據(jù)統(tǒng)計(jì),2007年全國(guó)印染布產(chǎn)量達(dá)660億m,占世界總量30%以上,廢水排放總量居全國(guó)工業(yè)部門(mén)第五位,COD排放總量居第六位。近年來(lái),隨著新型染化料助劑的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,絲綢印染廢水呈現(xiàn)出有機(jī)污染物濃度高、組分復(fù)雜、色度深且波動(dòng)大的特點(diǎn),需要進(jìn)行深度處理。

試驗(yàn)在借鑒同類(lèi)廢水處理工藝的基礎(chǔ)上,研究缺氧-生物接觸氧化-混凝氣浮-生物活性炭組合工藝的處理效果及工藝參數(shù)。
1、試驗(yàn)
    1.1　原水水質(zhì)
    試驗(yàn)原水來(lái)源于某研究機(jī)構(gòu)的絲綢印染廢水。廢水中含有染料、表面活性劑、固色劑、酸、堿以及蠶絲上的雜質(zhì)與水解產(chǎn)物等,有機(jī)物濃度高、波動(dòng)范圍大,色度較深。原水水質(zhì)及污水排放標(biāo)準(zhǔn)。
    1.2　試驗(yàn)裝置及流程
   可知,試驗(yàn)原水的BOD/COD比為0.50左右,總體可生化性尚好,因而采用生物與物化相結(jié)合的組合處理工藝。
 試驗(yàn)裝置及主要參數(shù)如下:
    (1)進(jìn)水池　采用聚氯乙烯塑料箱,容積50L。
    (2)缺氧池、生物接觸氧化池　有機(jī)玻璃制,內(nèi)徑100mm,高1.0m,有效容積6.28L,采用組合纖維填料。
    (3)混凝氣浮池　有機(jī)玻璃制,內(nèi)徑100mm,高1.0m?？紤]混凝劑經(jīng)濟(jì)性、可行性及應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),采用聚合氯化鋁(PAC)和氯化鐵進(jìn)行試驗(yàn)。
    (4)生物活性炭池　有機(jī)玻璃制,內(nèi)徑50mm,高1.0m,有效容積1.42L。活性炭采用柱狀凈水炭,主要性能指標(biāo):碘吸附值≥1000mg/g,耐磨強(qiáng)度90%。
    (5)進(jìn)水采用電子蠕動(dòng)泵,可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。
    (6)充氧由氣泵通過(guò)底部的多孔砂芯曝氣器進(jìn)入缺氧池、生物接觸氧化池及生物活性炭池。
    1.3　試驗(yàn)方法
    (1)連續(xù)生化試驗(yàn)
    每天取絲綢印染廢水至進(jìn)水池,用蠕動(dòng)泵提升至缺氧池進(jìn)行連續(xù)生化處理,調(diào)整工藝運(yùn)行參數(shù)并取樣分析。經(jīng)缺氧-接觸氧化-混凝氣浮單元處理的廢水流入生物活性炭池,定期取樣分析。

(2)混凝試驗(yàn)
    采用生物接觸氧化池出水進(jìn)行混凝試驗(yàn),通過(guò)混凝效果比較,優(yōu)選較佳的混凝劑。
    (3)生物活性炭深度處理試驗(yàn)
    對(duì)絲綢印染廢水中的固色劑和染料等難降解物質(zhì)進(jìn)行模擬廢水配制,配水方案。配制的試驗(yàn)廢水通過(guò)蠕動(dòng)泵提升至生物活性炭池,進(jìn)水流量為11L/d,定期測(cè)量進(jìn)、出水COD變化情況,研究生物活性炭技術(shù)對(duì)難降解物質(zhì)的處理效果。

    1.4　測(cè)試方法
    水質(zhì)檢測(cè)均按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分析方法及國(guó)家環(huán)保局組織編寫(xiě)的《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》(第四版)進(jìn)行。
2、結(jié)果與分析
    2.1　連續(xù)生化試驗(yàn)
    連續(xù)生化試驗(yàn)歷時(shí)3個(gè)月,其中填料掛膜馴化期約30d,馴化穩(wěn)定期可觀察到粘附在填料上的生物膜結(jié)構(gòu)密實(shí)、污泥絮體成球狀。對(duì)生物接觸氧化池內(nèi)的填料進(jìn)行顯微鏡觀察,若發(fā)現(xiàn)有大量菌膠團(tuán)存在,說(shuō)明生物膜基本馴化成功,污泥沉降性能良好,可進(jìn)行連續(xù)試驗(yàn)。
   可知,缺氧水解對(duì)絲綢印染廢水COD具有一定的去除效果。進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行階段后,進(jìn)水COD為900~2500mg/L,廢水經(jīng)缺氧處理后,COD明顯降低,再經(jīng)生物接觸氧化進(jìn)一步處理,出水COD基本控制在300mg/L以下,平均去除率為82%,表明缺氧-接觸氧化系統(tǒng)對(duì)廢水COD 變化具有較好的適應(yīng)性,能夠適應(yīng)絲綢印染廢水COD波動(dòng)大的特點(diǎn)。測(cè)定缺氧池進(jìn)出水揮發(fā)性脂肪酸(VFA)發(fā)現(xiàn),原水VFA為 0.6~0.7mmol/L,缺氧池出水VFA為1.1~1.4mmol/L,表明經(jīng)缺氧處理后,部分高分子有機(jī)物已轉(zhuǎn)化為分子量較小的有機(jī)酸組分,改善了印染廢水的可生化性。
    2.2　混凝試驗(yàn)
    在相同條件下,聚合氯化鋁對(duì)廢水COD去除率為20%~30%,且受進(jìn)水濃度的影響較小,混凝效果較為穩(wěn)定。而氯化鐵對(duì)COD的去除率為 10%~25%,但波動(dòng)較大,因而確定采用聚合氯化鋁作混凝劑。經(jīng)混凝處理的生物接觸氧化池出水COD仍大于100mg/L,不能滿(mǎn)足排放標(biāo)準(zhǔn),需要進(jìn)一步處理。
    2.3　生物活性炭深度處理試驗(yàn)
    生物活性炭法處理廢水,這一過(guò)程涉及活性炭顆粒、微生物、水中污染物(基質(zhì))及溶解氧4類(lèi)物質(zhì)在水溶液中的相互作用[1-2]。由于表面微生物的存在,生物活性炭對(duì)廢水中污染物具有降解作用,可以提高活性炭的吸附量,并延長(zhǎng)使用周期[3]。另一方面,活性炭的孔隙可作為污染物吸附平衡的“倉(cāng)庫(kù)”, 有機(jī)物液相濃度高時(shí),吸附物質(zhì)進(jìn)入活性炭;液相濃度低時(shí),吸附物質(zhì)擴(kuò)散離開(kāi)活性炭,被生物降解[4-5]。試驗(yàn)原水經(jīng)連續(xù)生化-混凝處理后,出水仍不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),因而需采用生物活性炭法進(jìn)行吸附-降解試驗(yàn)。
    2.3.1　廢水中難降解物質(zhì)的深度處理
    經(jīng)分析印染廢水的組成發(fā)現(xiàn),接觸氧化處理后,固色劑和染料對(duì)廢水COD的貢獻(xiàn)較大,且是主要的難降解物質(zhì)。因此對(duì)這些難降解物質(zhì)單獨(dú)配水,進(jìn)行生物活性炭池處理試驗(yàn)。 
   可知,生物活性炭對(duì)染料COD的去除率達(dá)50%以上,對(duì)固色劑COD的去除率在30%以上。研究結(jié)果也表明,難降解物質(zhì)經(jīng)活性炭吸附調(diào)節(jié)及催化作用后,需要有足夠的時(shí)間完成微生物降解過(guò)程[2]。因此,難降解物質(zhì)結(jié)構(gòu)及停留時(shí)間是影響生物活性炭去除率的重要因素。對(duì)于絲綢印染廢水中的主要難降解物質(zhì),在相應(yīng)的停留時(shí)間條件下,采用生物活性炭深度處理可達(dá)到較好的去除效果。對(duì)色度的去除率達(dá)到90%以上,可較好地解決絲綢印染廢水的脫色問(wèn)題。
    2.3.2　混凝氣浮出水的深度處理
    絲綢印染廢水經(jīng)連續(xù)生化處理后,進(jìn)入混凝氣浮單元,采用組合工藝,最終出水作為回流溶氣水,回流比為20%~30%。由于溶氣水的稀釋作用及氣泡對(duì)混凝絮體的粘附截留作用,混凝氣浮單元對(duì)廢水COD的去除率達(dá)到30%~40%?；炷龤飧〕鏊瓹OD為170mg/L左右,再經(jīng)生物活性炭處理, 出水COD基本達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。
 
   可知,生物活性炭的處理效果受進(jìn)水水質(zhì)影響,COD去除率會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。這可能是進(jìn)水有機(jī)污染物濃度較高時(shí),其中難降解物質(zhì)含量也相對(duì)較高, 而微生物對(duì)廢水中難降解物質(zhì)的去除效果有限。因此,處理后出水回流是穩(wěn)定運(yùn)行效果的重要措施之一。絲綢印染廢水通過(guò)缺氧-接觸氧化-混凝氣浮-生物活性炭組合工藝處理后,出水COD≤100mg/L。

3、工程應(yīng)用
    在對(duì)絲綢印染廢水進(jìn)行具體分析和試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合該單位場(chǎng)地情況進(jìn)行工程設(shè)計(jì)和建設(shè)。
    3.1　工藝流程
    由于廢水水溫較高,需先經(jīng)冷卻塔冷卻后,再進(jìn)入調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水由泵輸送至生物缺氧池,自流入生物接觸氧化池進(jìn)行生化處理。處理后的出水經(jīng)混凝反應(yīng)池后先進(jìn)入氣浮處理系統(tǒng),再進(jìn)入生物活性炭濾池和纖維球過(guò)濾器進(jìn)行深度處理,處理出水達(dá)標(biāo)排放。收集氣浮池中的污泥,進(jìn)入污泥反應(yīng)池,由污泥脫水機(jī)進(jìn)行脫水,脫水后的污泥含水率為75%左右。
    3.2　處理系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì)
    為保證微生物系統(tǒng)的穩(wěn)定性,工程設(shè)計(jì)中在缺氧池前設(shè)置了調(diào)節(jié)池,原水、調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水及處理后的出水水質(zhì)。
該工程調(diào)試穩(wěn)定后,運(yùn)行情況良好,出水CODCr≤100mg/L,色度≤10倍,BOD5≤10mg/L,達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
4、結(jié)論
    (1)缺氧-生物接觸氧化處理系統(tǒng)對(duì)絲綢印染廢水COD有較好去除效果,進(jìn)水COD為900~2500mg/L時(shí),出水COD低于300mg/L,平均去除率為82%。系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水COD的變化具有較好的適應(yīng)性,能夠適應(yīng)絲綢印染廢水COD波動(dòng)大的特點(diǎn)。
    (2)生物活性炭對(duì)進(jìn)一步去除絲綢印染廢水中的難降解物質(zhì)有較好效果,對(duì)染液色度有較高的去除率,是深度處理絲綢印染廢水的有效途徑之一。
    (3)采用缺氧-接觸氧化-混凝氣浮-生物活性炭組合工藝處理絲綢印染廢水,處理效果穩(wěn)定,實(shí)際工程運(yùn)行良好,出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-1996的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。