1　前言

我國印染廢水處理現行工藝與國外大體相仿,主要以生化處理為主,但在設計參數上有很大差異。

由表可知,歐洲采用的設施具有占地大、池容充足的特點。我國在工藝設計參數的確定上與國外水平差距較大。這是一個需要重視的問題,這與國內外在廢水處理方面的觀念有關。這個差距在項目設計和建設中就已經形成。國內的建設單位出于造價方面的原因希望最大限度地“節省”資金,而一些環保企業為了“競爭”的需要,也去適應“節省”,致使生化處理工藝有機負荷偏高,生化池容積和供氧量明顯不足,相當一批印染企業治理不能達標或不能穩定達標。

當然,與國外(歐洲)相比,處理工藝還有多方面的差異。例如,歐洲大多采用活性污泥法,而國內(與日本靠近)大多采用接觸氧化法;國外自動化程度高,管理人員顯著減少,選用管道、閥門都是不銹鋼材質,工程質量好,壽命周期長,甚至有相當比例的廢水回用率等。

2　提高可生化性

眾所周知,印染廢水中ＢＯＤ5和ＣＯＤＣｒ比值是描述或界定其可生化性的重要依據,一般來說,其值小于0.2或0.25,認為可生化性較差。

2.1　影響印染 廢水 可生化性的原因

印染廠的生產工藝對其廢水的可生化性影響很大。通常廢水中化學藥劑、無機鹽的含量過高,有機物含量相對較少,原水缺乏合成微生物合成所必須的營養,可生化性差。此外,染色廢水由于染料品種復雜、季節性變化較大,其可生化性也有所變化,從而使生化處理(主要是指好氧)難以達到預期效果。

2.2　前置不完全厭氧生物處理

隨著對印染廢水處理達標要求提高,僅依靠好氧生化工藝(如接觸氧化法或活性污泥法)處理可生化性較差的印染廢水很難達到預期效果。如果在好氧生化工藝處理之前進行厭氧(兼氧)水解處理,使好氧處理較難去除的許多污染物質,如化纖原料、染料等利用厭氧(兼氧)菌作用強的特點,將廢水中的大分子有機物轉化為小分子有機物,難降解物質轉化為易降解物質,從而提高廢水的可生化性,為后續好氧處理創造條件。其脫色效果(包括活性染料類)及去除有機物污染能力比單純采用好氧處理工藝均有所提高。同時,中高濃度印染廢水采用厭氧(兼氧)生化預處理可大幅度降低成本,其手段主要是增設水解酸化池和中沉池等。

推廣和應用不完全厭氧生物處理工藝有利于提高廢水的可生化性,是處理中高濃度印染廢水的有效手段。

2.3　提高生化處理的運行水平

控制(或創造)良好的生態條件是提高生化處理運行水平所追求的目標.其中涉及水質的均化與調節;溫度、營養料、污泥的沉降性能、充氧、污泥膨脹、活性污泥培養和馴化;以及微生物相等多種因素,目前曝氣池控制條件中較為突出的問題主要是溫度、充氧和填料等。

此外,相當多的污水處理廠(站)提供的情況表明,即使控制條件好,但缺乏有效管理,處理效果也不佳。

2.3.1　溫度

在一定溫度范圍內,溫度高,微生物活力強,處理效果好;反之,則會抑制微生物的生命活動。就江蘇省地理緯度而言,出現微生物受抑制的情況并不顯著,但會出現溫度過高造成處理效果不佳的情況。如某廠廢水處理站在2003年7～8月的持續高溫下,水溫達到或超過45℃,曝氣池的水色由棕色轉化成黑色,微生物死亡,處理效果大幅度下降。據推測,可能是嗜溫菌與嗜熱菌之間的相互競爭,以及溶解氧(ＤＯ)的減少,造成生物膜脫落,使有機負荷率降低所致。所以采取夏季降溫是印染廢水處理不可忽視的一項措施。

2.3.2　充氧

氧氣是保持微生物正常活動的一個必要條件。一般來說,印染廢水生化處理系統中保持混合液的ＤＯ在40ｍｇ/Ｌ左右。在曝氣池中充氧系統大多為鼓風曝氣結合微孔曝氣管、散流曝氣頭或膜片微孔曝氣器。其存在的普遍問題是氧的轉化效率較低,僅為8%～25%。而國外的微孔曝氣器,膜片選用ＥＰＤＭ材料,采用激光打孔,孔小而精致,其氧的轉化效率為30%～60%,且降低電能消耗。研制或選用具有較高氧轉化效率的曝氣裝置,選擇性能優良的低能耗鼓風機,以及確定合理的充氧條件(氣水比),是提高生化處理運行水平的重要方面。

2.3.3　填料

填料作為膜法處理工藝中的生物載體,廣泛應用于印染廢水治理。根據接觸氧化工藝需要,填料應具備良好的強度和使用壽命;分布均勻、有空隙可變性,對氣泡有充分的切割能力,提高氧利用率;具有較高的比表面積;具有良好的掛膜、脫膜更新效果等。國內填料的應用推廣大致經歷了硬性填料、軟性填料、半軟性填料以及彈性填料等四個過程。填料作為生物膜法工藝的核心部分,直接影響著運行周期、處理效果和投資費用。因此,選擇優質、高效的填料,使氣、水、生物膜充分混滲接觸交換,提高傳質效果,才能確保良好的新陳代謝。彈性波紋立體填料是目前的首選材料。

3　降低污泥產量

某印染廠廢水處理站由于工藝設計不盡合理,污泥產量較大,致使多臺板框壓濾機來不及處理,而已處理的污泥(因施放農田有可能造成二次污染)出路成了棘手難題。如何減少印染廢水處理中的污泥產量已成為印染行業一個普遍值得重視的問題。

目前國內印染廢水處理通常是對ＣＯＤＣｒ低于1000的廢水采用生化 物化處理工藝;ＣＯＤＣｒ高于1000則采用物化-生化相結合的工藝路線。如某印染廠物化預處理中投加了硫酸亞鐵(ＦｅＳＯ4·7Ｈ2Ｏ)、聚鐵(ＰＦＳ)、助凝劑(ＰＡＭ)以及石灰,雖然通過沉淀分離,在去除ＳＳ、ＣＯＤＣｒ等方面有一定效果,但污泥量相當大。此外,由于水中無機鹽(特別是Ｃａ2+)濃度增加,經過一段時間運行,后續曝氣池中組合填料上出現板結,沾滿了較硬的泥垢,比表面積大大降低,從而阻礙了微生物膜的形成和脫落,降低了生化處理效果。

由此看來,中高濃度(即ＣＯＤＣｒ>1000)的印染廢水應慎用先物化處理的工藝路線,而采用厭氧(水解) 好氧生化工藝路線較妥。厭氧(水解)處理一方面有利于將廢水中難降解的物質轉化為易降解的物質,提高廢水的可生化性,為后續好氧處理創造條件;另一方面運用硝化和反硝化技術實現污泥的消化,大大降低了污泥的產量;此外,還減少了混凝劑用量,降低了處理成本。

4　堿減量、退漿廢水的局部預處理

聚酯的堿減量工藝、ＰＶＣ漿料織物堿退漿,其廢水具有特殊性。經測定,其中堿減量廢水ＣＯＤＣｒ可達20000以上,ＢＯＤ5達15000以上,ｐＨ≈13;退漿廢水ＣＯＤＣｒ可達15000,ＢＯＤ5達3000～4000,ｐＨ≈12。這兩種廢水約占全部印染廢水的10%左右,屬高濃度混合廢水。如果按照傳統方法把它們與其他印染廢水混合處理,將會提高混合后的ＣＯＤＣｒ值,顯然不科學,也不經濟。本人認為,把堿減量、退漿廢水分流后進行局部(酸中和之后)預處理,然后再與其他印染廢水混合處理是明智之舉。

4.1　升流式厭氧污泥床(ＵＡＳＢ)反應器預處理

升流式厭氧污泥床(ＵＡＳＢ)反應器是從荷蘭引進的一種處理高濃度有機廢水的設備。它集生化反應、沉淀、沼氣收集于一體。其工作原理是廢水從反應器底部進入,向上依次通過污泥床區、懸浮污泥區,并進行生物降解反應,使廢水中的有機物濃度大幅度降低,最后進入三相分離區。通過三相分離器,使氣、固、液三相得到有效分離,分離后的污泥可自行回流到污泥床區,并使污泥床區保持很高的污泥濃度。ＵＡＳＢ反應器具有很高的容積負荷率,它在投資、占地、運行費用和操作管理方面都有一定的優勢和競爭力,從實際使用情況來看,將其作為堿減量、退漿廢水預處理是可行的。

4.2　ＰＴＡ回用技術的嘗試

堿減量廢水、退漿廢水都屬聚酯水解廢水,主要組分有對苯二甲酸鈉、乙二醇以及丙烯酸酯類水解物等。具體參見http://m.dongaorq.cn更多相關技術文檔。

從預處理條件看,直鏈烴化合物較易被微生物降解,而對苯二甲酸鈉的苯環組成較為穩定,很難降解為二氧化碳和水。有人提出,聚酯水解廢水在酸性條件下,對苯二甲酸鈉經化學方法置換(酸析)出對苯二甲酸(ＰＴＡ),對苯二甲酸是固體有機物,可用物理方法將它從水中分離。反應式如下:

根據理論計算,在加酸至ｐＨ值為3的條件下,經上述酸析分離,ＣＯＤＣｒ去除率可達80%。此外,因為退漿和堿減量工藝中已有3.5%～28%的聚酯化合物被分離后溶入水中,因此,以上酸析的預處理方法還構成了一項具有實用性的ＰＴＡ回用技術。目前已有一些印染廠在試用。盡管ＰＴＡ回收純度問題、回收后的銷售方向,回收得益與成本的平衡,酸析之后廢水必須再加堿將其ｐＨ值進行調整的經濟性,以及水中含鹽量增加可能對后續處理帶來新的影響等一系列問題有待進一步探索,但畢竟不失為一種有益的嘗試。

5　討論

5.1　我國印染廢水處理工藝目前與國外大體相仿,但在工藝參數的確定上,還存在差距,要提高達標水平,修正設計參數標準十分重要。

5.2　推廣應用不完全厭氧生物處理工藝有利于提高廢水的可生化性,對處理中高濃度印染廢水十分有效。

5.3　采用夏季降溫,研制或選用具有高氧轉化率的曝氣裝置和低能耗風機,確定合理的充氧條件以及選擇性能優良的填料,是提高生化處理運行水平的重要方面。

5.4　中高濃度(即ＣＯＤＣｒ>1000)的印染廢水采用厭氧(水解) 好氧生化工藝的優點是能夠實現污泥的消化,大大降低污泥產量。

5.5　升流式厭氧污泥床(ＵＡＳＢ)反應器用于堿減量和退漿廢水處理是可行的;采用對苯二甲酸(ＰＡＴ)回用技術對堿減量、退漿廢水預處理亦是有益的嘗試。(谷騰環保網)