摘要:采用厌氧/好氧/混凝沉淀工艺处理难降解的印染废水,中试结果表明,系统对COD、色度、氨氮、总氮、总磷的平均去除率分别为93.2%、93.9%、90.2%、70.8%、96.3%;上流式厌氧水解池对COD和色度的去除效果最明显,投粉末活性炭的A/O工艺对氨氮和总氮的去除效果较好,混凝沉淀工艺则对总磷的去除效果最理想。系统出水水质达到了《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》(DB 32/1072—2007)的要求。

关键词:印染废水,厌氧/好氧,混凝沉淀,脱氮除磷

印染废水具有水质水量变化大、有机物及色度高、可生化性差等特点,属于难降解的工业废水[1]。

目前,国内的印染废水处理面临巨大考验,一方面,由于近年来化纤织物的发展和印染后整理技术的进步,使PVA浆料、新型助剂等难生化降解的有机物大量进入印染废水,给处理增加了难度。据调查,原有生物处理系统对COD的去除率大都由70%下降到50%左右,甚至更低[2]。另一方面,国家和地方水质标准却在不断提高,尤以江苏省执行的《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》(DB 32/1072—2007)标准最为严格(COD≤60 mg/L,NH3-N≤5 mg/L,TN≤15 mg/L,TP≤0.5 mg/L),该标准不仅提高了COD排放标准,同时增加了氮、磷等污染物的排放标准。

亟需对现有的印染废水处理工艺进行改造。

1试验装置与方法

1·1试验装置中试

工艺流程见图1。

原水由水泵打入水箱,再由水泵送到上流式厌氧水解池(D ×H = 1. 6 m ×3. 9 m) ,水解后自流至A /O池(L ×B ×H = 3. 6 m ×1. 8 m ×1. 8 m) , A /O池出水进入中间水箱,再通过泵打入混凝沉淀池(L×B ×H = 1. 2 m ×1. 2 m ×2. 5 m) ,然后自流至滤池(D ×H = 0. 8 m ×1. 6 m) ,最终出水达标排放。向A /O池中投加粉末活性炭,投量为50 mg/L;混凝剂采用聚合氯化铝,投量为100～150 mg/L。

1.2　试验水质

江苏省常熟市某污水处理厂的设计处理能力为1 ×104 m3 /d,其中印染废水占80% ,且成分非常复杂。中试用水取自该厂的调节池,其水质见表1。

由表1可知,该废水水质波动较大, pH呈碱性;BOD5 /COD值在0. 26左右,废水的可生化性较差。NH3 - N和TN浓度较典型印染废水的要高,主要原因是有一家印染企业在印花工段大量使用了尿素。

1.3　测试项目与方法

COD:重铬酸钾法; BOD5 :稀释与接种法;色度:稀释倍数法; NH3 - N:纳氏试剂比色法; pH: pH计;MLSS、MLVSS:重量法; DO、温度:便携式DO仪;生物相:光学显微镜;有机物成分:气质联用。114　接种污泥
水解池的接种污泥取自该污水厂的厌氧水解池,污泥浓度为12. 8 gVSS/L,VSS/SS为0. 46; A /O池的接种污泥取自CASS池,其浓度为6. 2 gVSS/L,VSS/SS为0. 54。

2　结果与讨论

2.1　对COD的去除

稳定运行阶段(6月5日—9月30日) ,系统进水COD为618～1 060 mg/L (平均为769 mg/L) ,上流式厌氧水解池出水COD平均为396 mg/L,平均去除率为48. 1% ,对COD的去除效果明显,原因是污泥浓度较高、HRT长达24 h左右,充分发挥了厌氧菌或兼性菌对有机物的降解作用。A /O 段出水COD平均为107 mg/L,得到明显降低,分析其原因是:经厌氧水解后,废水的可生化性得到显著提高,有利于A /O池中好氧异养菌对有机物的氧化、转化和利用;投加的粉末活性炭能够吸附去除部分有机物。混凝沉淀出水COD平均为60. 8 mg/L,表明采用聚合氯化铝作为混凝剂时对印染废水的深度处理效果理想,保证了系统的出水水质。过滤出水COD平均为51. 4 mg/L,系统的平均去除率为93. 2%。

采用GC - MS分析了有机物的沿程降解规律,结果显示,经过厌氧水解后胺类物质增多,说明大分子长链有机物得到降解和转化。印染废水中含偶氮键的染料在厌氧水解的过程中容易发生断键而生成胺,并可进一步转化为游离氨。常规监测中发现,印染废水经过厌氧水解后氨氮浓度升高,表明染料的分子结构发生了改变(开环、断键、裂解、基团取代、还原等) ,由难生物降解的有机物转化成可慢速或快速生物降解的有机物,有利于后续好氧工艺对其进一步氧化分解[ 3 ] 。厌氧水解工艺在印染废水的处理中是必不可少的,它一方面提高了废水的可生化性,另一方面有效降低了废水的COD,且相对于物化处理工艺,还可有效削减污泥产量。经过A /O工艺处理之后,废水中的有机物主要是烷烃、烯醇类物质,基本达到了去除有毒物质的目的。经过混凝沉淀后,污染物浓度得到有效降低且多为低碳有机物。可见,中试系统的各工段能相互协作,厌氧菌、兼性菌、好氧菌发挥各自的优势,保证出水稳定达标排放。

2.2　对色度的去除

稳定运行阶段,中试系统进水色度( 220 ～450倍)波动较大,平均为354 倍;上流式厌氧水解池、A /O池、滤池的出水色度平均值分别为84、40、22倍,总去除率平均为93. 9%。由此可知,中试系统的脱色效果较好,出水色度≤40倍,达到了DB 32 /1072—2007标准的要求。

2.3　对氮的去除

稳定运行阶段,上流式厌氧水解池出水氨氮平均为47 mg/L,较进水的提高了4. 7 mg/L,这与染料的偶氮键被破坏有关; A /O 工艺出水氨氮平均为4. 7 mg/L,平均去除率为88. 1%;系统出水氨氮平均为4. 0 mg/L,总去除率平均为90. 2%。系统对总氮的去除主要是通过反硝化作用。A /O工艺的内回流比控制在300%左右,缺氧段的泥水混合效果较好,故保证了对TN 的有效去除。系统出水总氮平均为14. 2 mg/L,总去除率平均为70. 8%。

2.4　对磷的去除

稳定运行阶段,平均进水TP为6. 2 mg/L,A /O工艺出水TP 平均为2. 9 mg/L, 平均去除率为51. 9% ,A /O工艺对TP的去除主要是通过排放剩余污泥实现的。混凝沉淀对TP的去除效果明显,出水TP平均为0. 3 mg/L。系统出水TP平均为0. 2mg/L,总去除率平均为96. 3%。。

2.5　技术经济分析

经测算,中试系统的电费为0. 78 元/m3 ,药剂费为0. 90 元/m3 ,管理费(包括日常维修及人员工资)为0. 10 元/m3 ,直接运行费用为1. 78 元/m3。若按1 ×104 m3 /d的处理规模测算,工程实施后可使COD的排放量减少约1 460 t/ a,环境效益显著。

3　结论

①　稳定运行阶段中试系统对COD和色度的平均去除率分别为93. 2%和93. 9% ,其中水解池的去除效果最为明显,对COD和色度的去除率分别为48. 1%和75. 7%。原因是上流式厌氧水解池内微生物量充足且泥水混合效果较佳,厌氧菌或兼性菌能充分发挥降解作用。
②　中试系统对氨氮、总氮和总磷的去除效果良好,去除率分别为90. 2%、70. 8%、96. 3%。A /O工艺对氨氮和总氮的去除效果明显,混凝沉淀对总磷的去除效果较佳,聚合氯化铝适合作为深度处理印染废水的混凝剂。
③　中试系统的出水水质优于DB 32 /1072—2007标准,表明水解—A /O—混凝沉淀工艺适合于太湖流域以印染废水为主的城镇污水处理厂的提标改造。(南京理工大学化工学院)