印染廢水處理混凝沉淀/活性污泥法
印染廢水具有水量大、COD濃度高、可生化性差、色度深、成分復雜、水質變化大等特點,紡織印染是佛山市某鎮(zhèn)的傳統(tǒng)支柱產業(yè)之一,企業(yè)眾多,但分布散亂,難以統(tǒng)一管理,所排放的印染廢水對當地水環(huán)境造成嚴重污染。因此,若將一些分布在城區(qū)中心或分散在不同地方的印染企業(yè)集中在一個工業(yè)園區(qū),形成較大生產規(guī)模的紡織印染區(qū),對生產過程中產生的印染廢水進行集中處理,既能杜絕企業(yè)的偷排現(xiàn)象,又能提高運行管理水平和廢水達標排放率?;诖耍撴?zhèn)于1999年開工建設工業(yè)園區(qū),2003年引入了一批大型紡織印染企業(yè),同時帶動一大批外地和本地的紡織企業(yè)入園投資建廠。2007年,園區(qū)污水處理廠一期工程(3萬噸/日)建成并投入試運行,二期工程(3萬噸/日)也于2009年建成運行,總設計處理水量為6萬噸/日,主要收集處理園區(qū)內的印染廢水和部分生活污水。
1、設計水質情況及工藝流程
工業(yè)園內印染企業(yè)以染整、印花工序為主,污水處理廠一期工程設計進出水水質指標如表1所示,出水水質除色度外執(zhí)行《廣東省水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二時段一級標準。
印染廢水處理通常以“物化+生化”的組合工藝為主。根據工業(yè)園區(qū)印染廢水水質特點,同時考慮處理成本,污水處理廠一期工程采用“混凝沉淀+水解酸化+活性污泥法”工藝,具體流程如圖1所示:
2、主要構筑物及設備參數
2.1 進水集水池
渠道尺寸:10m×2m×2m。收集工業(yè)園內的各印染企業(yè)的排水。各印染企業(yè)均安裝有獨立的排水管道,實行“一廠一管”制度,將其生產過程中產生的廢水排入污水處理廠,各管道的進出口配備電磁流量計,出水口配有24小時混合水樣采集器。污水處理廠根據印染企業(yè)排放廢水的水質和水量進行收費。
2.2 進水泵井
格柵渠道尺寸:10.5m×1.25m×2.55m,進水泵井尺寸:38m×10m×4m。設有2臺機械細格柵,柵隙5mm,2臺雙曲面攪拌器,6臺干式提升泵,配備濃硫酸投加裝置。
2.3 調節(jié)池
尺寸:47m×33m×6m,設有6臺攪拌器,4臺干式提升泵,池頂安裝2組冷卻塔,配置2臺干式增壓泵。池體末端設置有加藥混凝區(qū)。
2.4 初沉池
尺寸:直徑40m×6m,采用中進周出的輻流式沉淀池,2組并列運行。各設有1臺刮泥機,2臺螺桿排泥泵。
2.5 水解酸化池
尺寸:100m×35m×6m,設有10臺水下推流器。由于印染廢水可生化性較差的特點,污水處理工藝采用水解酸化工藝以提高廢水的可生化性。然而在實際運行過程中發(fā)現(xiàn),廢水經混凝沉淀后的B/C約為0.5,表明其可生化性較好,且經水解酸化池后,廢水的可生化性并未改善。因此,在2013年8月對污水處理廠一期工程進行改造,廢水經初沉池后直接跨越水解酸化池進入預吹脫池,然后經活性污泥法生化處理,后期穩(wěn)定運行效果表明,改造后的生化系統(tǒng)處理效率并未受到任何影響。
2.6 預吹脫池
尺寸:14m×35m×6m。池底均勻分布有130根管式微孔曝氣器,對廢水進行預曝氣處理,吹脫廢水中的部分硫化物,以降低生化池進水中的硫化物含量。
2.7 生化池
尺寸:114m×23m×6m,采用推流式曝氣池,2組并列運行,每組均采用獨立分格推流式活性污泥法,由三面橫向設置的擋墻(擋墻底部鏤空或設置若干個小孔)將之分隔為四段,四段的容積比為15∶61∶15∶9,廢水經擋墻底部或孔洞流入下一段,最后出水經末端頂部溢流孔流入二沉池。這種獨立分格的推流式曝氣池兼具推流式和完全混合式兩者的優(yōu)點,不僅具有較強的生化反應推動力和反應速率,而且具有較強的耐沖擊負荷能力[4]。每組生化池池底均勻分布有1494根管式微孔曝氣器,將壓縮空氣鼓入泥水混合液中,提供微生物所需溶解氧,并對泥水混合液進行攪拌,使溶解氧、污水和活性污泥充分結合。
2.8 二沉池
尺寸:直徑50m×6m,采用中進周出的輻流式沉淀池,2組并列運行。各設有1臺刮泥機,共5臺外回流泵,1臺剩余污泥泵。
2.9 污泥濃縮池
尺寸:直徑17.2m×5m,采用中進周出的沉淀池結構,4組,設6臺污泥輸送泵。接收來自初沉池的物化污泥和二沉池的剩余污泥,將濃縮污泥輸送至脫水機房,上清液溢流至總回流井。
2.10 總回流井
尺寸:5m×5m×4m,設有3臺回流泵。收集廠內生活污水、污泥濃縮池上清液及脫水機房產生的污水,并輸送至一期調節(jié)池。
3、處理效果及運行中存在的問題
3.1 處理效果
2017年污水處理廠一期工程各工藝段日均進出水水質如表2所示:
從2017年污水處理各工藝段進出水水質可以看出,“混凝沉淀+活性污泥法”對該廢水具有較好的處理效果。原水水質pH值較高,平均達11.05左右,先使用濃硫酸將廢水pH調節(jié)至8.5~9.5,然后進入調節(jié)池經簡單均質后,在出水端投加硫酸亞鐵和非離子聚丙烯酰胺,經管道混合器充分混合后進入初沉池進行泥水分離,可去除絕大部分的細小纖維等雜質,并有效降低廢水中的SS和色度,去除率分別可達85%和70%,COD去除率約為38%。廢水經過調節(jié)池和初沉池時,由于處在一個厭氧(或缺氧)的環(huán)境下,廢水中的有機氮(尿素、氨基酸等)發(fā)生氨化作用,轉換成為氨氮,所以初沉池出水中的氨氮含量會比進水中的高。廢水中的磷有兩種形式,一種是顆粒性磷(不溶解性磷),一種是溶解性磷(磷酸鹽等),經過調節(jié)池的物化混凝和初沉池的泥水分離后,大部分的顆粒性磷得以去除,廢水中58%的磷在物化階段被去除。初沉池出水進入后續(xù)生化處理,廢水中的有機物、氮、磷等污染物被活性污泥中的微生物吸附降解后得到有效去除,COD、BOD5和氨氮的去除率均達95%以上,TP的去除率達85%以上。
3.2 運行中存在的問題
(1)污水處理廠一期工程接收來自20多家印染企業(yè)的廢水,各企業(yè)排放廢水的水質差異較大,為避免進入生化池的廢水水質產生較大波動,調節(jié)池要盡可能保持高液位運行,以充分發(fā)揮調節(jié)池的均質功能;另外各印染企業(yè)每天的排水時間沒有規(guī)律,調節(jié)池經常會面臨溢流的危險,污水處理廠專門成立巡檢部門對外廠來水水量進行調控,安排企業(yè)錯峰排水。
(2)污水處理廠一期工程采用的普通活性污泥法,對廢水中TP的去除主要是依靠活性污泥對磷的普通吸附以及剩余污泥的排放,因此對TP的去除率不高。長期的運行結果表明,只有當生化池進水的TP低于3mg/L時,出水的TP才有可能低于0.5mg/L。在2015年之前,物化階段僅投加非離子聚丙烯酰胺,經簡單的絮凝沉淀后,沉淀池出水TP一般都在4mg/L左右,二沉池出水TP則在1mg/L以上。后來通過比選確定硫酸亞鐵(Fe2+有效含量為30%)和非離子聚丙烯酰胺聯(lián)用,沉淀池出水TP能穩(wěn)定控制在3mg/L左右。
(3)印染廢水有一個水溫偏高的特點,每年的6~9月份,污水處理廠生化池水溫一般在40℃左右,最高會達44℃。水溫高會導致溶氧效率降低,為保證生化池具有足夠的DO,一般都會過量曝氣,生化系統(tǒng)因而會容易出現(xiàn)污泥分解的情況,直接影響生化處理效果。經過長時間的調整發(fā)現(xiàn),將污泥濃度控制在2500mg/L左右,適當提高污泥負荷,能盡量避免出現(xiàn)污泥分解的問題。
(4)在法定節(jié)假日期間,大部分印染企業(yè)都會停產,污水廠處于“少水”或“無水”狀態(tài),因此需提前利用廠區(qū)構筑物臨時儲存廢水,并適當減少處理水量,確保節(jié)假日期間維持生化池中活性污泥微生物的生存所需。特別是在春節(jié)期間,大部分印染企業(yè)會停產長達半個月時間,此時污水處理廠除提前儲水外,還要預備足夠的碳源、氮源和磷源等營養(yǎng)物。
4、結論與探討
(1)該印染工業(yè)園廢水可生化性較好,B/C值約為0.5,在工藝選擇上可不設水解酸化工藝,“物化混凝+活性污泥法”組合工藝對廢水處理效果較好,混凝沉淀能有效降低廢水SS和色度,并去除部分COD。整體工藝對COD、BOD5和氨氮的去除率均可達95%以上,對TP的去除率達85%以上。
(2)該污水處理廠的運行管理難點在于對生化系統(tǒng)的運行調控。由于印染廢水水質復雜,如果不能提前對生化系統(tǒng)的耐沖擊性進行預判并加以調控,活性污泥性狀很容易出現(xiàn)異常,從而導致出水水質超標。因此,為保證污水處理廠出水穩(wěn)定達標,除運行人員應具有較高的技術管理水平外,還應在生化工藝后端補充應急措施,如強化混凝工藝等。
(3)該污水處理廠自動化程度不高,缺少在線數據監(jiān)控,勞動強度和管理難度較高。因此自動化程度的提高是今后工藝改造的重點方向。
(4)工業(yè)園區(qū)各印染企業(yè)排放廢水水質水量對污水處理廠的運行工況影響較大,污水處理廠除加強自身管理外,還應加強與各印染企業(yè)的溝通協(xié)調,從源頭監(jiān)控,盡可能減少廠區(qū)來水水質水量的波動。(來源:廣州市京水水務有限公司)