印染廢水處理中EBOTM升流式水解酸化池的應用研究

殷家毅

（東莞市石鼓污水處理有限公司長安分公司，廣東 東莞 523000）

廢水水解主要是指水解酸化的處理過程，其屬于厭氧消化過程中的第一、第二環節。在此之前，主要作為厭氧處理方式中的預處理階段。但是，對于生物降解難度較高的物質而言，這種方法具有非常明顯的分解優勢和處理功能。因此，在工業污水處理系統中被廣泛應用于生化系統的預處理階段，通過水解、酸化階段將廢水中難降解的有機物分解為小分子有機物，以提高廢水的可生化性。由于印染產生的廢水具有難生物降解的特點，所以水解酸化在現有印染領域內的廢水處理中有著十分廣泛的運用。但是，由于部分老舊水解酸化池工藝設計較為落后，處理效果不佳，不少印染企業在提標壓力下只能將其工藝進行升級改造。

1 項目概述

新時期背景下，我國沿海地區的經濟發展速度不斷加快，在此期間，部分地區的大量印染廢水在未經專業處理的情況下，會被直排到河流中，最終對流域內的水體造成嚴重污染，同時也對周邊地區的居民生活造成嚴重危害。為進一步改善受污染地區的流域水資源綜合環境，某企業進行提標改造以達到新標準：由于原水解酸化池效果不佳，計劃將其改造為EBOTM升流式水解酸化池。

該印染企業主要以染色、染料及印花為主，原材料大多為毛紗材料、麻棉紗材料、各類成衣材料、純棉經紗以及多種染料和助劑。經過實測發現該企業排放的廢水水質與其他常規印染廢水水質比較接近，在充分結合環境影響報告書以后，將實測進水水質作為研究基礎，同時適當留出操作余地，進一步確定設計方案的進水水質。處理后的尾水會直接排入到江河中，最終匯入海洋。尾水排放水質標準需要以《紡織染整工業水污染物排放標準》（GB 4287-2012）及其修改單表2和《水污染物排放限值》（DB 44/26-2001）第二時段一級標準為參考；對于回用水而言，需要考慮低質回用水以及高質回用水兩種，具體標準需要對比《紡織染整工業廢水治理工程技術規范》（HJ 471-2009）及《紡織染整工業回用水水質標準》（FZ/T 01107-2011）有關回用水方面的水質要求，進一步確定設計階段的回用水水質。上述3種水質指標詳見表1。

從表1可知，該廠實際進水的平均COD大約為1 200 mg/L，進水B/C值為0.25，可生化性較差。該廠原污水處理工藝流程為：進水→調節池→絮凝沉淀池→水解酸化池→缺氧池→接觸氧化池→二沉池→出水。本次工程中的進水SS、COD、TP三項指標較高，原設計中已有預處理設施，借助加藥及沉淀作用，可以達到控制進入生化工藝處理階段的懸浮物負荷水平，從而去除部分難降解的不溶性有機物，能夠在一定程度上降低生物處理負荷，達到進入水解酸化池的水質要求，不需額外進行改造以配合水解酸化池的改造。參考同類型印染廢水廠提供的廢水處理經驗可知，該廠原水解酸化池處理效果不佳，需要在原基礎上進行，本項目計劃改造為EBOTM升流式水解酸化池對廢水進行處理，此項工藝改進主要具有三個作用：（1）在改善生產廢水的可生化性方面，提升B/C值效果更佳；（2）可以起到去除SS的作用，進一步降低出水SS的含量，降低后續工藝的負荷；（3）在回流系統的作用下，可有效調節水質水量，在抗有機負荷沖擊能力方面有突出表現。

表1 實際進水、設計出水及回用水水質表

2 水解酸化工藝類型選擇分析

常規情況下，水解酸化池分為三種不同形式：升流式水解酸化反應池、復合式水解酸化反應池及完全混合式水解酸化反應池。詳見圖1。

圖1 水解酸化池系統主要運行形式圖

本工程在原水解酸化池基礎上進行提標改造，由于用地面積較為緊張，本工程并未完全采用混合式設計的形式。同時，由于項目成本問題及改造后高濃度污泥為懸浮狀態，所以并不需要借助填料維持水解酸化流程，而是借助回流系統的水解酸化池在污泥量充足時具備足夠的分解能力。如果應用復合法進行處理，首先是池內很容易出現高濃度污泥堆積，導致填料出現堵塞問題；其次則是應用填料會導致布水不均勻，進而造成局部區域出現清理死角，最終影響處理效果。基于此，相關人員需要按照進水水質標準的不同，采用新型升流式水解酸化方法進行建設。但是，需要注意到以下三點：（1）水池內布水支管的布水均勻性問題；（2）避免布水孔洞的堵塞問題，如果布水區內存在污泥濃度較高，同時流速較小的出水洞，非常容易出現污泥堵塞現象，導致不均勻問題加劇；（3）布水不均問題會造成局部上升流速大，并且質量較輕，使厭氧污泥更容易隨出水一起流到后續的好氧池處理環節，最終對整個系統的正常運行效率造成不利影響［1］。

基于此，可以使用EBOTM升流式水解酸化系統進行專門處理，將其與常規升流式水解酸化池進行對比，這種處理系統自身帶有混合液回流系統，可以有效調節系統內的環境平衡，進一步提升耐沖擊能力，并且還可以達到泥水分離的效果。混合液回流系統通過設置自控系統實現對工藝的控制，此時的回流泵設備能夠在準確的回流比動態控制下完成處理任務。回流液通過回流泵設備實現加壓，與進水在進水口位置匯合，形成一種高速水流，同時再配有專門的噴射式布水頭，就不再需要借助外部能耗即可實現水力攪拌作用，這在一定程度上還起到水質調節的作用。在回流系統加壓作用下還可以避免進口出現污泥堵塞問題，對污泥保持懸浮狀態起到積極作用，處理效果更佳。在上述內容中，回流系統中設置的回流管道實際高度需要按照項目實際情況做出合理調整。單套池體分別由五個不同的系統組成，分別為：反應池體系統、布水器系統、均勻布水系統、出水及集水槽系統以及均勻吸水回流系統［2］。EBOTM升流式水解酸化池工作原理詳見圖2。

圖2 EBOTM升流式水解酸化池示意圖

EBOTM與常規水解酸化池信息對比詳情如表2內容所示：

3 工程設計

3.1 水解酸化池的改造設計

本次工程為提標升級改造工程，原水解酸化池為普通填料式水解酸化池，原設計在水力上還出現了短流的情況，且填料使用時間較長會出現老化情況，導致最終處理效果不佳，因此，需要對原有水解酸化池進行升級改造。EBOTM升流式水解酸化池體整體設計為矩形結構，因為原工程的結構緊湊、流程短以及占地少等特征，所以改造方案設定為合建式水解池工程。工程主體分為2格（保持原格局2格并排），其中每格的污水處理量標準為2 000 m3/d，2格使用同一組出水槽裝置。總尺寸為26.0 m×10.0 m，建筑占地總面積為260 m2，建筑內池高設定為5.5 m，設定有效水深標準為5 m，水力停留時間設定為7.8 h。任一單格池均需要配備一套專門的升流式發生器設備，主要包括布水器設備、布水系統、回流系統以及排泥系統等，共布設兩套EBOTM升流式水解酸化發生處理系統。

在本次改造工程中，主要是將普通的水解酸化池改造為以EBOTM升流式水解酸化池為主，池型組合設計十分巧妙，具備齊全的處理功能，并且整體格局和結構十分緊湊。在正常運行時，升流式布水器設備可以利用回流裝置形成虹吸，實現對進水流速及回流比的控制，同時可將主管道中存在的空氣抽走，確保主管道內部空間可以形成一定水平的真空度。因為此時池中的水流速度相對較快，所以對應的布水任務可以在較短時間內全部完成，從而進一步達到升流式裝置的實際處理效果。同時，還能夠充分攪起池底沉積的污泥和雜物，以保證池內的污水以及污泥等都能夠達到充分混合的效果，并始終維持在流化狀態。此時，水解、酸化階段的優勢微生物能夠與污水中存在的有機物進行充分接觸，從而可以將污水中難生物降解的大分子物質轉化為易生物降解的小分子有機物。這些小分子有機物在回流系統的作用下經充分接觸并反應后，能夠有效保證廢水的最終處理效果達到理想水平，使系統內保持懸浮污泥濃度在15～25 g/L之間，監測污泥濃度并通過排泥管定期排泥，防止污泥齡過長影響處理效果。

3.2 水解酸化池運行效果

本次工程在調試運行時間達到3個月以后，在該企業的配合下，EBOTM升流式水解酸化池進入到穩定運行狀態，此時的EBOTM水解酸化池進、出水水質最終監測結果詳見表3。

表3 EBOTM升流式水解酸化池運行效果

完成調試后，EBOTM水解酸化池深度為3 m位置的污泥濃度約為14 000 mg/L，池深4.2 m位置排泥管取出污泥樣測得污泥濃度為16 000 mg/L。對經過調試運行后的數據分析可知，相對于改造前，EBOTM升流式水解酸化池能夠對難降解廢水產生更優質的處理效果，COD的去除率可以達到24%以上，最高可達到36%（改造前僅有8%～15%的去除率）；BOD的去除率可以達到15%以上，最高可達到25%以上（改造前僅有6%～14%的去除率）；SS的平均去除率可達50%，最高可達56%（改造前僅有30%～36%的去除率），并且受進水負荷波動的影響較小。但是，改造后的EBOTM水解酸化池在對氨氮、總氮以及總磷時的去除效果依然沒有明顯提升，若需對上述指標進行提標排放，存在一定的使用限制［3］。

4 結語

綜上所述，針對部分難降解類型的工業廢水，需要在好氧處理工藝前端選擇出更合適的水解酸化方式，以確保處理方案的合理性和可靠性。本工程改用EBOTM水解酸化池后，面對水質波動和高負荷條件時，有較好的調節能力及耐高負荷的特點，仍可保持較高水平的污染物去除率，從而有效提升廢水的可生化性，同時還可以減少后續階段構筑物的處理負擔。在抗沖擊負荷方面和出水水質方面具有顯著優勢。因此，EBOTM水解酸化池在未來階段的工業廢水預處理中具有很好的發展前景。