印染廢水生化脫氮及深度處理試驗(yàn)研究

文_仇鑫耀 上海心緣環(huán)境工程有限公司

紡織印染廢水是工業(yè)廢水中的一個(gè)大類，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)印染企業(yè)每天排放廢水量達(dá)400萬t。廢水中含有印染生產(chǎn)過程中使用的漿料、油劑、染料和化學(xué)助劑等，廢水具有COD高、色度高、pH值高的特點(diǎn)。對(duì)于一些含有印花工藝的機(jī)織印染企業(yè)，在生產(chǎn)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(duì)印染行業(yè)制定了相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《印染行業(yè)“新建企業(yè)水污染排放濃度限值”》（GB4287-2012中表2指標(biāo)）。但隨著環(huán)保形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，各地方政府出臺(tái)了更嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)，因此對(duì)印染廢水的處理要求也更加高。

1 廢水水質(zhì)分析

試驗(yàn)廢水取自于某印染企業(yè)，具有代表性，廢水的水質(zhì)情況如表1所示。

表1 印染廢水水質(zhì)分析

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

2 試驗(yàn)內(nèi)容

2.1 生化試驗(yàn)

2.1.1 試驗(yàn)方法

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

試驗(yàn)運(yùn)行參數(shù)如表2所示。

表2 生化運(yùn)行參數(shù)

廢水進(jìn)入生化裝置前，進(jìn)行pH調(diào)整。

生化進(jìn)水每12h換水一次，換水體積為200mL。系統(tǒng)內(nèi)COD負(fù)荷為0.38kg/m3/d，TKN負(fù)荷分別與0.05kg/m3/d，生化實(shí)驗(yàn)連續(xù)運(yùn)行35d。

2.1.2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

出水COD、氨氮、總氮濃度數(shù)據(jù)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(yùn)行的前4d，出水COD呈上升趨勢(shì)，運(yùn)行8d后開始出現(xiàn)下降，第21d開始，一直保持在170 mg/L左右，在31d以后進(jìn)一步下降并穩(wěn)定在160mg/L左右，COD去除率達(dá)83.15%。

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

從圖3可以看出，在裝置運(yùn)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(wěn)，出水TKN基本穩(wěn)定30～40mg/L之間，TKN去除率最高達(dá)76%。

另外，在生化試驗(yàn)過程中對(duì)出水的堿度進(jìn)行測(cè)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(yīng)的需要。

數(shù)據(jù)表明COD、NH3-N均達(dá)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(bǔ)充碳源。

在裝置運(yùn)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(guān)系，葡萄糖投加0.05g/L（C/TKN=1.43），出水TKN穩(wěn)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(shí)，出水TKN穩(wěn)定在3～5mg/L之間，基本降解徹底，殘有的TKN分析認(rèn)為是微生物自分解的代謝產(chǎn)物，總TKN的去除率高達(dá)97.6%。

從廢水的生化試驗(yàn)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(dá)到了理想的效果。

另外，SBR反應(yīng)器內(nèi)污泥的菌膠團(tuán)好，水質(zhì)清澈，沉降性好，說明對(duì)該印染廢水，生化處理的方法有效可行。

2.2 Fenton試驗(yàn)

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

為進(jìn)一步提供出水水質(zhì)，提升處理深度，需要對(duì)生化出水進(jìn)行進(jìn)一步的物化處理。物化處理采用Fenton工藝，由于Fenton反應(yīng)過程中使Fe2+反應(yīng)生產(chǎn)Fe3+，F(xiàn)e3+與PAM結(jié)合能產(chǎn)生很好的混凝效果，因此在此反應(yīng)過程中投加陽離子PAM，以提高處理效果。

2.2.1 試驗(yàn)方法

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

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

2.2.2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

經(jīng)芬頓處理試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 生化出水芬頓反應(yīng)前后COD數(shù)據(jù)

從表3可以看出，不同的藥劑投加量對(duì)廢水的COD去除效果有不同的影響，對(duì)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(duì)反應(yīng)也有影響。

試驗(yàn)過程中，絮凝反應(yīng)后產(chǎn)生的絮體都較大，沉降性能好，水質(zhì)清澈。從試驗(yàn)結(jié)果來看，反應(yīng)pH以4.5為佳，沉降后，上清液COD≤50 mg/L,水質(zhì)清澈無色透明，達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）表1一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)于相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)語

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

生化出水經(jīng)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(yīng)”工藝，處理該類印染廢水，COD總?cè)コ蔬_(dá)95.26%，氨氮去除率達(dá)86.48%，TKN去除率達(dá)97.6%，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）表1一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。