋯⋯污泥管依据该厂的水质水量，单纯采用物化法难以图2改建后的工艺流程图满足达标处理的需要，同时考虑到要对处理后的4主要构筑物和设备及其作用水进行部分回用，以提高经济效益。为充分利用现有设施，提高土地利用率，将原先的污水处理设施该工程处理设施构筑物均为钢混结构，构筑全部改为调节池，使得调节池的容积达到560m，物尺寸及配置设备见表5所列。格栅沿用原有设施。除以上设施，其余污水处理设(1)调节池为原有污水处理设施改建，总容积施和污水回用设施新建。原有污水处理设计与新560m，有效容积480m。设计停留时间为4．15h。建设施之间因有生产车间相隔，故采用牵引施工通过原有提升泵提升至高点后，依靠重力和地埋方式相连，中间设置阀门。在新设计处设集水池以拖拉管流人新建污水处理设施。后设置冷却塔，降调节流量。低水温。依照该公司的实际情况，选用工艺成熟、运行(2)加药反应池采用机械搅拌，以缩减池子稳定的物化水解曝气氧化工艺l21、[3]，部分出水容积。初沉池采用辐流式沉淀池，表面负荷为经气浮脱色剂处理，再经过石英砂过滤一活性炭0．75m3／(in·h)。过滤实现回用。工艺中投加混凝剂，选择聚合硫酸(3)水解酸化池，曝气池和二沉池合建成综合铁、PAC、聚合硫酸铝铁、硫酸亚铁[4]进行比较，池。水解酸化池采用接触反应工艺，内设立体弹性PAC在实际使用中效果不佳，硫酸亚铁在多次实填料，同时使用潜水搅拌机，以提高接触率，设计践中发现对于印染废水有更好的去除效果，最后停留时间为12．5h。曝气池与水解酸化池采用相采用硫酸亚铁作为混凝剂。同的填料。曝气采用高溶解氧转化率的管式一体使用液碱对pH进行调节，采用计量泵加药，曝气器。配有两台变频风机，单台风机汽水比为从而避免了使用石灰所产生的占地大，污泥多等10：1，两台风机可同时启动运行。二沉池为辐流问题。混凝效果见表4所列，最终确定改造设计工式沉淀池，采用多斗重力排泥，设计表面负荷为艺流程如图2所示。0．75m3／(m·h)。(4)改建原污泥脱水设施，新建污泥脱水机房表4混凝剂效果一览表与污泥堆棚合建。采用履带式输送装置，减少占地。(5)气浮池原设计为斜板沉淀池，考虑到二沉出水COD、SS等个指标都已降低，二次加药后污泥较轻，沉淀差，表面负荷大，改为气浮池。同时使用脱色剂，去除水中色度。中间水池和回用水池都为蓄水池，为回用水的进一步处理和使用作设计。(6)气浮后的回用水依然存在ss、浊度、色度等有影响的污染物质。使用石英砂和活性炭予以过滤【5J，以提高水质。采用机械过滤的方式提高处理速度，减少占地。n108防洪排水城市道桥与防洪2015年4月第4期5调试及运行情况18001600初期调试(2013年12月21日至2014年11400月8E1)，将未经稀释的污水注入水解酸化池和曝1200●气生化池，测得CODcr≥1500mg／L，pH为12左誉1000右，NH3一N在11mg／L左右【1l。印染废水水温较8800600高．网0注入的时候达到20。C以上。投加袋装商品400菌种，厌氧(A)池15t，好氧(0)池25t，pH降至8．5200左右，曝气池控制DO在3～6mg／L。同时投加适量的面粉、尿素、磷肥保证营养供应。在菌种投加图3调试初期CODcr变化曲线图完成后闷曝3d，于2013年12月21El开始少量2014年1月31El再次调试，初期少量进水，进水，逐步增加水量，污泥全部回流到好氧(0)池。每日逐量增加至2月4Et设计进量。经过10d左至2014年1月5El全部进水，出水达标。通过观右，生化出水污泥量明显增加，风机由25Hz升至察好氧(0)池及其填料，发现水中污泥量极少，填50Hz，好氧(0)池填料上的生物膜初具规模，出料上未出现挂膜，证明微生物较少，出水还有进一水CODcr降至200mg／L以下，BOD5在10mg／L步的提升空间。厌氧(A)池进水pH≥8．5，出水发以下，填料挂膜完成。氧化池生物膜培养成熟后，黑pH为7．5～6．5，池内出现少量气泡产生，表明将回流污泥部分引人厌氧池，提高厌氧池的污泥有初步的水解作用。量。DO达到0．1mg／L以下。随着气温的升高，进水2014年1月9El开始没有进水，曝气继续运水温由25。c升至30。C以上，水解作用显著增行，溶解氧控制在DO≤6mg／L，投加少量营养物加。至3月底，水解出水实现了10％左右的CODcr质维持微生物的生存。调试初期各个池的出水去除率。这期间各个池的CODcr的变化趋势见图4CODcr变化见图3所示。所示，去除效率见图5所示。n2015年4月第4期城市道桥与防洪防洪排水109(O)池1号池填料生物膜几乎没有，2号池生物膜量较少。3号、4号池生物膜生长状况良好，CODcr降解主要依靠填料上的生物膜。在提高sV3o至25，MLSS达到2000mg／L以上时，生化池4个池中的填料上微生物普遍减少，发黑缺氧，同时微生物个体小，水中的微生物浓度并没有提高，剩余污泥处理量增加，出水没有提高的迹象。因此在容积负荷一定的情况下，悬浮污泥与生物膜存在竞争关系。6．2溶解氧图4第二次调试期间CODcr趋势曲线图印染废水多次调试的结果表明，好氧(O)池末端溶解氧适宜控制在2～4mL。较高的溶解氧有利于原生动物的生长繁殖。生化池1池长期处于DO≤0．5mg／L的缺氧状态，使得填料上几乎没有生物膜附着。生化2号、3号池中DO在0．5～1．5mL之间变化，生物膜生长良好，原生动物大量聚集，到生化3池末端，CODcr已经实现了生化去除率90％以上。生化4号池子在高溶解氧下运行，微生物个体大，出水清澈，在进水CODcr剧烈变化的图5第二次调试期间各个处理单CODcr去除效率变化曲线图时候，能保证出水质量。在3月中旬生化出水稳定后，开始进行回用实践中，停水后开一台风机(5OHz)，进水5h处理调试。由于生化后再物化污泥轻、沉降性不后开两台风机(50Hz+50Hz)，始终保证末端佳，将原先设计的斜板沉淀池改为气浮池，使用DO≥3mg／L，减少电能消耗的同时能实现高去除PAC作为混凝剂、TransfarTF一270B脱色剂，PAM率，同时对生物膜没有产生影响。作为助凝剂。SS、CODcr有很好的去除效果，但脱6．3水温色效果不佳，色度达到32倍，经过砂滤和碳滤后印染废水水温普遍较高。调试期在冬季，气温色度降低不明显。对回用处理后的水进行取样及0。C左右，连续进水水温能达到25。C以上。随着车间试生产，使用效果达到预期目的。正常运行各气温回升，水温进一步提高。较高的水温(≤37。C)单元的处理效果见表6所列。使得好氧(O)池较快地实现出水达标，厌氧(A)表6稳定运行后各段水质状况一览表池实现水解效果。随着水温超过38。C，生化系统依项目pH，『ms色度，倍然稳定，出水正常，污泥性状良好，沉淀速度快。冷调节池≥12l641~却塔未及时到位，在调试完成后运行时生化系统325～37O358—500500～10002s4O水温最高升至42。c，生化出水依然达标，但污泥沉初沉池出水7．5～9326～35082～1o130～60降速度减慢，污泥蓬松。在冷却塔安装到位正常使用后，采取提高进水pH，适量加大污泥排放，投加水解池出水7～8617U1352～37753～20830～80大粪的方式，在2个星期后丝状菌基本消除，污泥二沉池出水7～8140～2101025～5030～100性状恢复正常。回用处理7k670～110≤0．520～356．4水解污泥为提高厌氧(A)池(以下称A池)的水解效果，6调试问题及分析普遍采用的方式是提高A池的污泥量。初期投加6．1活性污泥与生物膜菌种后A池就出现了发黑发臭，池面冒气泡的现活性污泥量是指池水中区别于填料上的生物象。为提高污泥量，采取大量好氧(O)池剩余污泥膜的活性污泥含量。初期为提高好氧(O)池的挂回流至A池的措施。进行一段时间后A池发生出膜率，二沉池中的污泥全部回流至好氧(O)池。活水带泥，底部翻泥的现象。检测发现，A池水中污性污泥量逐步上升，当达到sv加=10时，剩余污泥泥含量达到了1．28EL，但填料上没有污泥的附着。为减少出水带泥对好氧(O)池的影响，停止剩回流入水解池，出水较为稳定。观察填料，好氧n110防洪排水城市道桥与防洪2015年4月第4期余污泥的回流。调整运行近10d后，A池出水带泥度达到60倍以上。即使使用脱色剂处理，颜色也的问题解决，填料上附着薄薄的一层黑色颗粒状只能降到32～25倍。同时受曝气影响大。在生化污泥，同时实现了对A池的CODcr去除率。出水溶解氧处于1mg／I左右时，色度低，只有30倍6．5碳氮比左右。当溶解氧达到6mg／L以上时，生化出水清对于A池出水的多次监测中发现，NH一N在澈，色度达到100倍以上，颜色红。经过脱色剂处10～12mg／L之间浮动，BOD5均值在350mg／L左理后，色度降至32倍，进入设有曝气的中间水池，右。以C(BOD)：N=100：5计算，每日1600m。的色度再次上升至60倍，通过活性炭吸附没有起到水量需要氮素28kg，实际水中的含有的氮素16kg效果。后将中间水池的曝气关闭，回用处理后的色(以NH一N=10mg／L计算)，需要外源投加氮素度恢复至32倍。12kg／d，即猪粪26kg／d(含氮量46％)。在调试初7经济性指标分析期每日投加猪粪25kg，至2014年1月513全部进水，好氧(O)池出水测定NH一N只有5．6mg／L该印染废水厂废水治理投资为5360元／t水；出水CODcr持续上升。调整猪粪投加至50kg／d并运行费用1．5元／t水。保持该量，出水CODcr下降至稳定。再次调试时通过查阅国内外文献，高浓度印染废水一般猪粪投加50kg／d不变，至调试完成好氧(O)池出投资金额大约为10000元／t水左右，厂区运行费水NH一N含量在10～15mg／L之间。以此计算，外用一般为1．5～2．0元／t水(包含厂区人员、电费、源氮素投加为23kg／a，剩余19．2kg／df以出水药剂费等)。由此可见该项目节约了投资，经济效NH一N-12mg／L计算)，实际利用氮素为3．8kg／d益显著。(猪粪8．26kg)，而C(BOD5)：N：100：3．36。8结论表明在微生物的不同生长阶段对氮素的需求存在差异，快速增长期的微生物繁殖快，需要氮素(1)该印染废水厂，经过改造出水COD在140～来合成细胞所需的蛋白质等细胞组成部分，消耗210mg／L基本到达《污水综合排放标准>(GB8978—量大。成熟期的微生物数量趋于稳定，氮素消耗量1996)国家二级标准，回用水质在70～110mg／【，到少，且主要满足其新陈代谢所需。达该企业要求同用水标准。6．6物化污泥(2)中小型印染企业普遍存在土地紧张的问污水处理前端采用硫酸亚铁作为混凝剂，题，在改建、新建污水处理设施时必须考虑企业现PAM为助凝剂，液碱调节pH。2014年2月27日有的可利用土地面积，尽可能利用现有构筑物以A池出水携带少量污泥，使得污泥流出进入好氧此来进行设计，实现土地的集约化利用。(O)池，好氧(O)池泡沫增多由正常时期的乳白色(3)该厂涤纶面料印染废水可生化性差、水变为褐色，大量物化污泥附着于泡沫表面，SV∞由质变化大，直接生化处理难以达标。采用前端物20最高升至30时消泡困难，消泡剂、高压水枪均化的处理工艺在降低CODcr、SS等污染物的同时失效。采取减少供气量，出水DO维持在2—3mg／L，可缓和水质变化对生化的冲击，同时促进生化的加大污泥排放等方式，至3月3日，泡沫基本控B／C。制。在3月4日投加10t大粪，消泡效果明显，(4)采用气浮一砂滤一碳滤的废水回用工艺泡沫中的物化污泥进入水中，通过排泥的方式脱具有很好的稳定性和可靠性，对于生产用水要求离生化系统，至3月7日，好氧(O)池基本恢复不高的纺织印染企业具有实用性和经济性。至事故前水平。这期问依然正常进水，好氧(O)池出水在3参考文献⋯陈前荣，陈敏．王开林．水解酸化一接触氧化一微电解一MBR—RO月3日达到最高值358mg／L后下降。好氧(O)池深度处理印染废水回用技术⋯．工业水处理，2009，(o4)：84—86．填料上的生物膜数量略有减少，水中的悬浮污泥『2]毕东苏，等．水解／泥膜／混凝气浮处理印染废7J＼[JI．中国给水排始终保持着良好的吸附和沉降能力，表明曝气法水，2004，(O2)：81—83．有很好的抗冲击、抗负荷能力。[3】运长龙，魂春飞．印染废水生物处理方法⋯．辽宁化T，2013，(07)：42—47．6_7脱色[4]祁佩时，李欣，程树辉．水解一混凝一复合生物池下艺处理印印染废水普遍存在色度大的问题，在实际调染废水的工程应用lJ1．给水排水，2003，(O3)：44—47．试中发现，使用黑色分散染料存在难脱色的问题。[5】王安，等．生物活性炭技术在印染废水深度处理中的应用研究⋯该厂生产废水在生化处理后显淡红色、粉红色，色安徽农业科学，2013，41(16)：7302—7303，7318．