印染廢水出水COD提標改造工藝

　　近年來，由于紡織印染工藝的快速發(fā)展及后整理技術的進步，新型助劑等難生化降解的有機物被大量引入印染廢水。同時由于國家“十三五”規(guī)劃對印染行業(yè)節(jié)水的要求，使污水廠最終排放水中難降解有機物濃度提高。目前常規(guī)采用的物化與生化相結合的處理工藝勉強可滿足舊標準的要求，直接排放出水CODCr基本能穩(wěn)定在100mg/L左右，但新標準表3要求直接排放出水CODCr穩(wěn)定在60mg/L以下，需要引進新工藝對污染物進一步處理。介紹了某公司印染廢水提標改造工程，通過對二沉池出水進行高級催化氧化處理，提高二級出水的可生化性，再通過曝氣生物濾池(BAF)進一步將有機物降解，從而達到新標準表3中CODCr的排放要求。

　　1、廢水來源

　　該企業(yè)印染廢水的來源主要有退漿廢水、煮煉廢水、漂白廢水、染色廢水、絲光廢水、印花廢水和洗水廢水。各類印染廢水所含污染物質主要有天然有機物質(天然纖維所含的蠟質、膠質、半纖維素、油脂等)及人工合成有機物質(染料、助劑、漿料等)。該企業(yè)處理水量為24000m3/d，廢水處理后直接排放到環(huán)境中。企業(yè)產生的廢水水質及《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》(GB4287―2012)中對直接排放CODCr、BOD5及色度的限值如表1所示。

　　2、工程概況

　　2.1 污水廠提標改造前狀況

　　污水廠現(xiàn)工藝流程見圖1。

　　污水廠處理系統(tǒng)處理量為24000m3/d，由2套處理量為12000m3/d的系統(tǒng)并聯(lián)組成。2套系統(tǒng)的工藝及尺寸相同，其中調節(jié)池尺寸為75.3m×26.3m×5.7m，采用攪拌機進行水質混合，混凝沉淀池尺寸為49.1m×7.7m×4.6m，水解酸化池的尺寸為49.1m×24.7m×6.0m，接觸氧化池的尺寸為49.1m×25.9m×5.75m，水解酸化池和接觸氧化池為2列并聯(lián)推流式反應池，二沉池為并聯(lián)的2座輻流沉淀池，尺寸為D12m×6.8m。

　　污水廠提標改造前采用傳統(tǒng)的物化+生化+物化的常規(guī)處理工藝，印染廢水中的懸浮物、膠體態(tài)有機污染物及大分子的染料可通過混凝沉淀去除一部分，一部分CODCr、SS及色度得到去除，減輕生物處理負荷。難降解的有機物經(jīng)過水解酸化后生成小分子有機酸或有機醇，同時含偶氮鍵的染料分子在水解酸化的過程中發(fā)生偶氮鍵發(fā)色基團的斷裂，之后出水進入接觸氧化池，在好氧菌的作用下，大量有機物分子被快速氧化分解，CODCr得以大幅降低，向二沉池中通過投加藥劑控制出水懸浮物及總磷，最終出水CODCr可穩(wěn)定在90mg/L左右，出水指標都可以控制在GB4287―2012中表1的要求。

　　常規(guī)工藝在一般情況下，只要保證較好的混凝沉淀分離效果，并有足夠的水解酸化和好氧反應停留時間，出水CODCr基本可達到GB4287―2012中表1的要求，但與表3的要求還相差很遠。

　　2.2 污水廠提標改造后狀況

　　傳統(tǒng)的生物技術難以滿足新排放標準中對CODCr的要求。高級氧化、高效生物法和活性炭吸附可用于難降解低濃度廢水的深度處理。Fenton反應是成熟的深度處理方法與技術，但Fenton試劑pH調節(jié)范圍大，酸堿用量大，污泥產量高，在深度處理工程實踐中應用價值有限;單獨使用臭氧氧化去除CODCr運行成本高，臭氧不能承擔主要去除CODCr的任務，需要與其他工藝相結合。膜生物反應器(MBR)是集高效膜分離技術和微生物降解作用于一體的生化反應系統(tǒng)，其通過膜的高效截留分離功能提高反應器中活性污泥的濃度，從而提高處理裝置的容積負荷，實現(xiàn)將難降解大分子有機物質截留在反應器中不斷反應和降解的過程，但MBR能耗高，對印染廢水色度去除效果不佳;曝氣生物濾池(BAF)是在生物濾池和普通快濾池的基礎上通過強化人工曝氣而發(fā)展起來的高效低耗污水處理技術，適用于處理低濃度、難降解有機廢水。目前越來越多的研究傾向于采用高級氧化與生化聯(lián)用技術處理生物難降解的工業(yè)廢水，先通過高級氧化提高廢水可生化性，然后再用生物技術進一步降解。

　　該企業(yè)對原系統(tǒng)二沉池出水進行深度處理，選擇臭氧催化氧化對廢水進行預處理，臭氧對印染廢水色度有很好的去除效果，同時可以將大分子物質降解為相對質量較小的物質，使出水BOD5/CODCr提高，再經(jīng)過曝氣生物濾池過濾進行深度處理。提標改造后的工藝流程見圖2。

　　臭氧催化氧化接觸池的尺寸為27.5m×10.4m×8.0m，空床停留時間為90min，催化劑為重金屬燒結陶粒，粒徑為3~5mm，填料高度為1.5m。BAF尺寸為8.0m×8.0m×6.5m，均勻分布并列8格，濾料為普通陶粒，粒徑為3~5mm，填料高度為3.0m，接觸時間為90min，氣水比為4.7∶1。

　　3、結果與討論

　　3.1 污染物去除情況

　　污水廠提標系統(tǒng)的處理水量、各段CODCr和色度的去除情況見圖3~圖5。

　　2015年3月至2015年6月，提標系統(tǒng)處理水量在19150~26414m3/d，平均處理量為23381m3/d。提標系統(tǒng)進水CODCr為72.3~106.9mg/L，平均為87.3mg/L，臭氧接觸池出水CODCr為58.8~78.8mg/L，平均為68.9mg/L，BAF出水CODCr為33.4~48.6mg/L，平均為40.8mg/L，臭氧將大分子物質降解成小分子物質后，大部分污染物通過BAF生化作用去除;提標系統(tǒng)進水平均色度為30倍，經(jīng)過臭氧處理后色度平均為6倍，臭氧對色度的平均去除率為80%，這是因為經(jīng)過臭氧高級氧化后，芳香族化合物上的偶氮雙鍵顯色基團被打斷。臭氧接觸池出水色度與最終出水色度相同。

　　由圖3~圖5可以看出，污水廠提標出水在較大的CODCr和色度波動的情況下，能夠穩(wěn)定保持出水CODCr在50mg/L以下，達到GB4287―2012中表3所要求的限制，出水色度穩(wěn)定在4~8倍。

　　3.2 臭氧投加濃度與CODCr和色度的去除率關系

　　在臭氧接觸氧化池中不同臭氧投加濃度的條件下，CODCr和色度的去除率情況見圖6。

　　由圖6可以看出，臭氧投加質量濃度在18.4~38.8mg/L，此投加濃度區(qū)間內的波動對出水CODCr及色度影響不大，但當臭氧投加質量濃度超過30.0mg/L后，對提高色度及CODCr去除率沒有明顯效果，因此建議臭氧投加質量濃度控制在18.4~30.0mg/L。

　　4、經(jīng)濟效益分析

　　污水廠提標系統(tǒng)運行成本主要為藥劑費和電費。藥劑費來自液氧源費用;電費包括臭氧發(fā)生器電費、臭氧接觸池及BAF曝氣風機電費、臭氧接觸池及BAF反洗風機電費。其中，液氧源價格為800元/t，電費為0.67元/(kW?h)。在設計進水CODCr分別為≤90、90~100、100~110mg/L條件下，將出水控制在50mg/L以下的運行成本分別為0.63、0.64、0.66元/t。

　　以設計進水CODCr90~100mg/L為例，臭氧投加質量濃度平均約為25mg/L，其中藥劑費為0.20元/m3，電費成本見表2。

　　對于常規(guī)處理后的印染廢水(平均CODCr為100mg/L)，采用硅藻土與活性炭配比為3∶1的吸附劑進行深度處理，投加質量濃度為0.33g/L，CODCr和色度的去除率可分別達到48%和75%，出水CODCr為50mg/L左右，色度為20倍，噸水處理費用為1.58元;對于經(jīng)過酸化水解處理后的印染廢水(平均CODCr500mg/L)，采用MBR法進行深度處理，CODCr和色度的去除率可分別達到90%和100%，出水CODCr為50mg/L以下，噸水處理費用為1.80元。在Fenton法深度處理印染廢水的研究中，將pH控制在4.0，七水合硫酸亞鐵投加質量濃度為900mg/L，30%的H2O2投加量為1.5mL/L，在此條件下因藥劑產生的運行成本達到2.5元/m3以上。本項目采用臭氧催化氧化與BAF聯(lián)合處理的工藝，運行過程無二次污染，發(fā)揮了臭氧提高可生化性及BAF高效處理低污染廢水的優(yōu)勢。其運行成本明顯低于吸附工藝、MBR工藝及Fenton高級氧化工藝。

　　5、結論

　　(1)采用臭氧催化氧化-BAF組合工藝可有效對印染廢水二級出水進行深度處理，臭氧可去除污水中的部分CODCr，同時提高出水的可生化性，再經(jīng)BAF處理后CODCr可穩(wěn)定降到50mg/L以下。臭氧對色度有很好的去除效果，平均色度由30倍降低至6倍，經(jīng)過BAF后色度沒有變化。提標系統(tǒng)出水CODCr和色度均可達到GB4287―2012中表3的標準。

　　(2)提標系統(tǒng)臭氧投加質量濃度建議為18.4~30.0mg/L，超過30.0mg/L后對提高色度及CODCr去除率沒有明顯效果。

　　(3)臭氧催化氧化-BAF組合工藝噸水運行費用主要為液氧源費用和電費，在滿足二級出水CODCr穩(wěn)定降低到50mg/L以下時，噸水運行成本低于0.7元。(來源：廣東溢達紡織有限公司)