印染廢水是國內外難處理的工業廢水之一，該類廢水色度高、COD高、含多種有機物成分且生化性較差，具有一定的抗氧化性。隨著近年來印染技術的不斷提高，PVA漿料、新型助劑等難生化降解有機物大量進入印染廢水中，給處理增加了難度。
江蘇某紡織印染公司為針織布生產及營銷商，集合針織、染色、印花及整理之綜合生產線，其排放的廢水成分復雜，其中包括退漿廢水、煮煉廢水、染色廢水、印花廢水及整理廢水等。該廠現有廢水處理站1座，處理能力為10000 m3/d，該污水處理站建設多年，工藝相對落后，現有工藝流程如圖 1所示。
圖 1 現有廢水處理工藝流程
經過對廢水處理站進行詳細調研后，發現該廢水處理站主要存在以下問題。
（1）印染廢水中含有大量的聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纖維素（CMC）及各種助劑，可生化性很差、堿性強，生化段的處理效果不佳，COD去除率<50％，需要靠物化混凝工段大量投加藥劑，才能勉強維持出水達到紡織印染行業二級排放標準；其中江蘇省地方標準DB 32/1072—2007要求COD≤100 mg/L，BOD≤25 mg/L，色度小于40度。
（2）該廠使用新型抗氧化助劑，廢水的可生化性不斷降低，生化工段的活性污泥活性較差。
（3）為保證出水COD、色度達到標準要求，混凝工段混凝絮凝藥劑投加量大，處理成本高，約為1.2元/m3廢水，同時產生大量的化學泥渣，且脫水困難，對這些化學污泥的處理較為困難，不僅處理成本高，同時還存在產生二次污染的可能。
（4）混凝工段在去除色度和SS的同時，大量 COD也得到了脫除，但脫除COD時并沒有一定的選擇性，大量易降解的COD物質也被去除，導致進入后續生化的廢水可生化性差，處理難度較大。
（5）舊工藝對廢水色度處理效果較差，出水色度約為40~50倍，勉強達到出水標準。
（6）該地區對印染廢水進行了限量排放控制，嚴重制約了印染廠產品的產量，影響了企業的發展。
針對上述存在的問題，筆者以該污水處理站調節池廢水為原水，進行了新工藝的中試實驗，為印染廢水處理工藝的新建和改造提供參考。
1 中試規模及廢水水質
中試裝置設在廢水處理廠調節池旁，設計處理能力240 m3/d；設計進水水質如表 1所示。
表1 中試裝置設計進出水主要水質參數
項目 | COD/(mg·L-1) | BOD/(mg·L-1) | 色度/倍 | PH |
進水水質 | 900 | 250 | 800 | 8~11 |
反滲透濃水排放水質 | 80 | 25 | 20 | 6~9 |
2 中試工藝流程
2.1 工藝流程
中試工藝流程如圖 2所示。
圖 2 中試工藝流程
2.2 工藝流程描述
廢水由自吸泵從調節池提升至隔油沉淀池，進行除油及除泥砂，之后自流進入水解酸化池，在兼氧微生物的作用下，廢水中大量的染料、助劑等復雜有機大分子被分解為可生化的小分子物質，提高廢水可生化性。水解酸化池出水自流進入好氧一池，在好氧微生物的作用下，去除部分COD物質。
因為進水COD較高，還有部分難降解物質的存在，好氧一池出水COD偏高。好氧一池出水自流進入沉淀池后進行泥水分離，活性污泥由污泥回流泵輸送回好氧一池補充污泥。上清液自流進入好氧二池進行再次生化處理，經過處理的混合液自流進入MBR池進行嚴格的泥水分離，被MBR所截留的污泥回流至好氧二池補充污泥。MBR出水進入臭氧氧化池進行深度脫色，同時部分難降解的物質通過臭氧氧化分解為易生化物質。經過臭氧氧化后的廢水經過一定時間的穩定，以確保高級氧化過程的徹底，同時能消除催化氧化與后生化之間的制約效應。廢水進入BAF濾池進行再次過濾及深度生化處理。BAF出水進入后續反滲透工段繼續處理后進行回用，反滲透濃水外排。
3 主要實驗參數
（1）調節池。直接采用污水處理站原有調節池，設置取水自吸泵2臺，1用1備，自吸泵進水口設在調節池內，并設有簡單的格柵過濾裝置。
（2）隔油沉淀池。現場實地調研發現，調節池為露天設置，進水口位置經常出現浮油，池底有泥砂沉積，故設置隔油沉淀池，可有效防止浮油和泥砂進入生化處理系統。
（3）水解酸化池。鋼結構，有效水力停留時間為12 h，池中設置彈性填料，以強化處理效果。設有潛水攪拌器，加強傳質作用并防止污泥沉淀。
（4）好氧一池。鋼結構，有效水力停留時間為 8 h，風機2臺，1用1備，經計算氣水比選擇14∶1。
（5）中沉池。鋼結構，選用斜管沉淀池，表面負荷選用4 m3/（m2·h），考慮到中沉池出水進入好氧二池，廢水中含適量的污泥是可以允許的，故中沉池表面負荷取值較高。
（6）好氧二池。鋼結構，有效水力停留時間為 4 h，風機2臺，1用1備，經計算氣水比選擇6∶1。
（7）MBR池。鋼結構，平均膜通量選用10 L/（m2·h）；選用PVDF簾式膜共50簾。配套在線反洗系統和離線清池系統。
（8）臭氧氧化池。設計臭氧投加量30 mg/L；氧化時間1 h，穩定時間3 h。
（9）BAF濾池。采用擁有專利技術的內循環曝氣生物濾池，該濾池內填充高品質生物填料，采用新型曝氣技術及獨特的反沖洗方式，保證了出水效果，其中空池停留時間2 h。
（10）反滲透裝置。采用10 m3/h成套反滲透裝置，裝置前端設置5 μm保安過濾器，保證進水水質。為保證濃水達標排放，反滲透裝置收率設計為50%，反滲透濃水各主要污染物濃度設計為BAF濾池出水的2倍。
4 運行情況
中試裝置生化調試期間，直接采用污水處理站好氧池中活性污泥對中試水解酸化、好氧一池和好氧二池進行了污泥馴化培養，目前系統已正常運行6個月，MBR出水穩定，反滲透出水穩定良好，反滲透濃水達到排放要求。
MBR產水效果如圖 3所示。
圖 3 MBR產水效果
各處理段穩定水質測定結果如表 2所示。
表2 各處理階段穩定水質測定結果
取樣位置 | COD/(mg·L-1) | BOD/(mg·L-1) | 色度/倍 | PH |
進水泵取樣口 | 900 | 250 | 800 | 8~11 |
水解酸化池出水 | 625 | 225 | 400 | 6.8 |
好氧一池出水 | 284 | 105 | 100 | 7.2 |
MBR出水泵取樣口 | 62 | 12 | 80 | 7.5 |
臭氧氧化池出水 | 54 | 10 | 20 | 7.2 |
BAF濾池出水 | 40 | 5 | 20 | 7.6 |
反滲透出水 | - | - | 5 | 6.9 |
反滲透濃水排放口 | 80 | 10 | 40 | 7.7 |
由表 2可見，系統平穩運行后，BAF濾池平均出水COD可達40 mg/L，COD去除率可達95.56%；反滲透出水COD和BOD均為未檢出，色度均小于5倍。反滲透濃水平均COD為80 mg/L，平均BOD低于10 mg/L，色度穩定小于40倍，達到了江蘇省地方標準DB 32/1072—2007中的要求。
5 中試工藝優點
（1）好氧一池和好氧二池串聯形成兩個獨立的生化系統，整體抗沖擊能力較強。
（2）該工藝方法完全沒有化學污泥的產生，杜絕了二次化學固廢污染的可能。
（3）完全節約了混凝絮凝藥劑費和化學污泥處置費。
（4）反滲透產水可以回到生產線進行循環利用，廢水回用量可達到50%，不但減少了生產線清水的使用量，而且大幅減少了最終外排的廢水量，使企業擴大產量成為了可能。
（5）采用“生化+臭氧”的方式脫色效果明顯，臭氧在起到脫色作用的同時，還起到了深度氧化的作用。
6 經濟分析
在中試裝置運行期間，系統設備電耗1.84 kW·h/m3 ，按0．80元/（kW·h）計，折合為1．472元/m3；MBR及反滲透藥劑費為0．28元/m3；人工費為0．10元/m3；折舊費為0．30元/m3，合計為直接運行費用2.152元/m3。
該廠購買自來水單價為2.5元/m3，排污費1.4元/m3；如果采用該中試工藝，將反滲透產水回用至生產線，將節約自來水5000 m3/d；折人民幣12 500元/d；同時減少廢水排放量5000 m3/d；折人民幣 7000元/d；相當于每天節約人民幣19500元；而采用該工藝的條件下，運行費用僅為2.152×10000= 21520元/d；由此可見，采用該中試工藝對印染廢水進行處理后，具有明顯的經濟效益。
7 結論
（1）該工藝符合我國十二五規劃的要求，屬于節能減排改造工藝，具有良好的前景。
（2）采用“生化+臭氧+反滲透”組合工藝處理印染廢水具有非常好的可行性，可以作為印染廢水改造施工的首選工藝。
（3）該工藝可以有效地去除印染廢水的COD和色度，且技術成熟、運行穩定、成本較低，是一種良好的印染廢水處理方法。
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