生物微電解-接觸氧化工藝處理印染廢水

　　深圳市公明鎮(zhèn)某印染廠在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生一定量的印染廢水。為避免廢水對周圍環(huán)境造成污染，必須處理達(dá)標(biāo)后才能排放。
　　印染廢水具有水量大、有機(jī)污染物含量高、色度高、堿性大、水質(zhì)變化大等特點(diǎn)。近年來，由于化學(xué)纖維織物的發(fā)展、仿真絲的興起和印染后整理技術(shù)的進(jìn)步，使PVA漿料、人造絲堿解物（主要是鄰苯二甲酸酯類）、新型助劑等難生化降解的有機(jī)物大量進(jìn)入印染廢水。目前，印染廢水通常采用生物-物化復(fù)合法來進(jìn)行處理［1～2］，物化方法一般為混凝沉淀或混凝氣浮法，生化方法一般為水解酸化法、活性污泥法或生物膜法。
　　但是，由于該廠廢水中含有多種染料中間體、大量的無機(jī)原料以及各種水溶性染料，污染物濃度大、色度高、可生化性差，采用傳統(tǒng)處理方法進(jìn)行處理時，效果很不理想。據(jù)報道，孫華等［３］采用鐵炭床、復(fù)合生物反應(yīng)器對印染廢水進(jìn)行處理，獲得了較滿意的結(jié)果。肖羽堂等［4］則對印染廢水用鐵屑進(jìn)行預(yù)處理，提高了印染廢水的可生化性，降低了COD和色度，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。雍文彬等［5］采用部分微電解法處理堿性印染廢水，獲得了較滿意的結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，本文提出了一種生物微電解*.接觸氧化工藝，對印染廢水進(jìn)行處理。該工藝*采用生物法，*擯棄了通常的物化處理方法，不需要投加混凝劑等化學(xué)藥品，污泥產(chǎn)量少，處理成本低。印染廢水經(jīng)該工藝處理后，可*符合排放的要求。目前，該工藝已經(jīng)在深圳地區(qū)數(shù)家印染廠的廢水處理工程中應(yīng)用，均獲得了較滿意的效果。
1　廢水水質(zhì)
　　為掌握該廠廢水水質(zhì)的變化情況，特委托深圳市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站對該廠一個月內(nèi)產(chǎn)生的廢水逐日進(jìn)行水質(zhì)測定，測定結(jié)果見表1。
　　 表1　 廢水水質(zhì)


該廠目前的廢水排放量為2 000 m3/d?？紤]到廢水排放量、水質(zhì)的波動及該廠的發(fā)展前景，本方案設(shè)計(jì)的廢水處理量為3 600 m3/d（150 m3/h），處理系統(tǒng)每日連續(xù)運(yùn)行24 h。該系統(tǒng)經(jīng)過調(diào)試，投入使用后，運(yùn)行穩(wěn)定，處理效果較好。
2　工藝流程
　　廢水處理的工藝流程如下：原廢水→格柵→調(diào)節(jié)池→厭氧池→鐵曝氣池→接觸氧化池1→沉淀池1→接觸氧化池2→沉淀池2→人工濕地→排放。鐵曝氣池、接觸氧化池及沉淀池中產(chǎn)生的污泥回流進(jìn)入?yún)捬醭?，進(jìn)行內(nèi)部消化。
3　主要處理構(gòu)筑物
　?。?）格柵。廢水在進(jìn)入處理系統(tǒng)前，應(yīng)先采用格柵隔除廢水中的粗大雜質(zhì)，以保護(hù)處理設(shè)施不被損壞，并避免管路阻塞。
　　 （2）調(diào)節(jié)池。由于生產(chǎn)廢水的排放濃度較高，組分復(fù)雜以及間歇排放的特征，廢水的水質(zhì)、水量波動較大，考慮到后續(xù)生物處理運(yùn)行的穩(wěn)定性，需對水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，設(shè)立廢水調(diào)節(jié)池1座，其尺寸為 12 m×16 m×5.5 m，有效容積為750 m3，水力停留時間為5 h，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置在地面以下，池頂覆土并進(jìn)行綠化。
　　 （3）厭氧池（生物微電解池）。厭氧池3座，其尺寸為60 m×32 m×4 m，有效容積為6000 m3，水力停留時間為40 h，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置在地下，內(nèi)裝生物微電解填料。生物微電解填料為鐵屑。池內(nèi)設(shè)置填料支架，離池底1.5 m處為支架平臺，在平臺上均勻放置裝滿鐵屑的填料筐（尺寸1 m×1 m×0.5 m，用Ф3 mm×40 mm 鐵絲網(wǎng)制作），填料總量為?600 m3。在廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行過程中，填料會發(fā)生一定量的耗減。運(yùn)行一段時間后，可通過檢修口向各填料筐內(nèi)補(bǔ)加鐵屑，以實(shí)現(xiàn)填料的補(bǔ)充或更換。預(yù)留的多個活動檢修口的尺寸均為1.5 m×1.5 m，上有可打開的蓋子，檢修時，可打開蓋子進(jìn)入，補(bǔ)充或更換鐵屑填料，一般情況下，每5～6年需更換一次填料。經(jīng)調(diào)節(jié)池均質(zhì)后的廢水由提升泵泵入?yún)捬醭睾?，在厭氧池?nèi)生物微電解填料和經(jīng)充分馴化的高活性厭氧微生物的作用下，廢水中的大分子、難降解的有機(jī)物降解為小分子、易于降解的有機(jī)物。
　　 （4）鐵曝氣池。1座，尺寸為65 m×15 m×?4 m，有效容積為3 300 m3，水力停留時間為22 h，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置在地面下，內(nèi)設(shè)鐵屑填料。填料分為3 層，每層厚400 mm，層距300 mm，zui底層距池底1 m，鐵屑總量1000 m3。
　　 （5） 接觸氧化池。2座，尺寸分別為?20 m×13 m×5 m 和?18 m×5 m×5 m，有效容積分別為?1050 m3和360 m3， 水力停留時間分別為7 h和2.4 h，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，均內(nèi)設(shè)生物親和性填料。該填料以中心繩、聚烯烴塑料支撐架和彈性絲條組成，絲條以支撐架為中心在水中呈均勻輻射狀生長，有一定的柔韌性、剛性，網(wǎng)片 250 mm×200 mm，間距50 mm，填料量分別為780 m3和 270 m3。采用鼓風(fēng)機(jī)和水下不銹鋼穿孔管鼓風(fēng)曝氣，氣水比為15∶1。厭氧池出水經(jīng)鐵曝氣池和接觸氧化池處理后，可將廢水中的有機(jī)物絕大部分予以降解。
　　 （6）沉淀池。2座，尺寸均為18 m×8 m×5 m，有效容積均為600 m3，水力停留時間均為4 h，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其表面負(fù)荷為1.15 m3/（m2•h）。在沉淀池中實(shí)現(xiàn)泥水分離，上清液排入人工濕地，沉淀污泥回流至厭氧池。人工濕地處理系統(tǒng)是使水在生長稠密的水生（沼生）植物叢中流動，進(jìn)一步去除水中殘留的污染物。
4　結(jié)果與討論
4.1　生物微電解池的作用機(jī)理
　　厭氧池內(nèi)裝填有的生物微電解填料，生物微電解填料對厭氧反應(yīng)的四個階段（即水解階段、酸化階段、產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)甲烷階段）均有很好的強(qiáng)化作用。其次，生物微電解填料可參與到反應(yīng)中，其自身可發(fā)生微電解反應(yīng)，生成的新生態(tài)的活性物質(zhì)如H?+和Fe2+ 均具有很高的化學(xué)活性，能與廢水中許多組分發(fā)生氧化還原作用，破壞染料的發(fā)色或助色基團(tuán)，甚至斷鏈，使其失去發(fā)色能力，也可使大分子物質(zhì)分解為小分子的中間體，使某些難生物降解的有機(jī)物和對厭氧微生物有毒害作用的化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成容易生化處理的物質(zhì)，提高廢水的可生化性［3，6］。經(jīng)檢測，厭氧池出水的 BOD/COD可達(dá)到0.4～0.58，而原水的BOD/COD 為0.15～0.3。再次，生物微電解填料發(fā)生微電解反應(yīng)，可緩沖廢水中pH的變化，為厭氧反應(yīng)創(chuàng)造良好的反應(yīng)條件，因而該工藝抗沖擊負(fù)荷的能力很強(qiáng)。zui后，生物微電解填料的表面積較大，厭氧微生物附著于填料上，不易流失，可使厭氧池內(nèi)保持較高的微生物量，保證厭氧處理效率。
4.2　鐵曝氣池的作用機(jī)理
　　鐵曝氣池內(nèi)的鐵屑填料同樣具備上述降解有機(jī)物的功能。由于曝氣環(huán)境的存在，該填料同時還具備協(xié)助凝聚的功能。因?yàn)槠貧夂笊傻腇e（OH）3是膠體凝聚體，其吸附能力遠(yuǎn)高于一般藥劑水解法得到的 Fe（OH）3的吸附能力，廢水中的懸浮物以及通過微電解產(chǎn)生的不溶物和構(gòu)成色度的不溶性染料均能被其吸附而凝聚。在鐵曝氣池內(nèi)，微生物絮體與Fe（OH）3 絮體協(xié)同凝聚，形成絮體粗大、結(jié)構(gòu)緊密的生物鐵活性污泥。生物鐵活性污泥不僅因吸附作用而富集了微生物和有機(jī)物，加速了微生物對有機(jī)物的降解作用，具有較高的代謝活性，而且其密度遠(yuǎn)大于普通活性污泥，具有良好的沉降性能，遠(yuǎn)比普通活性污泥易于沉降、分離，在機(jī)械壓濾、脫水性能上明顯優(yōu)于普通活性污泥。因此，鐵曝氣池可以維持很高的活性污泥濃度，因其活性污泥濃度高且具有很好的抗沖擊負(fù)荷能力，對水質(zhì)多變的印染廢水的適應(yīng)性較強(qiáng)，去除效果好且穩(wěn)定。
4.3　生物親和性填料的作用機(jī)理
　　接觸氧化池內(nèi)裝填彈性生物親和性填料。這種填料的結(jié)構(gòu)既重視填料的比表面積（決定生物量的大?。θコ实挠绊懀挚紤]水流在填料中的流態(tài)。微生物附著空間大，對水中大、中型氣泡有較好的切割性能，具有一定的重新布水、布?xì)饽芰?，生物池?nèi)孔隙率高，膜接受氧氣的能力強(qiáng)，膜的厚度適中。另外，該填料對降低懸浮物含量有顯著作用。這一方面是由于微生物的新陳代謝作用產(chǎn)生一定的粘性分泌物，使水中一些懸浮物和膠體黏結(jié)在一起，起吸附架橋作用，形成細(xì)小絮體，被生物膜截留；另一方面是由于水中膠體表面吸附的帶負(fù)電荷的有機(jī)物被消耗，膠體所帶電荷減少，?ξ?電位降低，膠體失穩(wěn)，易于發(fā)生凝聚。
4.4　處理效果
　　 在印染廢水水質(zhì)不超過pH 10，COD 1300 mg/L， BOD 350 mg/L，SS 400 mg/L，色度600 倍的條件下，經(jīng)本工藝處理后，出水水質(zhì)為pH 6～9，COD 50～80 mg/L，SS＜70 mg/L，BOD ＜20 mg/L，色度＜50倍，*符合 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-96）的要求。
4.5　運(yùn)行成本分析
　　該工程總造價為256萬元。本處理工藝的成本主要由電費(fèi)、人工費(fèi)、維修費(fèi)及其他費(fèi)用構(gòu)成。
　　本廢水處理系統(tǒng)設(shè)備的總裝機(jī)容量為299 kW，其中常用設(shè)備177 kW，備用設(shè)備122 kW。常用設(shè)備均為連續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行時間為24 h，實(shí)際耗電量為裝機(jī)容量的80%，電費(fèi)為0.85元/（kW•h），每日電費(fèi)總計(jì)2888元。
　　該工藝需操作人員6人，人工費(fèi)按40元/（人•d）計(jì)，則人工費(fèi)為240元/d。
　　維修費(fèi)及其他費(fèi)用按10 200元/月計(jì)，則日費(fèi)用為340元。
　　因此，該工藝的日總處理成本為3468元，平均污水處理成本為0.96元/m3。
4.6　本工藝的特點(diǎn)
　　本工藝采用*生化工藝處理印染廢水，具有以下幾個優(yōu)點(diǎn)：
　?。?）由于*采用生化工藝，一次性投資大大降低。由于不需投藥，可節(jié)省藥品費(fèi)用。經(jīng)生物微電解工藝處理后，廢水中的有機(jī)物大部分已降解，未降解的有機(jī)物的可生化性大大提高，接觸氧化池內(nèi)置、生物親和性強(qiáng)的填料，所需曝氣量?。馑?15∶1），曝氣費(fèi)用低。廢水高程布置合理，該工藝只進(jìn)行一次提升，即將廢水從調(diào)節(jié)池提升至生物微電解段，其余工段全部靠廢水的重力自流，提升費(fèi)用低。
　　 （2）該方法采用生物微電解和接觸氧化工藝，可有效地降低廢水中的有機(jī)物和色度，可保證處理后的廢水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
　　 （3）由于*采用生化工藝，沒有進(jìn)行物化處理，因此無物化污泥產(chǎn)生。生物接觸氧化池和沉淀池所產(chǎn)生的剩余污泥回流至厭氧池進(jìn)行內(nèi)部消化，使厭氧*. 好氧的有機(jī)污泥平衡，因此，該工藝的剩余污泥產(chǎn)生量小，不需要另外設(shè)置污泥濃縮脫水的構(gòu)筑物或設(shè)備。
　　 （4）本廢水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)械設(shè)備少，需操作、控制的工作點(diǎn)少，操作要求低，運(yùn)行管理方便。