物化+三级生化法处理浆染厂生产废水

广州市某浆染厂主要产品为牛仔布，生产过程分染纱、织造两大工序。该厂的生产废水主要在浆染生产过程中产生，生产过程中主要使用靛蓝、硫化黑染料。外排的生产废水中含有大量的悬浮态和胶体态有机染料及残碱，具有色度高、可生化性差等特点。针对这类生产废水的特征，设计采用先经混凝沉淀，使大部分染料和助剂得以絮凝，然后再经三级生化处理，利用高度驯化的特种微生物去除有机物。该工艺具有处理负荷高、耐冲击、出水稳定等特点，在实际应用中取得了理想的效果。

1 废水水质水量及排放标准

　　1.1 废水水量

　　设计废水水量：800m3/d。

　　1.2 废水水质

　　根据现场多次取样监测结果废水水质见表1。

表1 生产废水进水水质
 
项目
 ρ(BOD5)/(mg·L-1)
 ρ(CODcr)/(mg·L-1)
 ρ(SS)/(mg·L-1)
 色度/倍
 
废水水质
 800
 3500
 500
 12000
 
 

　　1.3 废水排放标准

　　废水处理后要求达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）和广东省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）中一级排放标准，具体指标见表2。

表2 废水排放标准
 
项目
 ρ(BOD5)/(mg·L-1)
 ρ(CODcr)/(mg·L-1)
 ρ(SS)/(mg·L-1)
 色度/倍
 
排放标准
 ≤20
 ≤100
 ≤60
 ≤50
 
 

2 废水处理工艺流程及主要设计参数

        2.1 废水处理工艺流程

　　废水处理工艺流程见图1。

        2.2 工艺特点

　　该浆染厂生产废水处理工程由预处理系统、物化处理系统、厌氧处理系统和好氧处理系统组成。工艺特点为：

　　①预处理系统包括格栅井和调节池，以去除大块漂浮物，均化水质水量。调节池内设有预曝气的管道系统，利用鼓风机通入压缩空气，将污水充分混合，并使废水中的可溶性染料重新被氧化为不溶性物质，保证后续处理系统连续正常运转。

　　②物化处理系统采用化学混凝沉淀法。先调节废水pH值，然后加入混凝剂，去除废水中悬浮物和胶体物质，脱除大部分色度，并可改善水质，有利于后续处理。

　　③厌氧生化处理系统只发生水解和酸化作用。污水在兼性微生物的作用下进行水解酸化，使复杂且难降解的大分子有机物分解成易降解的小分子有机物，悬浮和胶体状的有机物降解成可溶性物质，使废水中溶解性有机物和可生物降解有机物所占比例显著增加，改善废水的可生化性，为后续好氧生化处理创造条件。水解酸化池中安装潜水搅拌机进行搅拌，以增强废水与污泥之间的接触，避免产生分层，提高处理效率。

　　④好氧生化处理系统采用二级好氧法。第一级采用活性污泥曝气池，中沉池为竖流式沉淀池，中沉池中污泥回流至水解酸化池；第二级采用生物接触氧化池，二沉池采用竖流式沉淀池。这样能相对培养出不同的属性菌种，有利于提高处理效率，和不分段曝气池比较能缩短曝气时间和节省曝气量。而且第二级采用接触氧化法，可提高处理效率，减少占地、节省能耗。

　　⑤二沉池后设快滤池，主要用于去除二沉池出水中的悬浮物（主要为脱落的生物菌膜）。现在二沉池出水各项指标均已达标，故通常无需经快滤池便可直接排放。

        2.3 主要工艺设计参数

　　①调节池。有效容积为200m3，停留时间为6h，设预曝气系统。

　　②混凝反应池。有效容积为8m3，反应时间为15min。

　　③混凝沉淀池。为斜管沉淀池，表面负荷为1.5m3/(m2·h)，有效停留时间为1h。

　　④水解酸化池。有效容积为400m3，水力停留时间为12h。在池中安装潜水搅拌机使泥水充分混合。

　　⑤活性污泥曝气池。有效容积为400m3，污泥负荷为NS=0.68kg[CODcr]/(kg[MLVSS]·d)，污泥沉降比为30%～50%。

　　⑥中沉池。为竖流式沉淀池，表面负荷为2.2m3/(m2·h)，有效停留时间为1.25h，污泥回流比为100%。

　　⑦接触氧化池。有效容积为160m3，填料负荷为1.2kg[CODcr]/(m3·d)。采用推流式鼓风曝气系统。

　　⑧二沉池。采用竖流式沉淀池，表面负荷为1.1m3/(m2·h)，停留时间为2.5h。

　　⑨砂滤池。滤层高为1.0m，滤速为6m/h。

3 工程调试运行及处理效果

　　该工程于2001年9月动工，2002年初建成，2002年1月开始设备调试以及菌种的培养和驯化。先进行混凝反应沉淀池加药试验，经过几种药剂的试验比较，最后确定了2种经济有效的药剂及投加量为：混凝剂选用硫酸亚铁，投加量为150mg/L；絮凝剂选用聚丙烯酰胺，投加量为5mg/L。随后进行菌种的培养和驯化，为缩短培菌时间，尽快使废水处理站投人正常运行，采用边培养边驯化的方法。在活性污泥的培养过程中，不断加入经混凝处理后的车间废水，并在好氧池内投加同类厂家的活性污泥及定量的面粉、尿素、磷酸三钠等营养物。同时调整pH值及溶解氧。先闷曝一段时间，使池内活性污泥逐渐增加，然后逐渐加大进水量，直到满足设计水量。经过2个月的培养和驯化，活性污泥池内污泥的质量浓度达到3.0kg/m3左右。从显微镜观察，生物生长稳定。

　　经过1个多月的稳定运行，工程于2002年4月通过环保验收，监测结果见表3。整套设施自运行以来一直处于高效稳定的状态。

表3 工程运行监测结果
 
项目
 ρ(CODcr)/(mg·L-1)
 ρ(BOD5)/(mg·L-1)
 ρ(SS)/(mg·L-1)
 硫化物/(mg·L-1)
 色度/倍
 
进水
 3500
 800
 500
 120
 12000
 
出水
 50.6
 12.3
 55.0
 0.41
 40
 
 

4 运行费用分析

　　该工程总投资为180万元，废水处理工程满负荷状态下的处理成本见表4。

表4 废水外理成本
 
项目
 单价
 费用/(万元·a-1)（300d计）
 
人工费（6人）/(元·a-1·人)
 9000
 5.4
 
电费/(元·d-1)
 568
 17.04
 
药剂费/(元·d-1)
 859
 25.77
 
折旧费（5％）
 　
 90
 
总计
 　
 57.21
 
 

　　该废水处理工程年运行费用为57.21万元，单位处理成本2.38元/m3，单位直接处理成本（不含折旧费用）为1.98元/m3。

5 结论

　　①采用混凝沉淀-水解酸化-二级好氧生化成功地处理了广州市某浆染厂排出的生产废水，该方法具有处理效率高、出水稳定、操作简便、耐冲击、日常维护方便等特点。

　　②浆染厂生产废水中含染料及残碱等复杂成分，应使用物化、生化法联合处理。把物化系统放于生化系统之前，可以去除大部分硫化物及残碱，降低CODcr，为后续生化处理创造有利条件。

　　③水解酸化在整个处理工艺中的作用不可忽视，它直接影响处理效果的好坏。

　　④浆染厂生产废水经“物化+三级生化”法处理后，CODcr，BOD5，SS和色度的去除率分别达到98%，97%，90%及99.6%，出水各项指标均达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）及广东省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）中一级标准。