孫紅娟
(河北寧紡集團(tuán)有限責(zé)任公司,河北 邢臺(tái) 055550)
水解酸化-生物接觸氧化法處理印染廢水的改進(jìn)
孫紅娟
(河北寧紡集團(tuán)有限責(zé)任公司,河北 邢臺(tái) 055550)
單以水解酸化-生物接觸氧化法作為生化工藝處理印染廢水已不能滿足現(xiàn)有印染廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,同時(shí)采用該處理工藝的已建污水處理廠也在運(yùn)行中遇到運(yùn)行成本高、污泥量大、出水色度難脫除以及出水指標(biāo)不能滿足較高排放標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題,文章針對(duì)這些問(wèn)題提出了工藝改進(jìn)意見(jiàn)。
水解酸化;生物接觸氧化;印染廢水;工藝改進(jìn)
2013年1月1日《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287-92)被GB4287-2012版[1]新標(biāo)準(zhǔn)取代,其中COD的一級(jí)排放最低限值由原來(lái)100mg/L加嚴(yán)到80mg/L,其它指標(biāo)也都更加嚴(yán)格。排放標(biāo)準(zhǔn)的趨嚴(yán)對(duì)已有廢水處理設(shè)施的現(xiàn)有印染企業(yè)提出了更高要求,多數(shù)企業(yè)現(xiàn)有處理工藝出水不能滿足新的排放要求,且運(yùn)行多年的工藝也存在諸多問(wèn)題,不得不對(duì)原有廢水處理設(shè)施進(jìn)行優(yōu)化和改造,本文結(jié)合某污水處理廠的運(yùn)行和改造情況,針對(duì)水解酸化-生物接觸氧化工藝處理印染廢水在實(shí)際運(yùn)行中存在的問(wèn)題提出了改進(jìn)建議。
1.1 印染廢水的處理工藝
紡織印染廢水具有水量大、有機(jī)污染物含量高、堿性大、色度深、水質(zhì)變化大等特點(diǎn),廢水中含有染料、漿料、助劑、油劑、酸堿、纖維雜質(zhì)、砂類物質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽等,屬于較難處理的工業(yè)廢水之一;PVA漿料和新型助劑的使用,增加了難生化降解的有機(jī)物在廢水中的含量,更加大了印染廢水的處理難度。
印染廢水的常用處理方法有物理法、化學(xué)法、生物法以及幾種方法相結(jié)合的方式。在早期電解法結(jié)合化學(xué)絮凝的方法也被采用過(guò),目前國(guó)內(nèi)印染廢水處理方式多以生物法為主再配合物理法和化學(xué)法。水解酸化-生物接觸氧化的生物處理工藝在印染廢水處理中應(yīng)用較多,此法多數(shù)配合氣浮、生物炭、脈沖進(jìn)水及混凝等一起采用。
1.2 水解酸化-生物接觸氧化法工藝特點(diǎn)
水解酸化-生物接觸氧化法是厭氧水解和好氧氧化的串聯(lián)技術(shù),厭氧水解酸化池和生物接觸氧化池中均安裝填料,屬生物膜法處理。厭氧水解工藝前置可提高可生化性和B/C,經(jīng)酸化處理后的印染廢水的B/C比由0.15~0.3提高到0.3~0.45[2],為后續(xù)好氧生化處理創(chuàng)造條件;同時(shí)好氧生化處理產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)沉淀池可回流到厭氧生化段,進(jìn)行厭氧消化,減少整個(gè)系統(tǒng)剩余污泥的排放。
一般情況該工藝都要配合其它工藝共同運(yùn)行,才能保證進(jìn)口COD2000mg/L左右的印染廢水經(jīng)過(guò)處理達(dá)到≤100mg/L的排放標(biāo)準(zhǔn),處理工藝流程大體為:原水→機(jī)械格柵→中和池→調(diào)節(jié)池→水解酸化池→生物接觸氧化池→二沉池→混凝→脫色→氣浮池(或沉淀)→排水。該污水處理廠最初就是采用該工藝,其基本設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表1和表2。
表1 主要設(shè)計(jì)參數(shù) (單位:m3)
表2 主要運(yùn)行參數(shù)
該工程于2008年投產(chǎn)運(yùn)行,總投資1000萬(wàn)元,設(shè)計(jì)日處理廢水量5000t,實(shí)際日處理量4000t左右,進(jìn)水COD1800~2500mg/L,色度900倍,BOD5360~500mg/L,處理后出水COD在100mg/L以內(nèi),色度32倍,BOD525mg/L,滿足《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287-92)表3一級(jí)排放標(biāo)。
2.1 運(yùn)行成本較高
2.1.1 加酸費(fèi)用高
由于印染廢水堿性大,pH值多數(shù)在9~13之間,在印染車間不進(jìn)行淡堿回收的情況下,一般排水的pH值在11以上,甚至13,水解酸化池的進(jìn)水要求pH值在7.5~8.5,因此,按日處理4000t廢水計(jì)算,每天投加的93%濃硫酸量在10t左右。
2.1.2 電耗高
在正常進(jìn)水負(fù)荷4000t/d左右情況下,按設(shè)計(jì)要求氣水比控制在15~20∶1[3],開(kāi)一臺(tái)風(fēng)機(jī)(風(fēng)量Q = 52.83m3/min,P= 68.6kPa,功率90kW)即可,但運(yùn)行參數(shù)要求曝氣池后段的溶解氧需達(dá)到2.5~3.5mg/L,以保證COD80%以上的去除率,實(shí)際運(yùn)行中由于微孔或穿孔曝氣管和曝氣頭易堵塞,且不易疏通,很容易造成曝氣不勻,為保證溶解氧和COD的去除率,風(fēng)機(jī)開(kāi)臺(tái)率一般在2~3臺(tái);遇進(jìn)水COD遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)時(shí)的參考值或生產(chǎn)淡旺季過(guò)渡期時(shí),為保證溶解氧,開(kāi)臺(tái)率達(dá)到過(guò)4臺(tái),平均折算下來(lái)噸水耗電在1.1元左右。
2.1.3 后期加藥費(fèi)用高
經(jīng)生化處理后的二沉池出水COD排放限值在180~250mg/L,為達(dá)到出水COD排放限值在100mg/L以內(nèi),還要通過(guò)投加PAC、PAM和脫色劑以進(jìn)一步去除污染物,而這些藥劑的費(fèi)用在2元/t水左右。再加上人工費(fèi)用、污泥處置費(fèi)用和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用,核算下來(lái)每噸印染廢水的處理成本在4.5元左右,企業(yè)每年的污水處理費(fèi)用在400萬(wàn)~500萬(wàn)元,這無(wú)疑是個(gè)很重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
2.2 剩余污泥量大
理論上生物接觸氧化法具有不會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹、泥量產(chǎn)生少、耐負(fù)荷沖擊等優(yōu)點(diǎn),但在實(shí)際運(yùn)行中也不盡然。印染企業(yè)的經(jīng)營(yíng)分淡季和旺季,水量也隨之大幅增減。淡季時(shí)水量偏少,污水在生物接觸氧化池的停留時(shí)間延長(zhǎng),水的流動(dòng)性小,由于池體設(shè)計(jì)較大,且有曝氣頭堵塞情況,為使曝氣均勻,必須滿足一定的開(kāi)臺(tái)率,這就使得生化系統(tǒng)在較長(zhǎng)時(shí)間處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)且有局部過(guò)曝氣發(fā)生,最終導(dǎo)致活性污泥老化、松散、活性差,等到恢復(fù)正常水量,或再伴有進(jìn)水濃度增高時(shí),污泥活性會(huì)有很長(zhǎng)一段恢復(fù)期,一般在7~15天,出水水質(zhì)較差,而改善污泥老化的途徑是向水解酸化池回流污泥(設(shè)計(jì)之初有向水解酸化池和生物接觸氧化池的污泥回流),再者就是排放剩余污泥。實(shí)際正常運(yùn)行時(shí),為保持污泥活性也需定期排泥。運(yùn)行初期剩余污泥的排放較少,隨著運(yùn)行2、3年后,為保持污泥活性,剩余污泥的排泥次數(shù)明顯增加,由最初運(yùn)行的每天產(chǎn)生脫水污泥8m3增加到20m3,污泥的處置成本大大增加,且有時(shí)污泥不易脫水,污泥池容積有限,也給運(yùn)行帶來(lái)壓力。
2.3 出水色度難脫
隨著紡織印染技術(shù)的提升,PVA漿料、新型助劑等難以生化降解的有機(jī)物大量進(jìn)入印染廢水中,進(jìn)水COD大大提高,有時(shí)高達(dá)4000mg/L,極大增加了處理難度,且由于染料品種多,并朝著抗光解、抗氧化、抗生物氧化方向發(fā)展,從而使印染廢水脫色難度加大。實(shí)際運(yùn)行中出水偏黃色、藍(lán)色和紅色的情況時(shí)有發(fā)生,特別是出水帶紅色時(shí),使用常規(guī)絮凝劑和脫色劑沒(méi)有效果。水解酸化-生物接觸氧化法脫色的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在水解酸化池,再配合好氧反應(yīng)、化學(xué)絮凝和脫色劑來(lái)達(dá)到脫色目的,而此環(huán)節(jié)對(duì)處理難降解的印染廢水有局限性。
隨著問(wèn)題的出現(xiàn)及進(jìn)水水質(zhì)處理難度的增加,該污水處理廠也在不斷地改進(jìn)和優(yōu)化原有工藝,主要有:將印染高堿性廢水引入自備電廠先進(jìn)行熱交換和脫硫除塵后再排入污水處理廠,并且印染分公司引進(jìn)淡堿回收技術(shù),大大降低了硫酸的耗量;在風(fēng)機(jī)電柜上加裝變頻器,使風(fēng)機(jī)風(fēng)量可靈活調(diào)節(jié),降低了電耗;并嘗試預(yù)處理以硫酸亞鐵替代硫酸進(jìn)行中和絮凝去除一部分COD后再進(jìn)行生化處理,但混凝產(chǎn)生的泥量亦較大;這些技改沒(méi)能徹底解決上面提到的問(wèn)題,最終為滿足新排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,對(duì)工藝進(jìn)行了徹底的改造。
3.1 改造后的工藝流程
經(jīng)過(guò)多方考查,結(jié)合現(xiàn)有工藝和場(chǎng)地,最終確定在原水解酸化-生物接觸氧化工藝前增加水解酸化-SBR(改良)工藝,總投資700萬(wàn)元,并實(shí)現(xiàn)了主要運(yùn)行設(shè)備的中心監(jiān)控。有實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,水解酸化-SBR工藝處理印染廢水效果好,COD平均總?cè)コ?9.9%,色度平均去除率70%[4]。改造后工藝流程如下:
虛線部分為新增工藝池,SBR反應(yīng)池前設(shè)一級(jí)水解池,以提高原水的可生化性,改良SBR反應(yīng)池前部設(shè)置生物吸附池,池中放置球形填料,進(jìn)水流經(jīng)吸附池后進(jìn)入SBR反應(yīng)池,出水經(jīng)加藥絮凝和脫色后進(jìn)入氣浮池。新增工藝池的設(shè)計(jì)參數(shù)為:一級(jí)水解池容積2750m2。
3.2 新增工藝處理效果
3.2.1 降耗情況
新增工藝的進(jìn)水pH值要求在11以下即可,廢水經(jīng)電廠脫硫后可降低一部分pH值,因此原中和池投加酸的量很少,多數(shù)情況不加;因生物接觸氧化池進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷的大大降低,且改造期間將池中積存的過(guò)剩污泥全部清理,使得曝氣風(fēng)機(jī)的開(kāi)臺(tái)率由原來(lái)的平均3臺(tái)降到1臺(tái)即可;加藥成本與原來(lái)相比有所下降,兩套生化系統(tǒng)如果控制得好,加藥量明顯減少,尤其是原來(lái)的綜合一體氣浮池,生化處理效果可滿足排放要求時(shí)可不加藥。這樣改造后經(jīng)核算噸水的處理費(fèi)用下降了近一半,約在2.5元,且在進(jìn)水處理難度加大的情況下,出水水質(zhì)大大提升。
3.2.2 污泥量減少
增加新工藝后,原來(lái)由于水量變化和進(jìn)水濃度的提高引起的生物接觸氧化池過(guò)曝氣和溶解氧不足造成污泥老化、活性差、恢復(fù)慢、剩余污泥量大的問(wèn)題也得到改善,SBR工藝的前置保證了后段水解酸化-生物接觸氧化工藝的進(jìn)水穩(wěn)定性,降低了進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷,污泥活性得到較好地控制,正常污泥回流即可(適當(dāng)回流至水解酸化池),減少了整個(gè)系統(tǒng)的污泥排放,保障了整體運(yùn)行效果。
3.2.3 脫色效果顯著提高
經(jīng)生物吸附和SBR加強(qiáng)處理后的廢水的出水色度明顯下降,且出水色度較穩(wěn)定。生物吸附池的高效脫色微生物可吸附和富集染料分子并將其降解,破壞其不飽和鍵及發(fā)色基團(tuán),再結(jié)合SBR工藝,通過(guò)豐富生物相、種群多樣化的污泥技術(shù),強(qiáng)化了慢速和難生物降解有機(jī)物的去除,降解效率提高,脫色效果明顯提高。為保證進(jìn)一步去除色度和COD以減輕后續(xù)處理工藝的負(fù)擔(dān),SBR池后設(shè)置加藥氣浮池,投加PAC和脫色劑,新增工藝出水COD去除率為80%,色度去除率為70%。
3.2.4 處理效果
新增工藝的出水再進(jìn)入原有的水解酸化-生物接觸氧化池系統(tǒng),最終出水可穩(wěn)定滿足《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287-2012)的要求,出水COD濃度穩(wěn)定在80mg/L以下,甚至達(dá)到50mg/L。目前改造項(xiàng)目已通過(guò)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門(mén)驗(yàn)收,運(yùn)行效果見(jiàn)表3。
表3 改造后進(jìn)出水指標(biāo)
原有水解酸化-生物接觸氧化工藝前增加水解酸化-SBR工藝聯(lián)合處理印染廢水的工藝改進(jìn),可使出水滿足新版《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287-2012)的排放要求,同時(shí),也解決了原有工藝運(yùn)行成本高、污泥量大和脫色難的問(wèn)題,此工藝改進(jìn)具有可行性,可供印染廢水處理廠改造參考。另外,建議如原水解酸化-生物接觸氧化池為兩條線并行設(shè)計(jì)的,可改造為兩級(jí)串聯(lián)生物接觸氧化池,推測(cè)可進(jìn)一步提升運(yùn)行效果。
[1] 《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4287-2012)[S].
[2] 付永勝,鄂鐵軍.水解酸化-UASB-SBR組合法處理印染廢水[J].化工環(huán)保,2002(2):155-157.
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Improvement of Printing and Dyeing Wastewater Treatment by Hydrolytic Acidifcation-Biological Contact Oxidation Process
SUN Hong-juan
X703
A
1006-5377(2017)04-0058-03