物化+三級生化法處理漿染廠生產廢水

廣州市某漿染廠主要產品為牛仔布，生產過程分染紗、織造兩大工序。該廠的生產廢水主要在漿染生產過程中產生，生產過程中主要使用靛藍、硫化黑染料。外排的生產廢水中含有大量的懸浮態和膠體態有機染料及殘堿，具有色度高、可生化性差等特點。針對這類生產廢水的特征，設計采用先經混凝沉淀，使大部分染料和助劑得以絮凝，然后再經三級生化處理，利用高度馴化的特種微生物去除有機物。該工藝具有處理負荷高、耐沖擊、出水穩定等特點，在實際應用中取得了理想的效果。

1 廢水水質水量及排放標準

　　1.1 廢水水量

　　設計廢水水量：800m3/d。

　　1.2 廢水水質

　　根據現場多次取樣監測結果廢水水質見表1。

表1 生產廢水進水水質
 
項目
 ρ(BOD5)/(mg·L-1)
 ρ(CODcr)/(mg·L-1)
 ρ(SS)/(mg·L-1)
 色度/倍
 
廢水水質
 800
 3500
 500
 12000
 
 

　　1.3 廢水排放標準

　　廢水處理后要求達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）和廣東省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）中一級排放標準，具體指標見表2。

表2 廢水排放標準
 
項目
 ρ(BOD5)/(mg·L-1)
 ρ(CODcr)/(mg·L-1)
 ρ(SS)/(mg·L-1)
 色度/倍
 
排放標準
 ≤20
 ≤100
 ≤60
 ≤50
 
 

2 廢水處理工藝流程及主要設計參數

        2.1 廢水處理工藝流程

　　廢水處理工藝流程見圖1。

        2.2 工藝特點

　　該漿染廠生產廢水處理工程由預處理系統、物化處理系統、厭氧處理系統和好氧處理系統組成。工藝特點為：

　　①預處理系統包括格柵井和調節池，以去除大塊漂浮物，均化水質水量。調節池內設有預曝氣的管道系統，利用鼓風機通入壓縮空氣，將污水充分混合，并使廢水中的可溶性染料重新被氧化為不溶性物質，保證后續處理系統連續正常運轉。

　　②物化處理系統采用化學混凝沉淀法。先調節廢水pH值，然后加入混凝劑，去除廢水中懸浮物和膠體物質，脫除大部分色度，并可改善水質，有利于后續處理。

　　③厭氧生化處理系統只發生水解和酸化作用。污水在兼性微生物的作用下進行水解酸化，使復雜且難降解的大分子有機物分解成易降解的小分子有機物，懸浮和膠體狀的有機物降解成可溶性物質，使廢水中溶解性有機物和可生物降解有機物所占比例顯著增加，改善廢水的可生化性，為后續好氧生化處理創造條件。水解酸化池中安裝潛水攪拌機進行攪拌，以增強廢水與污泥之間的接觸，避免產生分層，提高處理效率。

　　④好氧生化處理系統采用二級好氧法。第一級采用活性污泥曝氣池，中沉池為豎流式沉淀池，中沉池中污泥回流至水解酸化池；第二級采用生物接觸氧化池，二沉池采用豎流式沉淀池。這樣能相對培養出不同的屬性菌種，有利于提高處理效率，和不分段曝氣池比較能縮短曝氣時間和節省曝氣量。而且第二級采用接觸氧化法，可提高處理效率，減少占地、節省能耗。

　　⑤二沉池后設快濾池，主要用于去除二沉池出水中的懸浮物（主要為脫落的生物菌膜）。現在二沉池出水各項指標均已達標，故通常無需經快濾池便可直接排放。

        2.3 主要工藝設計參數

　　①調節池。有效容積為200m3，停留時間為6h，設預曝氣系統。

　　②混凝反應池。有效容積為8m3，反應時間為15min。

　　③混凝沉淀池。為斜管沉淀池，表面負荷為1.5m3/(m2·h)，有效停留時間為1h。

　　④水解酸化池。有效容積為400m3，水力停留時間為12h。在池中安裝潛水攪拌機使泥水充分混合。

　　⑤活性污泥曝氣池。有效容積為400m3，污泥負荷為NS=0.68kg[CODcr]/(kg[MLVSS]·d)，污泥沉降比為30%～50%。

　　⑥中沉池。為豎流式沉淀池，表面負荷為2.2m3/(m2·h)，有效停留時間為1.25h，污泥回流比為100%。

　　⑦接觸氧化池。有效容積為160m3，填料負荷為1.2kg[CODcr]/(m3·d)。采用推流式鼓風曝氣系統。

　　⑧二沉池。采用豎流式沉淀池，表面負荷為1.1m3/(m2·h)，停留時間為2.5h。

　　⑨砂濾池。濾層高為1.0m，濾速為6m/h。

3 工程調試運行及處理效果

　　該工程于2001年9月動工，2002年初建成，2002年1月開始設備調試以及菌種的培養和馴化。先進行混凝反應沉淀池加藥試驗，經過幾種藥劑的試驗比較，最后確定了2種經濟有效的藥劑及投加量為：混凝劑選用硫酸亞鐵，投加量為150mg/L；絮凝劑選用聚丙烯酰胺，投加量為5mg/L。隨后進行菌種的培養和馴化，為縮短培菌時間，盡快使廢水處理站投人正常運行，采用邊培養邊馴化的方法。在活性污泥的培養過程中，不斷加入經混凝處理后的車間廢水，并在好氧池內投加同類廠家的活性污泥及定量的面粉、尿素、磷酸三鈉等營養物。同時調整pH值及溶解氧。先悶曝一段時間，使池內活性污泥逐漸增加，然后逐漸加大進水量，直到滿足設計水量。經過2個月的培養和馴化，活性污泥池內污泥的質量濃度達到3.0kg/m3左右。從顯微鏡觀察，生物生長穩定。

　　經過1個多月的穩定運行，工程于2002年4月通過環保驗收，監測結果見表3。整套設施自運行以來一直處于高效穩定的狀態。

表3 工程運行監測結果
 
項目
 ρ(CODcr)/(mg·L-1)
 ρ(BOD5)/(mg·L-1)
 ρ(SS)/(mg·L-1)
 硫化物/(mg·L-1)
 色度/倍
 
進水
 3500
 800
 500
 120
 12000
 
出水
 50.6
 12.3
 55.0
 0.41
 40
 
 

4 運行費用分析

　　該工程總投資為180萬元，廢水處理工程滿負荷狀態下的處理成本見表4。

表4 廢水外理成本
 
項目
 單價
 費用/(萬元·a-1)（300d計）
 
人工費（6人）/(元·a-1·人)
 9000
 5.4
 
電費/(元·d-1)
 568
 17.04
 
藥劑費/(元·d-1)
 859
 25.77
 
折舊費（5％）
 　
 90
 
總計
 　
 57.21
 
 

　　該廢水處理工程年運行費用為57.21萬元，單位處理成本2.38元/m3，單位直接處理成本（不含折舊費用）為1.98元/m3。

5 結論

　　①采用混凝沉淀-水解酸化-二級好氧生化成功地處理了廣州市某漿染廠排出的生產廢水，該方法具有處理效率高、出水穩定、操作簡便、耐沖擊、日常維護方便等特點。

　　②漿染廠生產廢水中含染料及殘堿等復雜成分，應使用物化、生化法聯合處理。把物化系統放于生化系統之前，可以去除大部分硫化物及殘堿，降低CODcr，為后續生化處理創造有利條件。

　　③水解酸化在整個處理工藝中的作用不可忽視，它直接影響處理效果的好壞。

　　④漿染廠生產廢水經“物化+三級生化”法處理后，CODcr，BOD5，SS和色度的去除率分別達到98%，97%，90%及99.6%，出水各項指標均達到《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）及廣東省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）中一級標準。