印染廢水處理平板陶瓷膜的應(yīng)用

本文以福建一印染工業(yè)園區(qū)中的廢水處理廠改造為例，主要闡述了平板陶瓷膜工藝在印染廢水處理中的應(yīng)用方式以及能夠解決的問(wèn)題。根據(jù)印染廢水水量大、有機(jī)物濃度高、難降解、水質(zhì)復(fù)雜、水質(zhì)波動(dòng)大、色度大等特點(diǎn)，結(jié)合平板陶瓷膜技術(shù)的應(yīng)用特征，以優(yōu)化處理出水水質(zhì)、減少污泥排放量以及降低廢水處理運(yùn)營(yíng)成本等幾個(gè)方面為最終改造目標(biāo)，有針對(duì)性地設(shè)計(jì)廢水改造處理工藝，為印染廢水的處理及工程優(yōu)化改造提供了新的解決思路及方向。

1、項(xiàng)目背景

印染工業(yè)園區(qū)中大部分企業(yè)的印染紡織產(chǎn)品以化纖、混紡為主，棉紡為輔，其廢水主要含有分散染料、直接染料及其助劑，并有活性染料、陽(yáng)離子染料和少量硫化染料、還原染料等。由于處理水量大，原有污水處理廠采用了多條線路同時(shí)處理的運(yùn)行方式，不僅可降低發(fā)生事故時(shí)的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，而且在生產(chǎn)淡季、水量較少時(shí)可采用部分運(yùn)行的模式，降低運(yùn)行成本。

1.1 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)

污水處理廠的初始設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)到環(huán)辦審定的出水標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。

1.2 原有處理工藝流程

從印染工業(yè)園區(qū)收集到的綜合印染廢水經(jīng)格柵、篩網(wǎng)以除去粗懸浮物，如棉紗、纖維、塑料雜物等。由管道引到污水廠集水井，經(jīng)集水井進(jìn)行沉砂、隔油，然后進(jìn)入集水池中，其主要起到均質(zhì)、調(diào)節(jié)和降溫的作用，再以提升泵泵入水解池，開(kāi)始生化處理。在水解酸化菌的代謝作用下，將大分子物質(zhì)和難溶解或難生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于降解的小分子物質(zhì)，如染料、化學(xué)漿料和各類(lèi)表面活性劑等，以提高后續(xù)好氧處理的效率，并克服下一階段好氧處理中泡沫橫飛之弊端。進(jìn)入A2O（厭氧-缺氧-好氧）生物處理池進(jìn)行生物降解，再進(jìn)入混凝―沉淀―砂濾工藝，最后達(dá)標(biāo)排放。

2、項(xiàng)目改造必要性

2.1 原有工藝運(yùn)行情況

該條線路建成之初，原有進(jìn)出水口的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表3所示。

根據(jù)表3實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)的統(tǒng)計(jì)分析可知：a)各進(jìn)水指標(biāo)均低于設(shè)計(jì)水質(zhì)；b)各水質(zhì)指標(biāo)波動(dòng)較??；c)B/C比（BOD與COD的比）為0.28～0.32，可生化性較差；d)進(jìn)水NH3-N質(zhì)量濃度較低，可忽略不計(jì)。

根據(jù)表3實(shí)際出水水質(zhì)的統(tǒng)計(jì)分析可知：SS，CODCr，BOD5，NH3-N和色度等污染物指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)出水水質(zhì)。實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)較大程度優(yōu)于設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，因此雖然當(dāng)年設(shè)計(jì)出水水質(zhì)良好，但該條線路的工程中仍需重點(diǎn)關(guān)注如今的進(jìn)水水質(zhì)。

2015年8月，于污水處理廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)進(jìn)水COD，其中，針織廢水COD為1333mg/L，1號(hào)線路廢水COD為6480mg/L，2號(hào)線路廢水COD為4320mg/L，遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)進(jìn)水濃度。根據(jù)多次取樣檢測(cè)的數(shù)據(jù)判斷，污水處理廠進(jìn)水平均COD范圍為1800～2000mg/L，已超過(guò)當(dāng)年設(shè)計(jì)的1500mg/L。

2.2 原有工藝問(wèn)題

原有工藝存在的問(wèn)題有以下幾個(gè)：a)生物處理工藝段和物化處理工藝段產(chǎn)泥量較大，含水率較高，二次處置費(fèi)用高；b)生物填料填充比較低，出現(xiàn)老化現(xiàn)象，需更換；c)曝氣系統(tǒng)的曝氣效果極不均勻，需重新鋪設(shè)曝氣系統(tǒng)；d)傳統(tǒng)工藝處理成本高，每噸水為2.1～2.5元；e)抗沖擊負(fù)荷能力差，出水水質(zhì)受進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)影響較大；f)進(jìn)水CODCr超過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)水，出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)地提高，需重新核算原有主體構(gòu)筑物處理水量。

3、改造工程方案選取

3.1 改造工程設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)及水量

改造線路的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)如表4所示。

設(shè)計(jì)出水水質(zhì)應(yīng)執(zhí)行GB4287―2012《紡織染整工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》表5中的直接排放標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)原有線路上污水處理構(gòu)筑物的各生物池池容計(jì)算，其污水處理量最高為4000t/d，通過(guò)適當(dāng)改變各構(gòu)筑物生物處理功能，采用“微曝氣水解酸化+平板陶瓷膜過(guò)濾+生物活性炭吸附”處理技術(shù)后，其處理能力能夠達(dá)到6000t/d。

3.2 污染物去除思路分析

3.2.1 CODCr

設(shè)計(jì)進(jìn)水CODCr為2000mg/L，出水要求CODCr小于等于80mg/L，去除率達(dá)96%。印染廢水中的有機(jī)物大多為難降解有機(jī)物，常規(guī)的生物處理法對(duì)這類(lèi)污染物去除率較低；物化處理法僅能去除顆粒態(tài)的有機(jī)物，對(duì)溶解態(tài)的有機(jī)物去除率較低。原有工藝為常規(guī)的生物處理法與物化處理法的聯(lián)用工藝，根據(jù)上述分析，該工藝對(duì)溶解態(tài)的難降解有機(jī)物去除率較低，而印染廢水中這部分有機(jī)物占有較大的比例。

可采用的對(duì)策與措施有以下幾點(diǎn)：a)強(qiáng)化厭氧水解處理。將部分難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可降解有機(jī)物，通過(guò)強(qiáng)化厭氧水解處理工藝進(jìn)一步提高廢水可生化性。b)將好氧處理改為微氧處理。在微氧條件下，活性污泥中的微生物種群會(huì)改變，使生物反應(yīng)過(guò)程也發(fā)生改變，有利于微生物對(duì)難降解有機(jī)物進(jìn)行分解，且老化的微生物會(huì)被新生的微生物分解，保證有機(jī)物污泥大幅減量，大幅降低污泥二次處置費(fèi)用。c)增加膜過(guò)濾設(shè)施，形成MBR（膜生物反應(yīng)器）工藝。MBR工藝可以截留廢水中的顆粒態(tài)污染物和微生物，大幅提升生物處理工藝中污泥濃度，提高生物反應(yīng)效率。d)增加活性炭吸附?；钚蕴磕芪饺芙庑杂袡C(jī)物，并利用炭孔內(nèi)的微生物對(duì)被吸附的有機(jī)物進(jìn)行深層次降解，利于活性炭再生。

3.2.2 BOD5

BOD5屬于常規(guī)有機(jī)污染物。污水中BOD5的去除靠異養(yǎng)微生物的吸附和代謝作用完成，其去除率與單項(xiàng)污染物去除率、污染物去除的總體要求有關(guān)，只要滿足COD達(dá)標(biāo)排放，BOD5達(dá)標(biāo)排放基本滿足，因此不作為重點(diǎn)控制指標(biāo)。

3.2.3 SS

尾水中SS質(zhì)量濃度涉及到出水SS指標(biāo)、出水中的BOD5等指標(biāo)，因?yàn)槌鏊?/span>SS的主要成分為活性污泥生物絮體，較高的出水SS質(zhì)量濃度會(huì)使出水的BOD5增加。一般1mg/L出水SS含有0.30～0.75mg/L的BOD5。本工程要求出水SS質(zhì)量濃度為50mg/L，現(xiàn)采用物化處理的方式降低出水SS質(zhì)量濃度，由于需要擴(kuò)大原有工藝的處理規(guī)模，若采用原來(lái)的沉淀方法即斜管沉淀池和砂濾池，其負(fù)荷均提升66.7%，容易使出水的SS超標(biāo)。為了在擴(kuò)大處理規(guī)模的條件下保證出水SS達(dá)標(biāo)，采取膜過(guò)濾措施即可實(shí)現(xiàn)SS的高效去除，出水SS質(zhì)量濃度低于1mg/L。

3.2.4 色度

印染廢水中的染料成分復(fù)雜、種類(lèi)繁多?；钚匀玖隙酁榕嫉玖希Y(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，水溶性好，呈溶解態(tài)，可利用生物降解或吸附的方法去除；直接和分散染料多為不溶性染料，可利用物化的方法去除。原工藝主要通過(guò)厭氧水解、好氧分解以及物化處理方法去除色度，色度處于30～35倍范圍內(nèi)。

為進(jìn)一步提高工藝對(duì)色度的去除率，避免提升處理水量后色度不達(dá)標(biāo)的情況，可采取以下兩項(xiàng)措施：a)對(duì)于活性染料，可采用活性炭吸附的方法。吸附溶解性的染料，并利用炭孔內(nèi)的微生物進(jìn)行二次分解，最終分解成H2O，CO2和N2等簡(jiǎn)單分子化合物。b)對(duì)于不溶性染料，可采用膜過(guò)濾的方法。膜過(guò)濾能將不溶性的染料完全截留。

3.3 工藝改造方案

根據(jù)污染物去除的思路，針對(duì)該線路原有工藝存在的問(wèn)題，分別對(duì)各構(gòu)筑物逐一進(jìn)行改造：將原有的厭氧水解酸化池改造為微曝氣水解酸化池。厭氧過(guò)程中在降解去除高質(zhì)量濃度有機(jī)物的同時(shí)伴有硫酸鹽還原反應(yīng)的發(fā)生，少量硫酸鹽的存在有益于厭氧過(guò)程的進(jìn)行。硫酸根離子本身對(duì)生物處理系統(tǒng)無(wú)任何不良影響，生物處理過(guò)程中毒性抑制作用的產(chǎn)生主要由其還原產(chǎn)物――硫化物引起，且以游離態(tài)H2S的毒性最大。工程應(yīng)用實(shí)踐表明，有機(jī)負(fù)荷越高，生物體對(duì)H2S的毒性越敏感。同時(shí)，更換水解酸化池中的填料，以解決池內(nèi)填料老化的問(wèn)題；所有需曝氣的構(gòu)筑物內(nèi)重新鋪設(shè)曝氣管道，以解決池內(nèi)曝氣不均勻的問(wèn)題；在好氧池中添加填料，以增大好氧池的容積負(fù)荷，提高污水處理能力；將斜管沉淀池改造為平板陶瓷膜池；將砂濾池改造為活性炭濾池。

3.4 改造后的優(yōu)勢(shì)

微曝氣環(huán)境對(duì)硫酸鹽還原反應(yīng)存在抑制作用，對(duì)周?chē)h(huán)境條件有明顯的改善作用，同時(shí)其對(duì)廢水水解酸化效果有促進(jìn)作用。因此微曝氣水解具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：a)強(qiáng)化微氧兼性菌的生理代謝功能，提高產(chǎn)酸量，強(qiáng)化水解酸化效果，將大分子難降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為可生物降解物質(zhì)；b)抑制臭味類(lèi)物質(zhì)的產(chǎn)生，改善污水廠環(huán)境衛(wèi)生條件；c)污泥內(nèi)源消耗，減少污泥量，同時(shí)，更換填料，可適當(dāng)減少剩余污泥排放量，解決污泥產(chǎn)量大的問(wèn)題。

膜技術(shù)能去除水中的懸浮物質(zhì)，其中陶瓷膜具有比有機(jī)膜更高的機(jī)械強(qiáng)度、更窄的膜孔分布范圍和更長(zhǎng)的使用壽命，能提供更可靠的水質(zhì)。此外，應(yīng)用膜技術(shù)不需另外投加混凝劑來(lái)增強(qiáng)顆粒的沉淀能力，因此可以減少污泥產(chǎn)量?；钚蕴课娇梢栽鰪?qiáng)對(duì)毒性物質(zhì)和負(fù)荷變化的穩(wěn)定性，改善污泥脫水及硝化的性能。

4、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)這一系列的技術(shù)改造，采用“微曝氣水解酸化+陶瓷膜過(guò)濾+活性炭吸附”技術(shù)，能有效解決該條處理線路的原有問(wèn)題，提高污水處理量和處理效果，同時(shí)減少運(yùn)行成本，達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。（來(lái)源：深圳市前海東江環(huán)?？萍挤?wù)有限公司）