劉貴祥，吳云龍，李寧寧

(瑞盛環(huán)境股份有限公司，江蘇 宜興 214215)

紡織印染生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的高質(zhì)量濃度印染廢水，它具有水量大、色度高、有機污染物含量高、水質(zhì)變化大、可生化性較差等特點[1-2]，屬難處理的工業(yè)廢水[3].如果廢水未經(jīng)處理直接排放到受納水體中，會對水環(huán)境造成嚴重的污染[4～6].因此，如何選擇合適的工藝對印染廢水進行處理正在成為人們?nèi)找骊P(guān)注的焦點.

印染廢水中的懸浮物和染色基團可以通過混凝沉淀和氣浮法得到有效的去除，但PVA漿液卻不容易被去除[7～9].活性炭吸附法、高級氧化法和膜分離法可以快速、高效地去除PVA漿液，保證出水指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)[10-11]，但實際應(yīng)用中卻存在運行費用高、操作管理復(fù)雜、維護成本高等缺點.生物法因為其具有適用水質(zhì)范圍廣、出水水質(zhì)好、運行費用低、操作管理方便等優(yōu)點[12～14]，正在成為國內(nèi)外處理印染廢水的主流方法.基于生物法的優(yōu)良特性，筆者采用水解酸化+接觸氧化+BAF處理工藝，利用生物接觸氧化法兼具生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點，實現(xiàn)對厭氧和好氧聯(lián)合生物法處理印染廢水的可行性探究，通過研究不同運行條件下印染廢水的處理效果，以期為印染廢水處理提供理論支撐和技術(shù)保障.

1 試驗材料及方法

1.1 廢水來源與水質(zhì)

試驗用水取自某印染廠調(diào)節(jié)池，具體水質(zhì)指標(biāo)如表1所示.

表1 試驗廢水水質(zhì)指標(biāo)

1.2 試驗裝置和工藝流程

試驗所用設(shè)備均采用厚度為15 mm的有機玻璃制成，水解酸化池的外形尺寸為600 mm×600 mm×800 mm，反應(yīng)器內(nèi)裝攪拌機一臺；接觸氧化池外形尺寸為800 mm×400 mm×600 mm，內(nèi)裝高效載體生物填料，填料體積為0.12 m3，曝氣量為1.2 L/min.BAF池的外形尺寸為800 mm×600 mm×500 mm，內(nèi)裝陶粒濾料0.1 m3，曝氣量為0.4 L/min.試驗采用DN20mm的UPVC管道，配套針型閥和閘閥以實現(xiàn)對流量的控制.印染廢水處理工藝流程如圖1所示.

1.3 檢測項目和方法

1)pH：玻璃電極法(GB6920-86)；2)化學(xué)需氧量(CODCr)：重鉻酸鉀法(GB11914-1989)；3)五日生化需氧量(BOD5)：稀釋與接種法(GB7488-1987)；4)氨氮(NH3—N)：納氏試劑分光光度法(GB7481-87)[15].

圖1 印染廢水處理工藝流程

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 水解酸化池最佳水力停留時間(HRT)的確定

待水解酸化池啟動運行穩(wěn)定后，測定不同水力停留時間條件下印染廢水的處理效果.當(dāng)進水溫度為25 ℃，污泥質(zhì)量濃度為4 500 mg/L，CODCr質(zhì)量濃度分別為1 750、1 900 mg/L和2 050 mg/L的條件下，取時間間隔為2 h，測定不同水力停留時間條件下CODCr的降解量和pH變化值，試驗結(jié)果如圖2所示.

由圖2可知，試驗廢水進入水解酸化池后，隨著水力停留時間的增加，廢水的pH值逐漸降低，而CODCr質(zhì)量濃度變化卻呈現(xiàn)出先快速降低再升高再緩慢降低的趨勢.廢水的pH隨時間逐漸降低的主要原因是厭氧條件下活性污泥微生物通過胞內(nèi)酶的化學(xué)反應(yīng)釋放出大量的揮發(fā)性有機酸.當(dāng)水力停留時間為2 h時，廢水的CODCr質(zhì)量濃度降至最低，主要是因為廢水進入水解酸化池以后，廢水中的懸浮物質(zhì)、大分子有機物質(zhì)和染色基團開始被活性污泥吸附；吸附飽和后，在活性污泥中微生物分泌的胞外水解酶的作用下，大分子有機物質(zhì)和染色基團被分解成為小分子物質(zhì)重新回到廢水中，這也是CODCr質(zhì)量濃度降至最低后又逐漸升高的主要原因.當(dāng)水力停留時間為8 h時，試驗廢水CODCr質(zhì)量濃度的降低幅度已經(jīng)不明顯，基本保持穩(wěn)定，因此最佳水力停留時間為8 h.試驗結(jié)果表明，當(dāng)進水CODCr質(zhì)量濃度分別為1 750、1 900 mg/L和2 050 mg/L，水力停留時間為8 h的條件下，CODCr的去除率分別為21.36%、20.85%、20.28%.

圖2 水解酸化池中CODCr 和pH隨水力停留時間的變化規(guī)律

2.2 接觸氧化池中CODCr和NH3—N去除規(guī)律的研究

經(jīng)水解酸化(HRT=8 h)后的試驗廢水進入接觸氧化池中，當(dāng)進水CODCr質(zhì)量濃度為1 634.26 mg/L，NH3—N質(zhì)量濃度為75 mg/L，污泥質(zhì)量濃度為3 200 mg/L的條件下，分別測定不同曝氣時間條件下接觸氧化池中CODCr質(zhì)量濃度和NH3—N的降解量，試驗結(jié)果如圖3所示.

圖3 接觸氧化池中CODCr 和NH3—N隨水力停留時間的變化規(guī)律

由圖3可知，試驗廢水進入接觸氧化池后，經(jīng)過12 h的曝氣處理，CODCr質(zhì)量濃度降解量較高，去除率達到85.24%，但隨著處理時間的延長，CODCr質(zhì)量濃度降低并不明顯，這可能是因為在高效載體生物填料上已經(jīng)布滿生物膜，試驗廢水與生物膜完全混合，生物相在新陳代謝的作用下已達到最大容積負荷.而NH3—N質(zhì)量濃度從曝氣處理開始3 h內(nèi)去除率并不顯著，3 h后去除率開始逐漸提高，曝氣處理12 h和15 h后的NH3—N去除率分別為78.52%和80.93%.這主要是因為填料表面生物膜達到一定厚度，曝氣處理供給的氧氣已無法向生物膜內(nèi)層擴散，使生物膜內(nèi)層的好氧菌死亡，取而代之的是兼性細菌和厭氧菌，形成缺氧環(huán)境開始同步硝化反硝化從而實現(xiàn)對NH3—N的去除.雖然NH3—N去除率在12 h后仍比較顯著，但是由于接觸氧化池動力消耗較大，并且本處理單元的主要目的是去除CODCr，因此，接觸氧化池的最佳水力停留時間為12 h.

2.3 BAF池中CODCr和NH3—N去除規(guī)律的研究

經(jīng)過接觸氧化處理的試驗廢水進入BAF池中，當(dāng)污泥質(zhì)量濃度為3 000 mg/L，曝氣量為1.2 L/min，CODCr質(zhì)量濃度為241.22 mg/L，NH3—N質(zhì)量濃度為16.11 mg/L的條件下，時間間隔取0.5 h，分別測定不同曝氣時間條件下BAF池中CODCr和NH3—N的降解量，試驗結(jié)果如圖4所示.

圖4 BAF池中CODCr 和NH3—N隨水力停留時間的變化規(guī)律

由于經(jīng)過接觸氧化處理后的試驗廢水的CODCr和NH3—N質(zhì)量濃度均較低，當(dāng)曝氣處理時間為1.0 h后，試驗廢水的DO值便已接近飽和狀態(tài).BAF池中CODCr質(zhì)量濃度隨曝氣處理時間的延長逐漸降低，在2.5 h時達到最低值，CODCr的去除率為61.72%.而NH3—N在開始的1 h內(nèi)去除并不顯著，隨后去除率逐漸增加，當(dāng)水力停留時間為2.5 h 時，NH3—N的去除率為36.12%，2.5 h以后NH3—N雖然還有一定的去除，但是降低幅度已經(jīng)變得很小.因此，BAF池的最佳水力停留時間為2.5 h.

2.4 最佳水力停留時間條件下系統(tǒng)連續(xù)運行效果

當(dāng)進水CODCr質(zhì)量濃度為1 750～2 050 mg/L，NH3—N質(zhì)量濃度為65～75 mg/L，水解酸化池、接觸氧化池和BAF池的水力停留時間分別為8、12 h和2.5 h的條件下，系統(tǒng)運行穩(wěn)定后連續(xù)測定24 d內(nèi)出水CODCr和NH3—N質(zhì)量濃度，試驗結(jié)果如圖5所示.

圖5 系統(tǒng)運行穩(wěn)定后進、出水中CODCr和NH3—N的變化規(guī)律

由圖5可知，各處理單元在最佳水力停留時間條件下運行，當(dāng)進水CODCr質(zhì)量濃度為1 750～2 050 mg/L，NH3—N質(zhì)量濃度為65～75 mg/L時，出水CODCr質(zhì)量濃度低于92.35 mg/L，NH3—N值低于10.28 mg/L，CODCr和NH3—N的去除率分別在95.49%和86.29%左右，出水水質(zhì)達標(biāo)且穩(wěn)定，說明該組合工藝的抗沖擊負荷能力較強，適用于處理質(zhì)量濃度較高的印染廢水.

3 結(jié) 論

1)水解酸化池在最佳水力停留時間8 h的條件下，CODCr的去除率維持在20%以上，它的主要作用是降解大分子有機物質(zhì)和染色基團為小分子的酸性物質(zhì)，從而實現(xiàn)廢水的可生化性和脫色效果的提高，減小沖擊負荷，為后續(xù)的接觸氧化和BAF創(chuàng)造良好的條件；

2)當(dāng)進水CODCr質(zhì)量濃度為1 750～2 050 mg/L，NH3—N質(zhì)量濃度為65～75 mg/L時，經(jīng)水解酸化+接觸氧化+BAF處理，該組合工藝出水CODCr質(zhì)量濃度低于92.35 mg/L，NH3—N質(zhì)量濃度低于10.28 mg/L，出水水質(zhì)指標(biāo)符合《紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》；

3)該組合工藝具有運行操作簡單、占地面積小、污泥產(chǎn)量少、高效率低能耗等優(yōu)點，同時能實現(xiàn)生物處理的功效最大化，有望成為印染廢水的主流處理技術(shù).