关键字：水解酸化 接触氧化 印染废水
广州市新塘镇新图印染厂是一家棉布印染、整理企业，染色所用的染料主要是硫化染料，上染率不高，废水中残留染料多，颜色深；使用ABS作为表面活性剂，对微生物有抑制作用；所用浆料为PVA,生化性差。废水水质如表1。
表1 废水水质 | |||||
CODCr(mg/L) | BOD5(mg/L) | pH | 色度(倍) | 温度(℃) | SS(mg/L) |
600～1200 | 160～300 | ＞13 | 400～600 | 45～55 | 300～600 |
工程采用水解酸化、接触氧化的工艺，目的是通过废水的水解酸化反应，把难降解的高分子物质转化为较小的分子，从而改善废水的可生化性，为接触氧化创造条件。
1 处理流程与设计参数
图1 废水处理工艺流程图
设计进水参数与排放标准如表2、3 所示。
表2 设计的进水指标 | |||||
CODCr(mg/L) | BOD5(mg/L) | pH | 温度(℃) | 色度(倍) | SS(mg/L) |
800 | 200 | ＞13 | 45～55 | 500 | 450 |
表3 广州地区的排放标准 | ||||
CODCr(mg/L) | BOD5(mg/L) | pH | 色度(倍) | SS(mg/L) |
80 | 30 | 6～9 | 40 | 70 |
2 工艺介绍
①沉砂池
沉砂池设计停留时间为15 min。在沉砂池中部设置格栅，主要是去除一些大的杂物。在池的前段开始加酸，通过搅拌机搅动使酸碱充分反应。沉砂池内不设曝气管，格栅人工清渣。
②调节池
在调节池的入口处设置pH监测仪。在工程设计时，特别增加了调节池的调节时间，废水在调节池的停留时间为8 h。调节池内设置穿孔曝气管曝气，曝气的主要用途是脱硫和使酸碱反应更充分，以保证进入水解酸化池废水的pH值在7～10之间。废水在进入水解酸化池之前主要通过降温装置使温度降到40 ℃以下，以保证微生物的正常代谢。
③水解酸化池
设计的水解酸化池与一般的水解酸化池有不同之处：a.水解酸化池中挂填料，使污泥附着在填料上形成膜，从而增大污水与污泥的接触面积，达到增加泥水接触时间的目的；b.模仿UASB工艺，采用虹吸脉冲布水的方法，使布水均匀；c.控制每次脉冲的时间在5～7min，通过脉冲布水，可以造成剧烈搅动，激起池底的沉积污泥，又一次加强泥水之间的接触；d.根据实际经验确定污水在池中的停留时间，而不是单纯采用一般的容积负荷来设计池容。
④接触氧化池
设计的接触氧化池有以下特点：a.采用组合填料。b.采用微孔曝气器布气，提高氧的利用效率。工艺采用的气水比为25∶1，设置4台SSR型鼓风机，平时2用2备，特殊情况下3用1备，空气流量为40m3/min。在运行过程中，控制水中溶解氧在2～4mg/L。c.在接触氧化池末段设置中间沉淀池，目的是沉淀一部分污泥和脱落的膜，并回流至水解池，使最终进入斜管沉淀池中的泥量有所减少，继而减少沉淀池中药剂的用量。同时，回流到水解酸化池的污泥由于有比较长的停留时间，大部分能够得到消化［2］。d.设计水力停留时间为8 h。
⑤斜管沉淀池
斜管沉淀池设计为两个并联使用，反应区与沉淀区设计在一起。表面负荷为1.5m3/(m2·h)，水力停留时间为2.25 h。废水在进入沉淀池之前已加药，所加药剂为PAC和PHP，它能去除相当一部分的CODCr和色度。特殊情况下，色度如不能达标，则投加漂白水脱色。
3 行过程与结果
2000年6月15日开始调试，按照设计处理水量的20%左右投加污泥于水解酸化池与接触氧化池中。调试运行阶段，由于废水可生化性差，一般采用投加营养料提高BOD与COD的比值来提高废水的可生化性，培养、驯化微生物对废水的适应性。投加的养料有面粉、糖、尿素、磷。
对于水解酸化池，调试初始阶段控制BOD/COD＞0.3，控制每天的进水量在设计流量的10%～15%。7 d后，开始加大处理量，同时监测水解池中的pH与CODCr。运行一段时间后，填料上长有生物膜，水解酸化池中存在指示性微生物，这种微生物呈杆状，当水解酸化池中处理效果好时，它们的数量多且比较活跃。运行正常后，处理水的pH值变化明显且比较稳定，COD去除率一般在40%左右，色度也有明显变化。当然，投加养料不能中止，否则处理效果将变差。
水解酸化后的处理水进入接触氧化池中进行曝气，调试阶段采用投加糖等养料的方法来增强处理效果，促进生物膜的生长，并控制溶解氧在2～4 mg/L。刚开始运行时，池内有大量的泡沫，说明表面活性剂还大量存在，运行正常后(一般需要30 d左右)，泡沫消失。由此可以看出，难处理的表面活性剂ABS经过水解酸化处理后，分子结构发生了变化。采泥样镜检可以看到丰富的钟虫以及轮虫、线虫，其他的原生动物也较多。在接触氧化池内，CODCr、色度得到明显的去除，运行近3个月时的CODCr监测结果如表4所示。
表4 各单元出水CODCr的监测结果 mg/L | ||||
日期 | 原水 | 水解池出水 | 接触氧化池出水 | 沉淀池出水 |
9月1日 | 950.8 | 694.1 | 182.70 | 100.22 |
9月2日 | 745.67 | 484.69 | 124.82 | 82.37 |
9月3日 | 723.41 | 450.38 | 105.27 | 75.63 |
9月4日 | 840.0 | 478.83 | 134.45 | 89.62 |
9月5日 | 650.37 | 357.70 | 95.74 | 71.42 |
9月6日 | 620.49 | 341.27 | 89.61 | 65.24 |
9月7日 | 679.64 | 384.19 | 98.82 | 67.33 |
9月8日 | 845.89 | 524.45 | 137.44 | 88.45 |
9月9日 | 812.57 | 479.42 | 108.87 | 75.57 |
9月10日 | 889.82 | 503.40 | 151.02 | 94.76 |
9月11日 | 703.27 | 392.21 | 93.99 | 65.54 |
9月12日 | 587.34 | 300.62 | 85.00 | 69.42 |
9月13日 | 634.68 | 345.91 | 100.32 | 75.67 |
9月14日 | 579.79 | 300.56 | 92.47 | 70.74 |
9月15日 | 678.89 | 377.74 | 101.86 | 73.50 |
一般情况下，接触氧化池的出水CODCr和SS还比较高，在进入斜管沉淀池时要投加PAC和PHP，投加量可根据经验或做小试确定。当水质变化较大时，要加大PAC和PHP的投加量。沉淀池出水色度有时偏高，还要在脱色池中投加漂白水进一步去除色度。因为沉淀池采用斜管，表面负荷较小，但出水中SS一般能达标。沉淀池中的污泥排入污泥浓缩池中浓缩，再经板框压滤机脱水。
4 主要运行费用分析
运行费用由以下几个方面组成：投酸费用，泵、鼓风机、以及其他机械设备运行费用，药剂费用，养料费，人工费用等。
①投酸费用：由于该厂为新建厂，生产工艺中无碱回收系统，故每天的中和用酸量较大，将近2 kg/m3，硫酸按450元/t计算，投酸的成本为4500 元/d。
②电费：一般情况下，运行两台鼓风机，每台功率为55kW；每天运行两台7.5kW水泵，总功率为125kW。按实际运行功率100 kW计算，用电量为2400 kW/d，则电费为2400 元/d。
③药剂费、养料费：每天用去1.5t PAC、0.5t PHP，按平均价1800元/t计算，则药剂费用为3600 元/d；实际运行时，每天投加的养料费用也不少于800 元/d。
经初步估算，该厂的废水处理费用至少在2.26元/t以上。估计碱回收开展起来后，运行费用会有所降低，但也在1.4元/t以上。
5 结论
①当进水水质超过设计指标时，一般难达到排放标准。
②即使运转正常时，适当的投加养料是必须的，否则处理效果将变差。
③整个运行系统中，处理效果的好坏关键在于水解酸化工艺是否运转正常。
④ 膜式水解酸化、接触氧化法处理印染废水，特别对于难生化处理的浆料、染料，是一种行之有效的工艺。