印染廢水處理生化系統(tǒng)運行效果的影響因素分析

黃金菁 駱駿 胡曉聰 尹小明

（1.浙江翰成環(huán)境服務(wù)有限公司，浙江義烏 322000；2.浙江艾摩柯斯環(huán)境科技有限公司，浙江杭州 310000）

1 引言

印染廢水是比較復(fù)雜的一類廢水，根據(jù)纖維的不同，相應(yīng)使用的助劑也各有不同。廢水中色度主要是由染料帶來的，而各類助劑則貢獻了大部分的COD［1-2］。印染行業(yè)是高污染高耗水行業(yè)之一，浙江省要求印染行業(yè)非棉項目重復(fù)用水率不低于50%。為保證回用水質(zhì)，必須采用三級處理工藝，較為普遍的主體流程為混凝—生化—超濾+反滲透。生化出水影響到后續(xù)深度處理系統(tǒng)能否正常運行，本文根據(jù)已完成的3 家典型印染企業(yè)水處理系統(tǒng)整改調(diào)試的數(shù)據(jù)，結(jié)合1 家同行業(yè)運行良好的處理系統(tǒng)的參數(shù)，對生化系統(tǒng)運行效果的影響因素進行分析。

2 整改案例基本情況

活性污泥法和生物膜法是印染廢水生物處理常用的工藝，本文所提及的印染企業(yè)全部采用以上2種工藝。各企業(yè)廢水處理系統(tǒng)概況見表1。

表1 整改調(diào)試案例廢水處理工藝流程

3 家企業(yè)整改前生化系統(tǒng)運行參數(shù)見表2。

表2 整改調(diào)試案例廢水生化系統(tǒng)運行參數(shù)

整改前水處理生化系統(tǒng)進出水水質(zhì)情況見表3。

表3 整改前水處理生化系統(tǒng)進出水水質(zhì)參數(shù)mg/L

3 優(yōu)化調(diào)試

3.1 存在問題

梅特卡夫和埃迪公司認(rèn)為［3］生化池運行過程控制要素為廢水的性質(zhì)、需氧量、pH、藥劑量等。經(jīng)業(yè)主單位同意后，技術(shù)人員進場跟蹤企業(yè)廢水處理站操作人員的運維情況，著重從以上因素進行排查，發(fā)現(xiàn)普遍存在以下問題：（1）初沉池pH 沒有控制好；（2）有污泥膨脹現(xiàn)象；（3）生化池排泥過于頻繁；（4）生化系統(tǒng)回流過小或沒有；（5）二沉池加藥過量。

3.2 原因分析

（1）混凝劑的質(zhì)量對處理效果有至關(guān)重要的作用，通過幾家企業(yè)的藥劑成分分析，發(fā)現(xiàn)其采購的藥劑質(zhì)量良莠不齊，有的石灰純度不高，使用后增加泥量，pH 提升不明顯；有的使用工業(yè)廢酸，雜質(zhì)較多，帶入到后續(xù)的生化系統(tǒng)會對微生物的活性造成不良影響。

（2）企業(yè)的加藥裝置都比較老舊，沒有自動化加藥系統(tǒng)，基本上都是通過人工調(diào)配投加，且夜班可能出現(xiàn)過量加藥或未及時配藥加藥的情況，造成出水pH 很不穩(wěn)定，含過量的鐵或鈣，對后端的生化處理單元沖擊較大。

（3）生化系統(tǒng)曝氣量不足，Chudoba J 等［4-5］認(rèn)為DO 低時，由于絲狀菌比菌膠團細(xì)菌有更高的DO 親合力和忍耐力，因此在低濃度DO 條件下，絲狀菌比菌膠團細(xì)菌有更強的競爭力，造成污泥膨脹，從動力學(xué)理論角度進行分析，結(jié)論與表2 采取活性污泥法的企業(yè)實際情況相符。

（4）2 套活性污泥工藝的生化系統(tǒng)SVI 分別為242，291 mL/g，目前我國以SVI 值來評判污泥沉降性能，當(dāng)SVI 值大于150 mL/g 時，普遍認(rèn)為系統(tǒng)發(fā)生了污泥膨脹［6］，根據(jù)取樣所得的SVI 值可知，這2 套生化系統(tǒng)存在較為嚴(yán)重的污泥膨脹現(xiàn)象。操作人員誤以為生化污泥量較多，頻繁排泥，致使硝化菌無法增殖，影響了系統(tǒng)的硝化能力。

（5）由于生化單元污泥膨脹，沉淀效果差，操作人員擔(dān)心出水水質(zhì)，且存在加藥越多處理效果越好的誤區(qū)，導(dǎo)致經(jīng)常過量投加混凝劑。

3.3 整改措施

（1）更換混凝藥劑，采購品質(zhì)優(yōu)良的產(chǎn)品。

（2）調(diào)整初沉池加藥量，保證進生化池水質(zhì)澄清，不帶入礬花。印染不同的面料控制的出水pH 也有所不同，根據(jù)印染廢水運維經(jīng)驗，錦綸廢水初沉池出水pH 不可超過7.5，染棉廢水初沉池出水pH 不可低于8.5，確保生化系統(tǒng)的正常運行。

（3）增加曝氣量，保證生化池內(nèi)DO 不小于2 mg/L，保證好氧微生物的生長代謝所需。

（4）加大回流比，控制活性污泥法的回流比在150%左右，接觸氧化法的回流比在100%左右。

3.4 分析方法

CODCr采用HJ 828—2017《水質(zhì)化學(xué)需氧量的測定 重鉻酸鹽法》進行測定；氨氮采用HJ 535—2009《水質(zhì) 氨氮的測定 納氏試劑分光光度法》進行測定；DO 采用雷磁JPBJ-610L 型便攜式熒光溶解氧測定儀進行測定；pH 采用HJ 1147—2020《水質(zhì)pH 值的測定 電極法》進行測定；SV30，SVI，MLSS 和MLVSS 等按相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)方法測定。

3.5 整改后各企業(yè)生化系統(tǒng)水質(zhì)變化情況

通過調(diào)試，3 家印染企業(yè)的生化出水有很大的改善，其中，A 企業(yè)CODCr從原來的近200 mg/L 降到不超過30 mg/L；B 企業(yè)CODCr從原來的600 mg/L 左右降到不超過100 mg/L；C 企業(yè)CODCr從原來的近1 400 mg/L 降到低于280 mg/L。3 家企業(yè)生化出水NH3-N 均低于10 mg/L。調(diào)試改善后的監(jiān)測數(shù)據(jù)均保持15 d 以上。

3 家印染企業(yè)整改過程生化系統(tǒng)出水CODCr和NH3-N 的變化趨勢如圖1 所示。

圖1 企業(yè)生化系統(tǒng)出水CODCr 和NH3-N 變化趨勢

4 結(jié)果與討論

4.1 影響生化系統(tǒng)正常運行的因素分析

通過4 家印染企業(yè)的生化系統(tǒng)調(diào)試整改，總結(jié)出影響印染廢水生化系統(tǒng)正常運行的因素主要有以下5 點：

（1）DO。DO 對微生物活性有至關(guān)重要的作用，通過對以上4 家企業(yè)廢水處理生化系統(tǒng)的跟蹤調(diào)試發(fā)現(xiàn)，生化系統(tǒng)DO 不足的情況較為普遍，設(shè)計手冊［3，7］基本以生活污水為設(shè)計對象，需要的空氣量為3.7～15 m3/m3廢水或128 m3/kg BOD5，如運用在印染行業(yè)中則偏小，且DO 的日常監(jiān)測還未引起操作人員的重視。曝氣量的不足使得反應(yīng)器內(nèi)的好氧微生物長期處于低活性狀態(tài)，僅能維持自身的代謝，而無法對廢水的有機污染底物（相對于微生物來說是營養(yǎng)物質(zhì)）進行降解利用，轉(zhuǎn)化為自身的胞內(nèi)聚合物。

對于DO 的控制有許多相關(guān)研究，Shin 團隊［8］研究表明，曝氣量增加、污泥表面電荷增加導(dǎo)致胞外聚合物（EPS）和多價陽離子之間的吸引力被削弱。李軍團隊［9］認(rèn)為，隨著曝氣強度的增加，松散束縛型胞外聚合物（LB-EPS）含量升高導(dǎo)致污泥絮體沉降性能惡化。而在本文涉及的4 套生化單元后端DO 均超過6 mg/L，污泥中的絮狀菌明顯增多，污泥沉降效果明顯改善，其中2 套活性污泥系統(tǒng)的SV30降至30%～45%。當(dāng)生化池后端DO 控制在2～4 mg/L 時，污泥沉降性反而不好。

（2）進水水質(zhì)。初沉池主要控制pH、懸浮物去除、藥劑殘留量等，初沉池pH 調(diào)節(jié)不穩(wěn)定、沉降效果差導(dǎo)致懸浮物進入生化系統(tǒng)和藥劑殘留等，也是目前印染廢水乃至工業(yè)廢水處理中較為常見的問題。加藥量控制不到位，導(dǎo)致不溶性懸浮顆粒去除不徹底，藥劑沒有混凝完全，就隨著廢水一起進入生化池，印染行業(yè)一般都使用亞鐵作為脫色劑，如果混凝反應(yīng)控制不好，鐵離子進到生化池，會造成污泥顏色偏黃而無法辨別污泥的狀態(tài)，如果進到接觸氧化池還會擠占填料有限的空間，導(dǎo)致微生物無法掛膜，造成污泥流失。調(diào)整進水pH 至堿性，也有助于硝化反應(yīng)的順利進行。

（3）HRT。通過4 套生化系統(tǒng)的HRT 進行對比，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)時間越久處理效果越好，但是反應(yīng)時間延長到一定程度，處理效率趨于0，且相當(dāng)浪費能耗。合適的HRT 以48～72 h 為宜，根據(jù)廢水濃度進行調(diào)整。

（4）回流比。印染廢水的特征污染物為CODCr，本文涉及的4 家企業(yè)NH3-N 均不高，因此采用活性污泥法需要回流污泥，同時稀釋進水端的水質(zhì)，防止過高濃度的廢水對系統(tǒng)造成沖擊，同時補充生化池前端的DO，減少污泥膨脹發(fā)生的可能性。進水污染物濃度越高，回流量也相應(yīng)增大。

（5）現(xiàn)場管理。以上因素均可歸結(jié)為現(xiàn)場管理的原因，企業(yè)需加強操作人員培訓(xùn)，實現(xiàn)科學(xué)化、規(guī)范化管理，而不能僅憑操作人員的經(jīng)驗來進行調(diào)控。

4.2 結(jié)論

以4 家印染企業(yè)的生化系統(tǒng)運行參數(shù)為依據(jù)，分析影響運行效果的因素，通過對這些因素的調(diào)整來對生化單元進行優(yōu)化。結(jié)果表明：DO、進水水質(zhì)、HRT、回流比是影響生化系統(tǒng)的因素，其中DO 對微生物活性的作用最為關(guān)鍵，實踐發(fā)現(xiàn)印染廢水中較高的DO 不會破壞污泥沉降性能。通過對上述因素進行優(yōu)化控制，可使生化系統(tǒng)處于良好的狀態(tài)，保證后續(xù)深度處理系統(tǒng)正常運行，實現(xiàn)廢水的回用。