加藥氣浮－厭氧水解－懸浮生物濾池工藝處理紡織印染助劑生產廢水

更新時間：2013-02-22 10:20 來源：水處理技術作者: 閱讀：3044

摘要：紡織印染助劑生產廢水表面活性劑及乳化劑、氨氮、有機胺和有機物的含量較高，難降解物質多，水質水量波動大。采用調節池- 加藥氣浮池- 厭氧水解池- 懸浮生物濾池（內分脫碳區、亞硝化區和硝化區）- 沉淀池的組合工藝，在進水COD 平均為4 284 mg/L，水解酸化后NH3-N 質量濃度平均為184 mg/L 的情況下，出水COD 平均為273 mg/L，去除率達到93.6%，出水NH3-N 質量濃度平均為9.6 mg/L，去除率達到94.8%，達到入管排放標準。

關鍵詞：紡織印染助劑生產廢水；懸浮生物濾池；硝化；亞硝化

中圖分類號：X791 文獻標識碼：B 文章編號：1000-3770(2012)09-0117-003

目前處理有機助劑的工程實例相對比較多，時鵬輝等對橡膠助劑廢水采用物化處理- 水解酸化-改良SBR 系統處理工藝[1]，劉國信等對化工助劑生產廢水采用了真空蒸發- 水解酸化- 接觸氧化- 混凝沉淀處理工藝[2]，劉勃等對塑料助劑廢水采用Fenton 氧化- 電解- 水解酸化- 固定化微生物處理工藝[3]，均達到了污水綜合排放標準（GB 8978－1996）2 級以上排放標準，而紡織印染助劑廢水處理工程實例鮮見。

國內某大型紡織印染助劑生產企業主要產品為陽離子軟片、PU 涂層劑、硬挺劑、磷酸鹽半成品、PA和鰲合劑，其排放廢水污染物主要來源于產品反應過程中的低沸物、洗釜殘留物和地面殘渣，廢水中表面活性劑及乳化劑、氨氮、有機胺和有機物的含量較高，水質比較復雜，難降解物質多[4]。根據工程實踐經驗和中試試驗結果，設計了調節池- 加藥氣浮池-厭氧水解池- 懸浮生物濾池（內分脫碳區、亞硝化區和硝化區）- 沉淀池的物化- 生化組合工藝，經現場調試運行，實現了廢水的入管達標排放。

1 廢水水量及水質設計廢水量600 m3/d，其主要水質指標與排放要求如表1 所示。

表1 廢水水質與排放要求

Tab.1 Characteristics of wastewater and the standard of drainage network

2 工藝流程

廢水處理工藝流程如圖1 所示。各車間廢水經格柵井去除雜質雜物后自流進入調節池，調節水質水量。調節池廢水由泵提升到氣浮池，同時加入藥劑，進行混凝反應和氣浮處理，去除廢水中大部分膠體和懸浮物，降低后續生化處理的負荷，防止后續生物處理工藝中填料堵塞。氣浮出水自流進入厭氧水解池，把大分子有機物分解成小分子有機物，提高廢水的可生化性。厭氧水解池出水進入懸浮生物濾池，內分脫碳區、亞硝化區和硝化區，脫碳區通過好氧反應去除絕大部分的有機物，把有機污染物氧化成為CO2 和H2O，并通過細胞合成的方式去除部分氮、磷物質；亞硝化區和硝化區通過亞硝化、硝化反應去除廢水中的氨氮；出水經沉淀池固液分離后入管排放。

圖1 工藝流程

Fig.1 Process flow chart

3 主要構筑物及設計參數

調節池：設計水力停留時間48 h，分隔其中的一部分為事故應急池，采用全地下式結構，頂部加蓋，收集廢氣，池底布置UPVC 穿孔管，采用鼓風曝氣形式進行空氣攪拌，設自吸式提升泵2 臺。

加藥氣浮池：設計表面負荷為4 m3/(m2·d)，絮凝區停留時間為15 min，混凝劑選用鋁鹽，采用泵前加藥的形式，最佳投加量為200 mg/L，控制pH 為7～8。

厭氧水解池：設計水力停留時間12 h，頂部加蓋，收集廢氣，采用推流式，內掛組合填料，池底布置UPVC 穿孔管，可進行空氣攪拌，接種污泥采用附近污水處理廠污泥。

懸浮生物濾池：設計水力停留時間24 h，其中脫碳區設計水力停留時間10 h，設計COD 容積負荷為1.6 kg/(m3·d)，利用單孔膜曝氣器充氧，控制ρ(DO)>2mg/L，采用網狀大孔懸浮填料，材質為聚氨酯；亞硝化區設計NH3-N 容積負荷為0.4 kg/(m3·d)，利用單孔膜曝氣器充氧，控制DO 質量濃度1～2 mg/L，堿度>200 mg/L，采用網狀中孔懸浮填料，材質為聚氨酯；硝化區設計NH3-N 容積負荷為0.2 kg/(m3·d)，利用單孔膜曝氣器充氧，控制ρ(DO)>3 mg/L，堿度>100 mg/L，采用網狀小孔懸浮填料，材質為聚氨酯。

沉淀池：設計表面負荷為0.8 m3/(m2·d)，采用平流式，多斗式泵吸排泥。

4 調試與運行

工程分階段進行調試，2011 年7 月開始進行亞硝化區和硝化區的調試，接種菌種采用自主培養馴化的自養型亞硝化菌和硝化菌，采用序批式進水對亞硝化菌進行定向富集培養馴化，獲得了高濃度接種菌劑，通過絮凝沉淀濃縮，菌劑濃度達到109CUF/mL。

4.1 調試

4.1.1加藥氣浮池

廢水中膠體、懸浮物質多，如PU 磨漿在水相中呈乳化狀，靜沉和氣浮對膠體的去除率非常低，因此采用加藥方法進行破乳和脫穩。采用燒杯試驗對藥劑進行了篩選，最后選用聚合氯化鋁（PAC），對pH影響小，最佳投加量為200 mg/L[5]。調試穩定后，加藥氣浮池廢水COD 平均值從4 284 mg/L 降到2 851mg/L，去除率為33.4%。

4.1.2厭氧水解池

厭氧水解池接種污泥采用附近污水處理廠污泥，接種量4 t，池內原水稀釋5 倍，每天定量投加大糞、易降解有機廢水，按m(C)：m(N)：m(P)=100：5：1配置營養物質，每班曝氣攪拌1 次，每次5 min，馴化一周；一周后按照每天遞增3%的速度進水，3 個月后運行基本穩定，廢水COD 平均值從2 851 mg/L降到1 765 mg/L，去除率為38.1%；氨氮質量濃度平均從157 mg/L 上升到184 mg/L，上升了17.2%。這是由于微生物將復雜大分子有機物水解成簡單的溶解性小分子有機物，并發生了一定的厭氧反應，導致COD 下降；同時，廢水中有機氮含量較高，在水解過程中轉化為氨氮，導致氨氮值上升。

4.1.3懸浮生物濾池

懸浮生物濾池的脫碳區接種污泥采用附近污水處理廠污泥，池內接種污泥質量濃度為4 000 mg/L左右，池內原水稀釋4 倍，每天定量投加大糞、易降解有機廢水，按m(C)：m(N)：m(P)=100：5：1 配置營養物質，二班曝氣，一班停曝，掛膜3 d 后，脫碳區懸浮的污泥質量濃度變為500 mg/L 左右，其余均掛膜成功，這是由于采用了網狀大孔聚氨酯懸浮填料，該載體孔隙大、開孔率高、比表面積大，對污泥的截留能力非常強；5 d 后按照每天遞增10%的速度進水；滿負荷進水1 周后，脫碳區運行基本穩定，廢水COD平均值從1 765 mg/L 降到273 mg/L，去除率為84.5%；廢水NH3-N 質量濃度平均從184 mg/L 降到155 mg/L，去除率為15.8%。脫碳區為高負荷好氧區，去除了大部分的有機物，硝化負荷非常低，大部分氮元素為微生物同化作用去除。由于廢水中含有一定量的表面活性劑，調試初期泡沫較多，隨著氣浮池藥劑的調整和厭氧水解池效率的提高，泡沫現象得到緩解。

亞硝化區、硝化區接種菌種采用自主培養馴化的自養型亞硝化菌和硝化菌，每池各投加500 L的菌劑，悶爆，通過投加銨鹽和堿的方式對菌種進行擴培和固定化。4 d 后按照每天遞增10%的速度進水，同時繼續補充銨鹽和堿，逐步提高處理負荷；滿負荷進水10 d 后，亞硝化區、硝化區運行基本穩定，廢水NH3-N 質量濃度平均從155 mg/L 降到9.6 mg/L，去除率為93.8%。其中亞硝化區單孔膜曝氣器布置的數量為硝化區的2 倍，控制DO 質量濃度為1～2mg/L，堿度>200 mg/L 時，NH3-N 容積負荷可達0.3kg/(m3·d)左右，亞硝化率達到80%以上；硝化區控制ρ(DO)>3 mg/L，堿度>100 mg/L 時，NH3-N 容積負荷為0.2 kg/(m3·d)左右。由于亞硝化區的進水氨氮較高，傳質動力較好，所以處理負荷較高，在嚴格控制DO、堿度的條件下，可以實現亞硝化率的控制；硝化區的氨氮濃度較低，傳質動力較差，所以處理負荷較低，同時部分亞硝化鹽在硝化區轉化為硝酸鹽，需要控制較高的溶氧水平。實踐證明，網狀多孔懸浮填料對亞硝化菌和硝化菌的截留能力非常好，不易流失，調試啟動非常快，同時，處理負荷、對溫度的敏感性和處理穩定性均遠高于泥法。

4.2 運行效果

工程調試工作完成后，處理效果基本穩定，達到了出水水質指標。廢水處理效果見表2。

表2 廢水處理效果

Tab.2 The effect of wastewater treatment