曝氣生物濾池在印染廢水回用處理中的應(yīng)用

印染行業(yè)是“能耗水耗大戶”，全國印染廢水排 放量約占整個(gè)工業(yè)廢水排放量的35%，且具有排水量 大、污染物成分復(fù)雜、水質(zhì)水量變化快、可生化性差等 特點(diǎn)[1]。印染行業(yè)用水量大、回用率低、水資源浪費(fèi)嚴(yán) 重，因此將印染廢水深度處理并回用，不僅節(jié)約了大 量的新鮮水用量，而且直接減少了廢水污染物的排放 量，對促進(jìn)印染行業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，也是 全社會節(jié)約用水、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的迫切要求。
曝氣生物濾池（BAF）是在生物濾池和普通快 濾池的基礎(chǔ)上而發(fā)展起來的新型水處理技術(shù)，于 1981年由法國首先投入工業(yè)應(yīng)用[2]。與普通活性污 泥法相比，BAF用于處理低濃度、難降解有機(jī)廢水， 具有占地面積小、抗負(fù)荷沖擊強(qiáng)、氧傳輸效率高、避 免污泥膨脹、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)[3]。本試驗(yàn)是在原 有印染廢水A/O生化處理的基礎(chǔ)上，再增加BAF 深度處理工藝，試驗(yàn)除了驗(yàn)證工藝的可行性外，更重 要的是探討各主要處理單元的設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行控制 參數(shù)，為實(shí)際工程化應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1材料與方法
1.1廢水水質(zhì)及回用要求
杭州某紡織有限公司主要從事氨綸經(jīng)編彈性織物 的織造、染色加工及銷售，廢水排放量約為1200 m·3d-1，現(xiàn)有一套兼氧－好氧生化處理工藝，為了貫 徹落實(shí)節(jié)能減排精神，企業(yè)提出生產(chǎn)廢水回用的思 路，考慮到目前我國尚未制定印染廢水的回用標(biāo)準(zhǔn)， 根據(jù)企業(yè)建議并參考印染行業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)[4]，提出了 本試驗(yàn)的再生回用水水質(zhì)。試驗(yàn)以企業(yè)現(xiàn)有污水處 理設(shè)施的排放口出水為原水，試驗(yàn)進(jìn)水和出水水質(zhì) 情況如表1所示。


1.2工藝流程與試驗(yàn)裝置
試驗(yàn)在原有印染廢水A/O生化處理的基礎(chǔ)上再 增加BAF深度處理工藝，具體工藝流程如圖1所示。


試驗(yàn)裝置的主體是透明有機(jī)玻璃圓柱體，直徑 為300 mm，總高度2 000 mm，從下*依次為布水 區(qū)、曝氣區(qū)、填料層和清水區(qū)。其中填料層濾料分上 下兩層，下層為不規(guī)則細(xì)碎陶粒，陶粒濾料的粒徑為 3～10 mm，具有顆粒小、表面積大、費(fèi)用低廉等優(yōu) 點(diǎn)，適合微生物的接種、馴化、繁殖生長[5]；上層為球 狀顆粒陶粒，球狀陶粒濾料的粒徑為10～15 mm， 具有顆粒均勻、比重大、質(zhì)地堅(jiān)硬、不易破碎、過濾效 果好等特點(diǎn)，并且耐沖洗、不堵塞，水力特性良好。
1.3分析方法
試驗(yàn)分析項(xiàng)目主要有COD、SS、pH、BOD、色度等， 按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》（第4版）[6]進(jìn)行分析。

2調(diào)試及運(yùn)行
2.1曝氣生物濾池的啟動(dòng)

BAF接種污泥和試驗(yàn)進(jìn)水分別為原有污水處 理系統(tǒng)中的活性污泥和排放口出水。污泥接種后連 續(xù)悶曝2 d，然后開始小流量進(jìn)水（進(jìn)水水量5～10 L·h-1，氣水體積比2：1～4：1），使填料表面逐漸附著 生物膜，待出水變清澈后，逐漸增加水力負(fù)荷，掛膜 終止時(shí)水力負(fù)荷為0.1 m·3m-2·h-1。
掛膜期間，BAF進(jìn)水COD為150～250 mg·L-1， BOD為30～50 mg·L-1，出水COD去除率呈上升趨 勢。調(diào)試3周后，COD去除率穩(wěn)定在50%以上，出水 比較清澈，表明BAF掛膜基本完成[7]。
對該工程中生物膜進(jìn)行鏡檢，發(fā)現(xiàn)在運(yùn)行正常 的濾池中存在絲狀菌、線蟲和輪蟲，有時(shí)還可以看到 紅斑顠體蟲，在出水清澈透明的情況下，甚至出現(xiàn)肉 眼可見的小紅蟲。
2.2水力負(fù)荷條件對BAF出水水質(zhì)的影響
進(jìn)水COD為150～250 mg·L-1時(shí)，COD去除 效果與水力負(fù)荷的關(guān)系見圖2。水力負(fù)荷對COD去 除率的影響是一個(gè)先上升后下降的過程。在低水力負(fù) 荷條件下，水力負(fù)荷的增加使F/M比提高，微生物的 活性增強(qiáng)，有利于改善出水水質(zhì)，而當(dāng)水力負(fù)荷進(jìn)一 步增加時(shí)，去除率有下降趨勢。因水力負(fù)荷和水力停 留時(shí)間（HRT）成反比，水力負(fù)荷的增加導(dǎo)致HRT縮 短，減少了生物膜和污水的接觸時(shí)間，導(dǎo)致生化處理 效率下降SS去除率下降。另外，由于水力負(fù)荷增加，


導(dǎo)致水力沖刷加劇，使BAF出水?dāng)y帶的生物膜增加， 也使出水水質(zhì)劣化。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，對于印染廢水的 深度處理，水力負(fù)荷取0.8～1.5 m3·m-2·h-1較合適， 建議水力負(fù)荷取1.0 m·3m-2·h-1。
2.3不同氣水體積比對出水水質(zhì)的影響
在水力負(fù)荷為1.0m·3m-·2h-1時(shí)，不同氣水體積比 下COD的去除率見圖3?？梢钥闯觯珻OD的去除效率 隨著氣水比的增加逐步上升，但當(dāng)氣水比超過4：1后， COD去除率略有下降。在氣水體積比為2：1時(shí)，BAF 內(nèi)DO處于較低的水平，使微生物的代謝活動(dòng)受到抑 制，COD總體去除率不高；較高的氣水比對濾池起了 沖洗的作用，導(dǎo)致生物膜脫落量增加，影響處理效果， 且能耗也隨之增加，因此氣水體積比以4：1為*。


2.4反沖洗
在運(yùn)行過程中，隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，生物膜由 于增殖而逐漸增厚，同時(shí)濾層截留的SS不斷增加， 使濾層阻力不斷增加zui終達(dá)到極限水頭損失，出水 水質(zhì)變差，此時(shí)需對濾池反沖洗，去除濾池內(nèi)老化的 微生物膜及濾床截留的SS，以恢復(fù)其處理能力，這 是維持BAF功能的重要環(huán)節(jié)。

試驗(yàn)采用氣水聯(lián)合反沖洗，即氣洗－氣水聯(lián)合 洗－水漂洗，通過長柄濾頭配水和微孔曝氣器配 氣，濾池氣洗強(qiáng)度為10～15L·m-2·s-1，水洗強(qiáng)度為5～ 7 L·m-2·s-1，反沖洗過程中控制濾料層的膨脹率≤5%， 實(shí)現(xiàn)對濾料的良好沖刷及濾料間的輕微相互摩擦，保 持生物膜的厚度在300～400μm[8]。在運(yùn)行時(shí)控制合適 的反沖洗時(shí)間也非常重要，從該工程實(shí)際運(yùn)行情況來 看，氣－水聯(lián)合反沖洗的步驟是：選用壓縮空氣進(jìn)行 5～10 min反沖洗；再啟動(dòng)反沖洗水泵，氣水同時(shí)反沖 洗5～10min；zui后再用水反沖洗10～15min。

3結(jié)果與討論
3.1 COD的去除效果
由圖4可知，在水力負(fù)荷為1 m3·m-2·h-1，氣水體積比為4：1時(shí)，COD在100～250 mg·L-1范圍內(nèi)， 曝氣生物濾池對COD具有較好的去除效果（平均 去除率為80%），出水COD保持在50 mg·L-1以下， 滿足企業(yè)印染廢水中水回用的水質(zhì)要求；同時(shí)，進(jìn)水 COD濃度的波動(dòng)對出水水質(zhì)影響不大，這表明曝氣生 物濾池具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力。


3.2 SS的去除效果
當(dāng)曝氣生物濾池的進(jìn)水SS質(zhì)量濃度為80～ 120 mg·L-1時(shí)出水SS質(zhì)量濃度小于20 mg·L-1（去 除率大于80%）。曝氣生物濾池對SS具有良好的去 除效果主要是因?yàn)轭w粒填料對懸浮物的捕捉能力 強(qiáng)，而且填料表面的生物膜對懸浮物有很強(qiáng)的吸附 作用。試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)進(jìn)水SS質(zhì)量濃度對處理效率 有一定影響，進(jìn)水SS質(zhì)量濃度升高會使去除率下 降，出水SS質(zhì)量濃度隨之升高。如當(dāng)進(jìn)水SS濃質(zhì) 量度超過200 mg·L-1時(shí)，對其的去除率僅為70%。


此外，只有將曝氣生物濾池的SS質(zhì)量濃度控制在 200 mg·L-1以下，才能保證濾柱不堵塞，并減少反沖洗 次數(shù)，這說明曝氣生物濾池對進(jìn)水SS有較高的要求。
3.3色度的去除效果
試驗(yàn)表明，當(dāng)進(jìn)水色度保持在30～50倍，曝氣 生物濾池對色度的平均去除為60%左右，（出水色 度為20倍以下），這說明曝氣生物濾對色度的去除 能力是有限的。

4運(yùn)行費(fèi)用
因?yàn)槠貧馍餅V池有著便于管理的優(yōu)點(diǎn)，可由 現(xiàn)有污水處理管理人員兼職，因此無附加人工費(fèi)；運(yùn) 行過程中不需要投加任何藥劑，因此無藥劑費(fèi)；運(yùn)行 費(fèi)用主要由電費(fèi)和設(shè)備維修費(fèi)組成。
電費(fèi)：電價(jià)以0.70元·kWh-1計(jì)，功率系數(shù)為 0.85，則處理單位廢水電費(fèi)為=26.4×24×0.85×0.7÷ 1200=0.31元·m-3廢水；設(shè)備維修費(fèi)：年維修以10% 計(jì)，年工作天數(shù)以350d計(jì)，則處理單位廢水的維修費(fèi) 為=28.9×10000×10%÷（1200×350）=0.06元·m-3廢水；單 位廢水處理的總運(yùn)行費(fèi)=電費(fèi)+設(shè)備維修費(fèi)=0.37 元·m-3廢水，相對于工業(yè)用水2～2.5元·m-3的水價(jià)， 該工藝具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。

5結(jié)論
采用BAF對達(dá)到二級標(biāo)準(zhǔn)的印染廢水進(jìn)行深 度處理，其優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)為：水力負(fù)荷為0.8～1.5 m3·m-2·h-1較合適，建議水力負(fù)荷取1.0 m3·m-2·h-1； 氣水體積比為4：1*。
在合理的運(yùn)行條件下，BAF對印染廢水達(dá)到二 級排放標(biāo)準(zhǔn)的出水（COD≤250 mg·L-1）進(jìn)行深度 處理，出水可以達(dá)到企業(yè)中水回用標(biāo)準(zhǔn)（COD≤50 mg·L-1）的要求，COD的去除率穩(wěn)定在80%左右。 該工藝處理費(fèi)用為0.37元·m-3廢水，相對于工 業(yè)用水的水價(jià)，該工藝具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和廣闊 的應(yīng)用前景。