紡織印染助劑生產(chǎn)廢水處理

目前處理有機助劑的工程實(shí)例相對比較多，時(shí)鵬輝等對橡膠助劑廢水采用物化處理- 水解酸化-改良SBR 系統處理工藝[1]，劉國信等對化工助劑生產(chǎn)廢水采用了真空蒸發(fā)- 水解酸化- 接觸氧化- 混凝沉淀處理工藝[2]，劉勃等對塑料助劑廢水采用Fenton 氧化- 電解- 水解酸化- 固定化微生物處理工藝[3]，均達到了污水綜合排放標準（GB 8978－1996）2 級以上排放標準，而紡織印染助劑廢水處理工程實(shí)例鮮見(jiàn)。

國內某大型紡織印染助劑生產(chǎn)企業(yè)主要產(chǎn)品為陽(yáng)離子軟片、PU 涂層劑、硬挺劑、磷酸鹽半成品、PA和鰲合劑，其排放廢水污染物主要來(lái)源于產(chǎn)品反應過(guò)程中的低沸物、洗釜殘留物和地面殘渣，廢水中表面活性劑及乳化劑、氨氮、有機胺和有機物的含量較高，水質(zhì)比較復雜，難降解物質(zhì)多[4]。根據工程實(shí)踐經(jīng)驗和中試試驗結果，設計了調節池- 加藥氣浮池-厭氧水解池- 懸浮生物濾池（內分脫碳區、亞硝化區和硝化區）- 沉淀池的物化- 生化組合工藝，經(jīng)現場(chǎng)調試運行，實(shí)現了廢水的入管達標排放。

1、廢水水量及水質(zhì)設計廢水量600 m3/d，其主要水質(zhì)指標與排放要求如表1 所示。

表1 廢水水質(zhì)與排放要求

Tab.1 Characteristics of wastewater and the standard of drainage network

2、工藝流程

廢水處理工藝流程如圖1 所示。各車(chē)間廢水經(jīng)格柵井去除雜質(zhì)雜物后自流進(jìn)入調節池，調節水質(zhì)水量。調節池廢水由泵提升到氣浮池，同時(shí)加入藥劑，進(jìn)行混凝反應和氣浮處理，去除廢水中大部分膠體和懸浮物，降低后續生化處理的負荷，防止后續生物處理工藝中填料堵塞。氣浮出水自流進(jìn)入厭氧水解池，把大分子有機物分解成小分子有機物，提高廢水的可生化性。厭氧水解池出水進(jìn)入懸浮生物濾池，內分脫碳區、亞硝化區和硝化區，脫碳區通過(guò)好氧反應去除絕大部分的有機物，把有機污染物氧化成為CO2 和H2O，并通過(guò)細胞合成的方式去除部分氮、磷物質(zhì)；亞硝化區和硝化區通過(guò)亞硝化、硝化反應去除廢水中的氨氮；出水經(jīng)沉淀池固液分離后入管排放。

圖1 工藝流程

Fig.1 Process flow chart

3、主要構筑物及設計參數

調節池：設計水力停留時(shí)間48 h，分隔其中的一部分為事故應急池，采用全地下式結構，頂部加蓋，收集廢氣，池底布置UPVC 穿孔管，采用鼓風(fēng)曝氣形式進(jìn)行空氣攪拌，設自吸式提升泵2 臺。

加藥氣浮池：設計表面負荷為4 m3/(m2·d)，絮凝區停留時(shí)間為15 min，混凝劑選用鋁鹽，采用泵前加藥的形式，最佳投加量為200 mg/L，控制pH 為7～8。

厭氧水解池：設計水力停留時(shí)間12 h，頂部加蓋，收集廢氣，采用推流式，內掛組合填料，池底布置UPVC 穿孔管，可進(jìn)行空氣攪拌，接種污泥采用附近污水處理廠(chǎng)污泥。

懸浮生物濾池：設計水力停留時(shí)間24 h，其中脫碳區設計水力停留時(shí)間10 h，設計COD 容積負荷為1.6 kg/(m3·d)，利用單孔膜曝氣器充氧，控制ρ(DO)>2mg/L，采用網(wǎng)狀大孔懸浮填料，材質(zhì)為聚氨酯；亞硝化區設計NH3-N 容積負荷為0.4 kg/(m3·d)，利用單孔膜曝氣器充氧，控制DO 質(zhì)量濃度1～2 mg/L，堿度>200 mg/L，采用網(wǎng)狀中孔懸浮填料，材質(zhì)為聚氨酯；硝化區設計NH3-N 容積負荷為0.2 kg/(m3·d)，利用單孔膜曝氣器充氧，控制ρ(DO)>3 mg/L，堿度>100 mg/L，采用網(wǎng)狀小孔懸浮填料，材質(zhì)為聚氨酯。

沉淀池：設計表面負荷為0.8 m3/(m2·d)，采用平流式，多斗式泵吸排泥。

4、調試與運行

工程分階段進(jìn)行調試，2011 年7 月開(kāi)始進(jìn)行亞硝化區和硝化區的調試，接種菌種采用自主培養馴化的自養型亞硝化菌和硝化菌，采用序批式進(jìn)水對亞硝化菌進(jìn)行定向富集培養馴化，獲得了高濃度接種菌劑，通過(guò)絮凝沉淀濃縮，菌劑濃度達到109CUF/mL。

4.1、調試

4.1.1、加藥氣浮池

廢水中膠體、懸浮物質(zhì)多，如PU 磨漿在水相中呈乳化狀，靜沉和氣浮對膠體的去除率非常低，因此采用加藥方法進(jìn)行破乳和脫穩。采用燒杯試驗對藥劑進(jìn)行了篩選，最后選用聚合氯化鋁（PAC），對pH影響小，最佳投加量為200 mg/L[5]。調試穩定后，加藥氣浮池廢水COD 平均值從4 284 mg/L 降到2 851mg/L，去除率為33.4%。

4.1.2、厭氧水解池

厭氧水解池接種污泥采用附近污水處理廠(chǎng)污泥，接種量4 t，池內原水稀釋5 倍，每天定量投加大糞、易降解有機廢水，按m(C)：m(N)：m(P)=100：5：1配置營(yíng)養物質(zhì)，每班曝氣攪拌1 次，每次5 min，馴化一周；一周后按照每天遞增3%的速度進(jìn)水，3 個(gè)月后運行基本穩定，廢水COD 平均值從2 851 mg/L降到1 765 mg/L，去除率為38.1%；氨氮質(zhì)量濃度平均從157 mg/L 上升到184 mg/L，上升了17.2%。這是由于微生物將復雜大分子有機物水解成簡(jiǎn)單的溶解性小分子有機物，并發(fā)生了一定的厭氧反應，導致COD 下降；同時(shí)，廢水中有機氮含量較高，在水解過(guò)程中轉化為氨氮，導致氨氮值上升。

4.1.3、懸浮生物濾池

懸浮生物濾池的脫碳區接種污泥采用附近污水處理廠(chǎng)污泥，池內接種污泥質(zhì)量濃度為4 000 mg/L左右，池內原水稀釋4 倍，每天定量投加大糞、易降解有機廢水，按m(C)：m(N)：m(P)=100：5：1 配置營(yíng)養物質(zhì)，二班曝氣，一班停曝，掛膜3 d 后，脫碳區懸浮的污泥質(zhì)量濃度變?yōu)?00 mg/L 左右，其余均掛膜成功，這是由于采用了網(wǎng)狀大孔聚氨酯懸浮填料，該載體孔隙大、開(kāi)孔率高、比表面積大，對污泥的截留能力非常強；5 d 后按照每天遞增10%的速度進(jìn)水；滿(mǎn)負荷進(jìn)水1 周后，脫碳區運行基本穩定，廢水COD平均值從1 765 mg/L 降到273 mg/L，去除率為84.5%；廢水NH3-N 質(zhì)量濃度平均從184 mg/L 降到155 mg/L，去除率為15.8%。脫碳區為高負荷好氧區，去除了大部分的有機物，硝化負荷非常低，大部分氮元素為微生物同化作用去除。由于廢水中含有一定量的表面活性劑，調試初期泡沫較多，隨著(zhù)氣浮池藥劑的調整和厭氧水解池效率的提高，泡沫現象得到緩解。

亞硝化區、硝化區接種菌種采用自主培養馴化的自養型亞硝化菌和硝化菌，每池各投加500 L的菌劑，悶爆，通過(guò)投加銨鹽和堿的方式對菌種進(jìn)行擴培和固定化。4 d 后按照每天遞增10%的速度進(jìn)水，同時(shí)繼續補充銨鹽和堿，逐步提高處理負荷；滿(mǎn)負荷進(jìn)水10 d 后，亞硝化區、硝化區運行基本穩定，廢水NH3-N 質(zhì)量濃度平均從155 mg/L 降到9.6 mg/L，去除率為93.8%。其中亞硝化區單孔膜曝氣器布置的數量為硝化區的2 倍，控制DO 質(zhì)量濃度為1～2mg/L，堿度>200 mg/L 時(shí)，NH3-N 容積負荷可達0.3kg/(m3·d)左右，亞硝化率達到80%以上；硝化區控制ρ(DO)>3 mg/L，堿度>100 mg/L 時(shí)，NH3-N 容積負荷為0.2 kg/(m3·d)左右。由于亞硝化區的進(jìn)水氨氮較高，傳質(zhì)動(dòng)力較好，所以處理負荷較高，在嚴格控制DO、堿度的條件下，可以實(shí)現亞硝化率的控制；硝化區的氨氮濃度較低，傳質(zhì)動(dòng)力較差，所以處理負荷較低，同時(shí)部分亞硝化鹽在硝化區轉化為硝酸鹽，需要控制較高的溶氧水平。實(shí)踐證明，網(wǎng)狀多孔懸浮填料對亞硝化菌和硝化菌的截留能力非常好，不易流失，調試啟動(dòng)非�？�，同時(shí)，處理負荷、對溫度的敏感性和處理穩定性均遠高于泥法。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

4.2、運行效果

工程調試工作完成后，處理效果基本穩定，達到了出水水質(zhì)指標。廢水處理效果見(jiàn)表2。

表2 廢水處理效果

Tab.2 The effect of wastewater treatment

5、經(jīng)濟效益分析

工程總投資約400 萬(wàn)元，設計處理水量600m3/d，日常運行費用主要包括動(dòng)力費、藥劑費和人工費。其中動(dòng)力費為1.03 元/m3，藥劑費為0.74 元/m3，人工費0.50 元/m3，總運行費用為2.27 元/m3。

6、結論

采用調節池- 加藥氣浮池- 厭氧水解池- 懸浮生物濾池- 沉淀池組合工藝成功處理了紡織印染助劑生產(chǎn)廢水，各項指標均達到排入管網(wǎng)的標準。

紡織印染助劑的生產(chǎn)受季節性因素和生產(chǎn)安排影響非常大，因此廢水的水質(zhì)水量波動(dòng)很大，為避免生化系統受沖擊，設計時(shí)調節池需要具備足夠長(cháng)的時(shí)間。

水溫對厭氧水解池的正常運行和保持高效率關(guān)系較大，設計時(shí)可考慮利用廠(chǎng)區生產(chǎn)的余熱對控制厭氧水解池水溫。

由于廢水中氨氮、有機氮含量較高，設計時(shí)需考慮廢水生化處理過(guò)程中有機氮會(huì )釋放為氨氮，導致氨氮值反彈；懸浮生物濾池在嚴格控制相關(guān)參數的條件下，可以實(shí)現亞硝酸鹽的積累，為厭氧氨氧化工藝和短程硝化反硝化工藝的工程應用提供了可能，具有節能、節約投堿量、節約碳源等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于低C/N 比污水的處理。