簡述物化-生化組合工藝在漿染廢水處理中的應用

岑儼君

（廣東省環境保護工程研究設計院有限公司，廣東 廣州 510030）

引言

漿染是現代服裝產業鏈中的重要環節。漿染廢水具有廢水量大、有機物濃度高、pH值及溫度較高、成分復雜等特點，是工業廢水治理中的重點和難點。

廣東某印染基地配備污水處理廠，總處理規模為6萬噸/天，但隨著周邊企業（大多是牛仔布生產企業）的增多及產品調整，所排放的廢水含高濃度的有機物、鹽分及硫化物，使得進入污水處理廠的污水濃度增高，原污水處理系統負荷提高，超過原系統設計范圍，處理能力無法滿足企業生產需求。

為此，印染基地亟需新建一套針對高濃度廢水進行單獨處理的污水處理系統，污水處理后達到相關規定，再排入基地現有污水處理系統進行后續處理，從而降低基地原污水處理系統的負荷，提高處理效率。

1 工程概況

1.1 漿染廢水特性分析

該印染基地廢水量大，且大部分企業采用改性淀粉漿料，少量采用聚乙烯醇（PVA），廢水有機物濃度高，可生化性好，適合采用生化處理工藝。廢水pH值和溫度較高，影響后續生化效果，所以生化前需要進行酸堿中和冷卻降溫預處理。漿染過程采用硫化染料，廢水中硫化物濃度較高，對硝化反應有一定的抑制作用[1]，在生物處理預處理階段需進行硫化物的去除。廢水中含有部分難降解有機物，需通過合理的厭氧水解處理，進一步提升廢水可生化性。廢水中硫化物濃度高，硫化物在厭氧產甲烷階段會對產甲烷菌進行抑制，因此需要慎重選擇厭氧工藝。

1.2 工程規模與進出水水質

該漿染廢水設計處理量為15 000 m3/d，本項目將對高濃度的漿染廢水進行單獨處理，在其達到相關要求的標準后排入工業園現有污水處理系統。本項目處理后的廢水CODCr、pH值、SS及TP需達到當地要求排放限值，BOD5及硫化物需達到廣東省地方標準《水污染物排放限制》（DB 44/26-2001）[2]中第二時段三級標準。設計進出水水質詳見表1。

表1 設計進出水水質

1.3 確定工藝流程

根據廢水特性，結合相關工程案例，確定本項目處理工藝采用“物化+生物組合工藝”，具體工藝流程見圖1，表2。

圖1 工藝流程圖

表2 各階段主要污染物處理效率預測

2 工程設計

2.1 預處理單元

2.1.1 格柵

廢水中含有細小纖維、毛屑等雜物，雜物進入后續處理階段將影響后續設備的運行，本項目設置格柵去除污水中的雜物，保護后續設備不被雜物損壞。廢水經格柵機后自流進入調節池。

（1）設計工藝參數

設計流量：15 000 m3/d

（2）主要工程內容

2.1.2 調節池

調節池雖不具水處理功能，但其對處理系統的正常運行具有非常重要的作用。本項目水質、水量波動較大，需通過調節池調節水量、均衡水質，避免因水質、水量波動而對水處理系統造成影響[3]。

另外，本項目漿染廢水進水最高溫度達50 ℃，因此設置冷卻塔對調節池提升廢水進行降溫處理，將廢水降溫至10～12 ℃，以利于后續生化系統的穩定運行。同時，由于進水偏堿性，需通過加酸進行pH值的調節。

本項目進水有機物、懸浮物濃度較高，因此在調節池底部設置穿孔曝氣裝置，以防沉積。

（1）設計工藝參數

設計流量：15 000 m3/d；水力停留時間：6 h；池容：3 750 m3；有效水深：5.5 m。

（2）主要工程內容

提升泵選用臥式離心泵，共設4臺水泵（3用1備）。水泵規格為流量：210 m3/h。設4臺潛水攪拌器，設2臺板式冷卻塔，規格為流量：315 m3/h；溫降為10～12 ℃。

2.1.3 除硫沉淀池、氧化池

廢水進入除硫沉淀池，通過投加硫酸亞鐵粉去除廢水中的硫化物。生成沉淀物進入污泥池，上清液進入后續處理單元。

廢水進入氧化池，通過鼓風曝氣進一步去除硫化物及部分有機物。

（1）設計工藝參數

①除硫沉淀池：設計流量：15 000 m3/d；沉淀池表面負荷：0.70 m3/(m2·h)。

②氧化池：設計流量：15 000 m3/d；曝氣池停留時間：2 h；池容：1 250 m3。

（2）主要工程內容

①除硫沉淀池設2臺攪拌器，2臺排泥泵（1用1備，規格為流量：10 m3/h），并配備行車式刮吸泥機。

②氧化池配套設置2 臺羅茨鼓風機，規格為流量：22 m3/min；壓力：0.05 MPa。氧化池內配備盤式微孔曝氣器，規格為3.5 m3/（h·個）。

2.1.4 混凝沉淀池

混凝沉淀池的目的是去除污水處理廠進水中易沉淀的固體顆粒和懸浮物質，從而降低后續生化處理單元的懸浮固體和有機污染物負荷[4]。當污水進入混凝沉淀池后流速迅速減少至0.02 m/s以下，從而極大地減小了水流夾帶懸浮物的能力，通過投加混凝劑，使懸浮物在重力作用下沉淀成為污泥，而相對密度小于1的細小漂浮物則浮至水面形成浮渣而除去。

（1）設計工藝參數

設計流量：15 000 m3/d；沉淀池表面負荷：0.70 m3/(m2·h)。

（2）主要工程內容

混凝沉淀池設2臺絮凝攪拌器，混凝沉淀池設2臺排泥泵（1用1備，規格為流量：100 m3/h），并配備行車式刮吸泥機。

2.2 厭氧處理單元

2.2.1 水解酸化池

廢水中含有難以降解的大分子有機物，本項目采用水解酸化池，使污水中難以降解的大分子有機物在水解與產酸階段，分解為較容易降解的小分子有機物，從而有效提高污水的可生化性[5]。

（1）設計工藝參數

設計流量：15 000 m3/d；水力負荷：0.4 m3/（m2·h）；停留時間：15.8 h；池容：9 860 m3；有效水深：6.5 m。

（2）主要工程內容

水解酸化池內共設置8臺潛水推流器，規格為槳葉直徑：2 600 mm；轉速：76 rpm。

2.2.2 水解沉淀池

在水解酸化反應過程中，反應器內部的填料上附著的污泥會剝落，該部分污泥在水解沉淀池中沉降，并排放至污泥泵站，上清液進入后續處理單元?；亓魑勰喔鶕\行情況控制流量進入水解酸化池。

由于本項目廢水有機物濃度高，池子面積大，水解工藝的停留時間長，如采用脈沖布水方式較難實現均勻布水，強度難以保證。因此，經比選后確定采用推流式混合的溝型。溝型池體結合了推流和完全混合兩種流態，減少短流，使進水被數十倍甚至數百倍的循環水所稀釋，從而提高了系統的緩沖能力，并使污染底物與微生物充分接觸，提高效率。

（1）設計工藝參數

①沉淀池：表面負荷：1.0 m3/（m2·h）。

②污泥泵站：設計流量：625 m3/h；最大回流比：100%；干污泥產量：5 tDS/d。

（2）主要工程內容

①沉淀池：共設2座水解沉淀池，每座配備一臺行車式刮吸泥機。

②污泥泵站：污泥回流泵設置3臺（2用1備），單泵規格為流量：313 m3/h。剩余污泥泵設置2臺（1用1備），單泵規格為流量：60 m3/h。

2.2.3 好氧處理單元（好氧池）

廢水經厭氧水解后進入好氧池，廢水在好氧池中，通過鼓風曝氣去除絕大部分有機物，出水混合液經中間提升泵站進入二次沉淀池，在二沉池實現泥水分離。底部沉泥進入污泥泵房，上清液進入后續處理單元?；亓魑勰喔鶕\行情況控制流量進入好氧池，剩余污泥脫水處理，清液進入后續處理單元。

（1）設計工藝參數

①好氧池：設計流量：15 000 m3/d；有效容積：13 156 m3；有效水深：5.75 m；停留時間：21 h；鼓風曝氣量：312.5 m3/min；水氣比：1：30；污泥濃度：4.0 g/L。

②二沉池：表面負荷：0.8 m3/（m2·h）。

③污泥泵站：設計流量：625 m3/h；最大回流比：100%；干污泥產量：10 tDS/d。

（2）主要工程內容

①好氧池：好氧池I～II內共設置6臺潛水推流器，規格為槳葉直徑：2 300 mm；轉速：46 rpm。好氧池內配備盤式微孔曝氣器，規格為5 m3/（h·個）。

②二沉池：采用輻流式沉淀池，周邊進水，周邊出水，共2座，每座池規格為內徑：22 m。沉淀池出水采用環形集水槽，每座沉淀池內配備一臺中心傳動刮吸泥機。

③污泥泵站：污泥回流泵設置3臺（2用1備），單泵規格為流量：313 m3/h。剩余污泥泵設置2臺（1用1備），單泵規格為流量：125 m3/h。

④中間提升泵站：提升泵選用潛污泵，共設4臺水泵（3用1備）。水泵規格為流量：210 m3/h。

2.3 深度處理單元

結合上述厭氧、好氧處理工藝，從排放標準、占地、投資、運營成本等方面考慮，本項目選用高效沉淀池工藝作為深度處理工藝。高效沉淀池可通過投加PAM、PAC混凝劑，使剩余難降解有機物、懸浮物、總磷等污染物沉淀并去除，進一步凈化水質[6]。

（1）設計工藝參數

設計流量：625 m3/h；表面負荷：6.25 m3/(m2·h)；有效水深：6 m。

（2）主要工程內容

共設4臺攪拌器，其中2臺規格為轉速：200 rpm，另外2臺規格為轉速：400 rpm。

沉淀池內設中心傳動刮吸泥機，配套設置2臺排泥泵（1用1備），規格為流量：15 m3/h。

2.4 污泥濃縮池

通過添加污泥藥劑對污泥進行濃縮、調理，經過隔膜板框壓濾機壓榨脫水，使脫水后的泥餅含水率降至60%。

（1）設計工藝參數

設計污泥處理量：47.5 tDS/d，118.75 t/d（含水率為60%）。

（2）主要工程內容

①污泥濃縮池

2座污泥濃縮池，規格為池內徑：22 m，濃縮池內設中心傳動濃縮機。

②污泥調理池

2座污泥調理池，每座調理池內設2臺攪拌器，規格為轉速：30 rpm；電機功率：2.2 kw。

③污泥脫水機房

廂式隔膜壓濾機4臺，單臺過濾面積：400 m2。配套輔助設備包括：翻板系統、藥劑制備投加系統、高低壓泵、壓榨泵、濾布洗滌泵、空壓機、儲氣罐、冷干機、過濾器、壓力變送器和流量計等。

3 運行成本分析

本項目運行成本主要包括人工成本、藥劑消耗量、電費、水費、污泥外運處置費及日常維修費。全年運行費用為5 486.47萬元，折合單位水處理運行成本為10.02元/噸。

4 結語

本文通過分析某印染基地產生的漿染廢水水質特點，采用先物化處理，去除硫化物及其他部分污染物，為后續生化反應提供有利條件；然后通過生化處理，有效降解有機物；最后采用高效沉淀池處理磷及其他污染物，保證水質穩定達標。污水處理后CODCr削減約91.7%，BOD5削減約90%，硫化物削減約99.8%，TP削減約70%，滿足當地排放標準，有效解決了原處理系統超負荷的問題。本項目對類似工程的分析和設計具有一定的參考價值。