紡織印染行業(yè)是用水和排污大戶，2007年我國印染廢水年排放量已達(dá)23～30億t，COD排放居工業(yè)領(lǐng)域第四。印染廢水水量大、成分復(fù)雜、有機(jī)物濃度高、堿性大、色度高，且印染所采用的染料和染整助劑分子結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，廢水可生化性差，脫色難度大，是工業(yè)廢水處理中的難題之一。探索經(jīng)濟(jì)有效的印染廢水處理方法成為近年來水處理領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

20世紀(jì)70年代以來，國內(nèi)處理印染廢水主要以生物處理為主，尤以好氧生物處理占絕大多數(shù)。但因印染行業(yè)中PVC、CWC和新型助劑等大量使用，染料也向抗氧化、抗生物降解方向發(fā)展，導(dǎo)致印染廢水處理難度大增，單純用生物工藝難以達(dá)標(biāo)，物化法與生化法結(jié)合起來成為趨勢。

本工藝就采用了常規(guī)“物化和生化組合”工藝，生化組合是由厭氧水解酸化池和好氧活性污泥池組成。除此之外，工藝還創(chuàng)新性地將高效、低成本的“植物穩(wěn)定塘+人工濕地系統(tǒng)”工藝大規(guī)模地應(yīng)用于印染工業(yè)廢水的深度處理實(shí)踐中，具有重要的參考借鑒意義。

1·工程概況和分析方法

1.1原水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)

廣東某印染污水處理廠位于工業(yè)園區(qū)紡織染整基地內(nèi)，集中統(tǒng)一處理基地內(nèi)數(shù)十家紡織印染企業(yè)的工業(yè)廢水和生活污水。日均處理印染廢水約4×104m3，主要包括漿料濃水、漂染廢水和印染助劑等印染廢水及部分生活污水。原水進(jìn)水水質(zhì)和國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)一級標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.2工藝流程

根據(jù)綜合印染廢水污染物水量大、成分復(fù)雜、色度深和可生化性差等特點(diǎn)，采用生化-植物穩(wěn)定塘-人工濕地系統(tǒng)工藝進(jìn)行處理，其工藝流程如圖1所示。

1.3主要構(gòu)筑物

主要構(gòu)筑物和設(shè)備如表2所示。

1.3.1調(diào)節(jié)池

綜合印染廢水污染物種類多，成分復(fù)雜、性質(zhì)不穩(wěn)定，進(jìn)水量大且不穩(wěn)定。調(diào)節(jié)池的作用就是通過預(yù)曝氣均化水量水質(zhì)并加酸中和調(diào)節(jié)pH。為使污水水質(zhì)均勻混合，其有效容積宜稍大，達(dá)到24 000m3。調(diào)節(jié)池出口處加入硫酸亞鐵、石灰乳，進(jìn)入小型混合池后，加PAM絮凝劑混凝沉淀，然后直接流進(jìn)初沉池。

1.3.2厭氧水解池

采用厭氧水解酸化，廢水在厭氧水解酸化池內(nèi)厭氧菌和產(chǎn)酸菌的共同作用下，將廢水中結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子印染有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物或中間產(chǎn)物，可降低廢水毒性、提高廢水可生化性，為后續(xù)的好氧活性污泥處理創(chuàng)造了條件。因廢水處理量大，應(yīng)安裝攪拌器，使池內(nèi)的微生物與廢水均勻接觸，以更好地分解染料。

1.3.3好氧活性污泥池

活性污泥池在曝氣條件下，通過各種好氧細(xì)菌、原生生物和后生生物的同化、異化作用，將印染廢水中的有機(jī)物最終分解為水、二氧化碳和無機(jī)鹽。廢水經(jīng)過活性污泥的絮凝、吸附和降解，再進(jìn)入二沉池沉淀，排出上清液。二沉池的部分污泥回流到活性污泥池。

1.3.4植物穩(wěn)定塘-人工濕地

植物穩(wěn)定塘-人工濕地生態(tài)系統(tǒng)是將污水處理廠7 km外的城郊荒地和魚塘改建，改后系統(tǒng)由植物穩(wěn)定塘(2×4 000 m3)、三級串聯(lián)強(qiáng)化生物濾床(3 500 m3+2 600 m3+4 900 m3)、表面溢流濕地(5 400 m3)、強(qiáng)化生物濾床組成(6×5 000 m3)，總占地面積約為5.5×104 m3。植物穩(wěn)定塘中栽有蓮藕、水草，并放養(yǎng)鯉魚、草魚等，人工濕地的三級強(qiáng)化生物濾床和表面溢流濕地交叉種植菖蒲、蘆葦、風(fēng)車草、美人蕉等對氮、磷、營養(yǎng)鹽類等具有良好吸附降解作用的濕地植物，深度去除廢水中SS、COD、氮磷和色度等主要污染物及其他微量特征污染物，最后流入6個5 000 m3強(qiáng)化生物濾床進(jìn)一步深度處理降低污染指標(biāo)，經(jīng)監(jiān)測達(dá)標(biāo)后排入河涌。植物穩(wěn)定塘-人工濕地生態(tài)系統(tǒng)通過基質(zhì)過濾、吸附、離子交換、植物吸收和微生物分解轉(zhuǎn)化等過程來實(shí)現(xiàn)對污水的高效凈化具有顯著的環(huán)境效益、良好的經(jīng)濟(jì)效益。

1.4分析方法

COD:重鉻酸鉀法測定;BOD5:稀釋與接種法測定;SS:重量法測定;pH值:pH S-2型酸度計測定;色度:稀釋倍數(shù)法測定;NH3-N:納氏試劑分光光度法測定;TP:過硫酸鉀消解-鉬銻抗壞血酸分光光度法。

2·運(yùn)行結(jié)果與討論

2.1總體運(yùn)行效果

該系統(tǒng)的生化工藝部分增加了水解酸化池后，對整個工程包括穩(wěn)定塘、人工濕地系統(tǒng)(生化工藝改良之前已正常穩(wěn)定運(yùn)行1年左右)在內(nèi)進(jìn)行了為期半年以上的調(diào)試運(yùn)行，工藝運(yùn)行穩(wěn)定、出水效果良好。如表3所示，6—12月調(diào)試期間系統(tǒng)出水COD平均約63.2 mg/L，BOD513.8 mg/L，SS 5.0 mg/L，色度49倍，NH3-N 0.2 mg/L，TP 0.4 mg/L，完全符合GB8978-1996要求。盡管運(yùn)行調(diào)試的半年期間有相當(dāng)長時間處于氣溫較低的秋冬季，但出水指標(biāo)良好，基本沒有超標(biāo)現(xiàn)象。因廣東地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，全年平均氣溫22.2℃，氣溫的日較差年較差小，系統(tǒng)工藝受氣候影響較小，因此為詳細(xì)研究工藝每日的運(yùn)行情況，2.2～2.5節(jié)中選取了處于調(diào)試運(yùn)行穩(wěn)定階段且氣候上具有一定代表意義的10月和11月對各個水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析。

2.2對COD的去除效果

如圖2所示，穩(wěn)定運(yùn)行后系統(tǒng)進(jìn)水量在3.0×104～4.3×104m3/d浮動，平均3.6×104 m3/d。進(jìn)水COD 1 670～2 230 mg/L，平均2 024 mg/L，常規(guī)物化+生化組合段工藝出水COD 89.6～125.4mg/L，平均108.2 mg/L，平均去除率94.6%。經(jīng)植物穩(wěn)定塘-人工濕地系統(tǒng)處理后，出水COD 56.4～73.7 mg/L，平均64.6 mg/L，完全符合GB8978-1996一級標(biāo)準(zhǔn)，平均去除率為41.2%�？梢娭参锓�(wěn)定塘-人工濕地系統(tǒng)對工業(yè)廢水有較強(qiáng)的去除效果。同時，圖中進(jìn)水COD曲線浮動范圍較大，但出水COD曲線始終維持在100 mg/L左右，說明常規(guī)物化+生化組合段工藝去除效果穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷大;再經(jīng)植物穩(wěn)定塘-人工濕地系統(tǒng)處理后的出水COD曲線接近直線，COD總?cè)コ�率達(dá)96%以上。

2.3對SS的去除效果

系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后的進(jìn)水SS和去除效果如圖3所示，進(jìn)水SS波動曲線上下浮動顯著。其中，前40天進(jìn)水SS主要在617～1 140 mg/L波動，極差513mg/L，平均830 mg/L;后40天進(jìn)水SS波動更為明顯，浮動在727～1 300 mg/L，極差達(dá)573 mg/L，平均1 120 mg/L;前后兩階段平均值極差已達(dá)290 mg/L。這主要跟紡織企業(yè)的運(yùn)行情況相關(guān)，因?yàn)楣に囘\(yùn)行階段紡織出口受國際經(jīng)濟(jì)形勢影響，訂單來源不穩(wěn)定，導(dǎo)致污水排放的水質(zhì)水量變化顯著。盡管如此，經(jīng)過常規(guī)物化+生化組合工藝處理后，出水SS保持穩(wěn)定，10 mg/L左右，遠(yuǎn)低于GB8978-1996一級標(biāo)準(zhǔn)70 mg/L，平均去除率達(dá)到98.6%。經(jīng)植物穩(wěn)定塘-人工濕地系統(tǒng)進(jìn)一步過濾、吸附處理后，出水SS小于5 mg/L。

2.4對色度的去除效果

常規(guī)物化+生化組合和植物穩(wěn)定塘-人工濕地系統(tǒng)區(qū)段進(jìn)出水色度及色度去除效果如圖4所示，系統(tǒng)總進(jìn)水色度為650～1 200倍，平均877倍。跟SS一樣，前40天色度波動較小，在650～900倍之間，平均807倍;第40天后，進(jìn)水色度范圍為800～1200倍，波動較大，極差達(dá)400倍，是最低值的1/2，進(jìn)水平均值1 033倍。經(jīng)物化+生化組合前40天出水色度平均120倍，后20天平均130倍，出水色度平均為123倍，平均去除率約86.0%;經(jīng)植物穩(wěn)定塘-人工濕地系統(tǒng)深度處理后，出水波動較少，出水平均值為50倍左右，去除率為55.6%;整個系統(tǒng)工藝平均總?cè)コ�率達(dá)93.8%。植物穩(wěn)定塘-人工濕地系統(tǒng)對色度深度去除效果明顯，色度值降低了一半以上。由于印染廢水中含有難生化降解的PVC、化學(xué)助劑等，常規(guī)物化+生化組合不能將其中復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)的顯色集團(tuán)徹底破壞，導(dǎo)致出水色度值較高。增加了植物穩(wěn)定塘-人工濕地系統(tǒng)后，易被吸附降解的色度得到去除，但殘余物質(zhì)的顯色使得出水色度時有略超過50倍，只達(dá)到基本排放標(biāo)準(zhǔn)，故此工藝仍有改進(jìn)的空間。

2.5對氮磷等的去除效果

系統(tǒng)工藝對COD、SS和色度等主要指標(biāo)的去除作用明顯外，對容易引起水體富營養(yǎng)化的氮磷等具有很強(qiáng)的降解去除效果。系統(tǒng)進(jìn)水NH3-N為1～7mg/L，平均4 mg/L;而平均出水僅0.1～1 mg/L，平均0.2 mg/L以下，去除率達(dá)95.0%以上。進(jìn)水TP9～30 mg/L，平均10 mg/L;而出水TP 0.1～0.8mg/L，平均約0.4 mg/L，去除率達(dá)95.5%以上。對其他指標(biāo)如pH、水溫等，本系統(tǒng)工藝也具有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力。系統(tǒng)進(jìn)水pH達(dá)11～13，呈強(qiáng)堿性，但經(jīng)處理后出水pH 7.3～8.2，跟自然水體pH基本一致，表明本系統(tǒng)對pH的處理有很強(qiáng)的適應(yīng)和調(diào)節(jié)能力。盡管常規(guī)物化+生化階段出水水溫較高，達(dá)30～40℃，但通入7 km外的植物穩(wěn)定塘-人工濕地系統(tǒng)自然冷卻后，出水基本與周圍河涌水溫一致，不會產(chǎn)生熱污染。系統(tǒng)工藝每日產(chǎn)生的污泥量在200t左右，部分污泥被送至制磚廠綜合利用，剩余部分被運(yùn)至發(fā)電廠焚燒處理。具體參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

2.6經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

該工程日處理量4×104m3，總投資為15 000萬元人民幣，包括建設(shè)用地、植物穩(wěn)定塘、人工濕地建造費(fèi)用、土建設(shè)備、設(shè)計安裝調(diào)試運(yùn)行以及生活辦公區(qū)的基礎(chǔ)建設(shè)等。其中植物穩(wěn)定塘-人工濕地系統(tǒng)總投資約4 000萬人民幣。

運(yùn)行費(fèi)用主要包括電費(fèi):運(yùn)行功率1 700 kW，電價以0.6元/(kW·h)計，處理廢水運(yùn)行電費(fèi)0.61元/m3;藥劑費(fèi):硫酸、硫酸亞鐵、石灰乳、PAM絮凝劑等，共約0.5元/m3;人工費(fèi):0.05元/m3;植物穩(wěn)定塘-人工濕地(農(nóng)村郊區(qū)):54 400 m2，約82畝，如日處理量為4×104m3/d，每月管理運(yùn)行費(fèi)用需4 000元，年僅48 000元。

3·結(jié)論

(1)本系統(tǒng)工藝適合處理進(jìn)水量大、COD負(fù)荷高、成分復(fù)雜等特點(diǎn)的綜合印染廢水，可有效去除COD、SS和色度等污染物。按日處理量4×104 m3、COD去除率96%估算，此系統(tǒng)工藝一年可削減COD排放約28.6萬t，對周邊河道水質(zhì)環(huán)境改善有明顯的改善作用。對BOD5、SS和色度去除率可分別達(dá)98.4%、98.6%和92.8%以上，出水水質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)到GB8978-1996一級標(biāo)準(zhǔn)。

(2)印染污水處理廠不僅完成了工業(yè)園區(qū)要求的污水統(tǒng)一處理目標(biāo)，還創(chuàng)新性地將人工濕地大規(guī)模引入印染廢水的深度處理。該植物穩(wěn)定塘-人工濕地系統(tǒng)深度處理效果良好，驗(yàn)證了植物穩(wěn)定塘-人工濕地系統(tǒng)處理印染工業(yè)廢水的可行性。

(3)本工藝仍有繼續(xù)改進(jìn)的空間。植物穩(wěn)定塘-人工濕地系統(tǒng)深度降解印染廢水效果明顯、成本低廉，但對難生化降解的印染污染物色度降解效果微弱�？煽紤]進(jìn)入植物穩(wěn)定塘-人工濕地前，增加一個二氧化氯或臭氧等高級氧化脫色工藝，再經(jīng)植物穩(wěn)定塘-人工濕地處理后出水水質(zhì)會有更大的提升。