印染廢水生化脫氮及深度處理試驗研究

文_仇鑫耀 上海心緣環境工程有限公司

紡織印染廢水是工業廢水中的一個大類，據不完全統計，國內印染企業每天排放廢水量達400萬t。廢水中含有印染生產過程中使用的漿料、油劑、染料和化學助劑等，廢水具有COD高、色度高、pH值高的特點。對于一些含有印花工藝的機織印染企業，在生產過程中又添加尿素等原料，加上使用偶氮類染料，因此廢水中的總氮含量高，處理難度更大。國家針對印染行業制定了相關的行業標準《印染行業“新建企業水污染排放濃度限值”》（GB4287-2012中表2指標）。但隨著環保形勢的日益嚴峻，各地方政府出臺了更嚴格的地方標準，因此對印染廢水的處理要求也更加高。

1 廢水水質分析

試驗廢水取自于某印染企業，具有代表性，廢水的水質情況如表1所示。

表1 印染廢水水質分析

廢水具有COD高、TKN高、pH值高等特點，TKN/NH3-N=8.45，C/TKN=7.6。

2 試驗內容

2.1 生化試驗

2.1.1 試驗方法

生化試驗裝置采用簡易SBR反應器，反應器有效容積1000mL，生化接入菌種取自印染企業好氧生化池，污泥指數F=MLVSS/MLSS=0.75，污泥活性好，接種活性污泥約8.5g。

試驗運行參數如表2所示。

表2 生化運行參數

廢水進入生化裝置前，進行pH調整。

生化進水每12h換水一次，換水體積為200mL。系統內COD負荷為0.38kg/m3/d，TKN負荷分別與0.05kg/m3/d，生化實驗連續運行35d。

2.1.2 試驗結果與討論

出水COD、氨氮、總氮濃度數據如圖1、圖2、圖3所示。

圖1 生化出水COD濃度變化曲線

圖2 生化出水NH3-N濃度變化曲線

圖3 生化出水TKN濃度變化曲線

從圖1可以看出，在裝置運行的前4d，出水COD呈上升趨勢，運行8d后開始出現下降，第21d開始，一直保持在170 mg/L左右，在31d以后進一步下降并穩定在160mg/L左右，COD去除率達83.15%。

從圖2可以看出，在裝置運行的前10d，出水NH3-N在5～9 mg/L之間，相對平穩。第11d有明顯的上升達到52mg/L，然后又趨于平穩在40～50 mg/L之間，第16d開始有明顯下降，第18d開始趨于平穩，出水NH3-N一直穩定2～3.5 mg/L之間，NH3-N去除率最高達86.48%。

從圖3可以看出，在裝置運行的1～5d，出水TKN在25～40 mg/L之間，第6～10d出水TKN在50～60mg/L之間，第11～15d出水TKN在88～97mg/L之間，從第16d開始出水TKN開始下降，第19天開始趨于平穩，出水TKN基本穩定30～40mg/L之間，TKN去除率最高達76%。

另外，在生化試驗過程中對出水的堿度進行測試，堿度最低值為320mg/L，說明廢水中的堿度完全能滿足反硝化脫氮生化反應的需要。

數據表明COD、NH3-N均達到理想，但TKN仍有30mg/L,將生化出水再分別投加葡萄糖0.05g/L、0.1g/L、0.15g/L，作為補充碳源。

在裝置運行的6d后，出水TKN均能降到10mg/L以下，但降解的深度與葡萄糖投加的量有一定的關系，葡萄糖投加0.05g/L（C/TKN=1.43），出水TKN穩定在8～10 mg/L之間，而葡萄糖投加量為0.1g/L（C/TKN=2.86）及0.15g/L（C/TKN=4.28）時，出水TKN穩定在3～5mg/L之間，基本降解徹底，殘有的TKN分析認為是微生物自分解的代謝產物，總TKN的去除率高達97.6%。

從廢水的生化試驗來看，無論是COD、NH3-N及投加葡萄糖作為外部碳源生化后的TKN均達到了理想的效果。

另外，SBR反應器內污泥的菌膠團好，水質清澈，沉降性好，說明對該印染廢水，生化處理的方法有效可行。

2.2 Fenton試驗

經生化處理后的廢水NH3-N及TKN能達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）表1一級A標準，但COD還無法達到《印染行業“新建企業水污染排放濃度限值”》（GB4287-2012中表2指標），較一級A標準中的50mg/L，相差更大，且生化出水呈桃紅色，色度也需要進一步的去除。

為進一步提供出水水質，提升處理深度，需要對生化出水進行進一步的物化處理。物化處理采用Fenton工藝，由于Fenton反應過程中使Fe2+反應生產Fe3+，Fe3+與PAM結合能產生很好的混凝效果，因此在此反應過程中投加陽離子PAM，以提高處理效果。

2.2.1 試驗方法

向500mL燒杯中加入300mL生化出水，并同時滴加FeSO4·7H2O 溶液與H2O2，使燒杯內的FeSO4·7H2O與H2O2濃度分別為1.6g/L與0.75g/L（以30% H2O2計）。

后將pH分別調節至4.0、4.5、5.0，緩慢攪拌反應45min。加入4.0mL陽離子PAM（濃度：200mg/L），繼續反應30min。靜置沉降，取上清液測COD。

2.2.2 試驗結果與討論

經芬頓處理試驗結果見表3。

表3 生化出水芬頓反應前后COD數據

從表3可以看出，不同的藥劑投加量對廢水的COD去除效果有不同的影響，對色度的去除也帶來一定的影響，不是藥劑量大就一定效果好，且不同的pH值對反應也有影響。

試驗過程中，絮凝反應后產生的絮體都較大，沉降性能好，水質清澈。從試驗結果來看，反應pH以4.5為佳，沉降后，上清液COD≤50 mg/L,水質清澈無色透明，達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）表1一級A標準，優于相關行業標準。

3 結語

印染廢水通過生化處理能有效去除COD及NH3-N，但對TKN的去除，需要投加一定量的外部碳源，在投加量達到一定量時，即C/TKN比例大于2.8時，出水的TKN濃度降至5mg/L以下，去除率達97.6%。

生化出水經芬頓氧化深度處理后，出水清澈無色透明，COD能降至50mg/L以下。

采用“生化+Fenton反應”工藝，處理該類印染廢水，COD總去除率達95.26%，氨氮去除率達86.48%，TKN去除率達97.6%，出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）表1一級A標準。