印染廢水處理平板陶瓷膜的應(yīng)用

本文以福建一印染工業(yè)園區(qū)中的廢水處理廠改造為例，主要闡述了平板陶瓷膜工藝在印染廢水處理中的應(yīng)用方式以及能夠解決的問題。根據(jù)印染廢水水量大、有機物濃度高、難降解、水質(zhì)復(fù)雜、水質(zhì)波動大、色度大等特點，結(jié)合平板陶瓷膜技術(shù)的應(yīng)用特征，以優(yōu)化處理出水水質(zhì)、減少污泥排放量以及降低廢水處理運營成本等幾個方面為最終改造目標(biāo)，有針對性地設(shè)計廢水改造處理工藝，為印染廢水的處理及工程優(yōu)化改造提供了新的解決思路及方向。

1、項目背景

印染工業(yè)園區(qū)中大部分企業(yè)的印染紡織產(chǎn)品以化纖、混紡為主，棉紡為輔，其廢水主要含有分散染料、直接染料及其助劑，并有活性染料、陽離子染料和少量硫化染料、還原染料等。由于處理水量大，原有污水處理廠采用了多條線路同時處理的運行方式，不僅可降低發(fā)生事故時的環(huán)境風(fēng)險，而且在生產(chǎn)淡季、水量較少時可采用部分運行的模式，降低運行成本。

1.1 設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)

污水處理廠的初始設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

設(shè)計出水水質(zhì)達(dá)到環(huán)辦審定的出水標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。

1.2 原有處理工藝流程

從印染工業(yè)園區(qū)收集到的綜合印染廢水經(jīng)格柵、篩網(wǎng)以除去粗懸浮物，如棉紗、纖維、塑料雜物等。由管道引到污水廠集水井，經(jīng)集水井進(jìn)行沉砂、隔油，然后進(jìn)入集水池中，其主要起到均質(zhì)、調(diào)節(jié)和降溫的作用，再以提升泵泵入水解池，開始生化處理。在水解酸化菌的代謝作用下，將大分子物質(zhì)和難溶解或難生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于降解的小分子物質(zhì)，如染料、化學(xué)漿料和各類表面活性劑等，以提高后續(xù)好氧處理的效率，并克服下一階段好氧處理中泡沫橫飛之弊端。進(jìn)入A2O（厭氧-缺氧-好氧）生物處理池進(jìn)行生物降解，再進(jìn)入混凝―沉淀―砂濾工藝，最后達(dá)標(biāo)排放。

2、項目改造必要性

2.1 原有工藝運行情況

該條線路建成之初，原有進(jìn)出水口的監(jiān)測數(shù)據(jù)如表3所示。

根據(jù)表3實際進(jìn)水水質(zhì)的統(tǒng)計分析可知：a)各進(jìn)水指標(biāo)均低于設(shè)計水質(zhì)；b)各水質(zhì)指標(biāo)波動較?。?/span>c)B/C比（BOD與COD的比）為0.28～0.32，可生化性較差；d)進(jìn)水NH3-N質(zhì)量濃度較低，可忽略不計。

根據(jù)表3實際出水水質(zhì)的統(tǒng)計分析可知：SS，CODCr，BOD5，NH3-N和色度等污染物指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到設(shè)計出水水質(zhì)。實際進(jìn)水水質(zhì)較大程度優(yōu)于設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)，因此雖然當(dāng)年設(shè)計出水水質(zhì)良好，但該條線路的工程中仍需重點關(guān)注如今的進(jìn)水水質(zhì)。

2015年8月，于污水處理廠現(xiàn)場實測進(jìn)水COD，其中，針織廢水COD為1333mg/L，1號線路廢水COD為6480mg/L，2號線路廢水COD為4320mg/L，遠(yuǎn)高于設(shè)計進(jìn)水濃度。根據(jù)多次取樣檢測的數(shù)據(jù)判斷，污水處理廠進(jìn)水平均COD范圍為1800～2000mg/L，已超過當(dāng)年設(shè)計的1500mg/L。

2.2 原有工藝問題

原有工藝存在的問題有以下幾個：a)生物處理工藝段和物化處理工藝段產(chǎn)泥量較大，含水率較高，二次處置費用高；b)生物填料填充比較低，出現(xiàn)老化現(xiàn)象，需更換；c)曝氣系統(tǒng)的曝氣效果極不均勻，需重新鋪設(shè)曝氣系統(tǒng)；d)傳統(tǒng)工藝處理成本高，每噸水為2.1～2.5元；e)抗沖擊負(fù)荷能力差，出水水質(zhì)受進(jìn)水水質(zhì)波動影響較大；f)進(jìn)水CODCr超過設(shè)計進(jìn)水，出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)地提高，需重新核算原有主體構(gòu)筑物處理水量。

3、改造工程方案選取

3.1 改造工程設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)及水量

改造線路的設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)如表4所示。

設(shè)計出水水質(zhì)應(yīng)執(zhí)行GB4287―2012《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表5中的直接排放標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)原有線路上污水處理構(gòu)筑物的各生物池池容計算，其污水處理量最高為4000t/d，通過適當(dāng)改變各構(gòu)筑物生物處理功能，采用“微曝氣水解酸化+平板陶瓷膜過濾+生物活性炭吸附”處理技術(shù)后，其處理能力能夠達(dá)到6000t/d。

3.2 污染物去除思路分析

3.2.1 CODCr

設(shè)計進(jìn)水CODCr為2000mg/L，出水要求CODCr小于等于80mg/L，去除率達(dá)96%。印染廢水中的有機物大多為難降解有機物，常規(guī)的生物處理法對這類污染物去除率較低；物化處理法僅能去除顆粒態(tài)的有機物，對溶解態(tài)的有機物去除率較低。原有工藝為常規(guī)的生物處理法與物化處理法的聯(lián)用工藝，根據(jù)上述分析，該工藝對溶解態(tài)的難降解有機物去除率較低，而印染廢水中這部分有機物占有較大的比例。

可采用的對策與措施有以下幾點：a)強化厭氧水解處理。將部分難降解有機物轉(zhuǎn)化為可降解有機物，通過強化厭氧水解處理工藝進(jìn)一步提高廢水可生化性。b)將好氧處理改為微氧處理。在微氧條件下，活性污泥中的微生物種群會改變，使生物反應(yīng)過程也發(fā)生改變，有利于微生物對難降解有機物進(jìn)行分解，且老化的微生物會被新生的微生物分解，保證有機物污泥大幅減量，大幅降低污泥二次處置費用。c)增加膜過濾設(shè)施，形成MBR（膜生物反應(yīng)器）工藝。MBR工藝可以截留廢水中的顆粒態(tài)污染物和微生物，大幅提升生物處理工藝中污泥濃度，提高生物反應(yīng)效率。d)增加活性炭吸附?；钚蕴磕芪饺芙庑杂袡C物，并利用炭孔內(nèi)的微生物對被吸附的有機物進(jìn)行深層次降解，利于活性炭再生。

3.2.2 BOD5

BOD5屬于常規(guī)有機污染物。污水中BOD5的去除靠異養(yǎng)微生物的吸附和代謝作用完成，其去除率與單項污染物去除率、污染物去除的總體要求有關(guān)，只要滿足COD達(dá)標(biāo)排放，BOD5達(dá)標(biāo)排放基本滿足，因此不作為重點控制指標(biāo)。

3.2.3 SS

尾水中SS質(zhì)量濃度涉及到出水SS指標(biāo)、出水中的BOD5等指標(biāo)，因為出水SS的主要成分為活性污泥生物絮體，較高的出水SS質(zhì)量濃度會使出水的BOD5增加。一般1mg/L出水SS含有0.30～0.75mg/L的BOD5。本工程要求出水SS質(zhì)量濃度為50mg/L，現(xiàn)采用物化處理的方式降低出水SS質(zhì)量濃度，由于需要擴大原有工藝的處理規(guī)模，若采用原來的沉淀方法即斜管沉淀池和砂濾池，其負(fù)荷均提升66.7%，容易使出水的SS超標(biāo)。為了在擴大處理規(guī)模的條件下保證出水SS達(dá)標(biāo)，采取膜過濾措施即可實現(xiàn)SS的高效去除，出水SS質(zhì)量濃度低于1mg/L。

3.2.4 色度

印染廢水中的染料成分復(fù)雜、種類繁多?；钚匀玖隙酁榕嫉玖希Y(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，水溶性好，呈溶解態(tài)，可利用生物降解或吸附的方法去除；直接和分散染料多為不溶性染料，可利用物化的方法去除。原工藝主要通過厭氧水解、好氧分解以及物化處理方法去除色度，色度處于30～35倍范圍內(nèi)。

為進(jìn)一步提高工藝對色度的去除率，避免提升處理水量后色度不達(dá)標(biāo)的情況，可采取以下兩項措施：a)對于活性染料，可采用活性炭吸附的方法。吸附溶解性的染料，并利用炭孔內(nèi)的微生物進(jìn)行二次分解，最終分解成H2O，CO2和N2等簡單分子化合物。b)對于不溶性染料，可采用膜過濾的方法。膜過濾能將不溶性的染料完全截留。

3.3 工藝改造方案

根據(jù)污染物去除的思路，針對該線路原有工藝存在的問題，分別對各構(gòu)筑物逐一進(jìn)行改造：將原有的厭氧水解酸化池改造為微曝氣水解酸化池。厭氧過程中在降解去除高質(zhì)量濃度有機物的同時伴有硫酸鹽還原反應(yīng)的發(fā)生，少量硫酸鹽的存在有益于厭氧過程的進(jìn)行。硫酸根離子本身對生物處理系統(tǒng)無任何不良影響，生物處理過程中毒性抑制作用的產(chǎn)生主要由其還原產(chǎn)物――硫化物引起，且以游離態(tài)H2S的毒性最大。工程應(yīng)用實踐表明，有機負(fù)荷越高，生物體對H2S的毒性越敏感。同時，更換水解酸化池中的填料，以解決池內(nèi)填料老化的問題；所有需曝氣的構(gòu)筑物內(nèi)重新鋪設(shè)曝氣管道，以解決池內(nèi)曝氣不均勻的問題；在好氧池中添加填料，以增大好氧池的容積負(fù)荷，提高污水處理能力；將斜管沉淀池改造為平板陶瓷膜池；將砂濾池改造為活性炭濾池。

3.4 改造后的優(yōu)勢

微曝氣環(huán)境對硫酸鹽還原反應(yīng)存在抑制作用，對周圍環(huán)境條件有明顯的改善作用，同時其對廢水水解酸化效果有促進(jìn)作用。因此微曝氣水解具有以下幾點優(yōu)勢：a)強化微氧兼性菌的生理代謝功能，提高產(chǎn)酸量，強化水解酸化效果，將大分子難降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可生物降解物質(zhì)；b)抑制臭味類物質(zhì)的產(chǎn)生，改善污水廠環(huán)境衛(wèi)生條件；c)污泥內(nèi)源消耗，減少污泥量，同時，更換填料，可適當(dāng)減少剩余污泥排放量，解決污泥產(chǎn)量大的問題。

膜技術(shù)能去除水中的懸浮物質(zhì)，其中陶瓷膜具有比有機膜更高的機械強度、更窄的膜孔分布范圍和更長的使用壽命，能提供更可靠的水質(zhì)。此外，應(yīng)用膜技術(shù)不需另外投加混凝劑來增強顆粒的沉淀能力，因此可以減少污泥產(chǎn)量。活性炭吸附可以增強對毒性物質(zhì)和負(fù)荷變化的穩(wěn)定性，改善污泥脫水及硝化的性能。

4、結(jié)語

通過這一系列的技術(shù)改造，采用“微曝氣水解酸化+陶瓷膜過濾+活性炭吸附”技術(shù)，能有效解決該條處理線路的原有問題，提高污水處理量和處理效果，同時減少運行成本，達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。（來源：深圳市前海東江環(huán)?？萍挤?wù)有限公司）