常规组合工艺稳定塘湿地系统处理印染废水

第６卷　第５期环境工程学报Ｖｏｌ．６，Ｎｏ．５２０１２年５月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｙ２０１２常规组合工艺稳定塘湿地系统处理印染废水邓一荣１，２，３　肖羽堂１，４　苏雅玲１　杜瑛繤１　赵　璐１，３　傅　翔１（１中国科学院南京地理与湖泊研究所，湖泊与环境国家重点实验室，南京２１０００８；２广东省环境科学研究院，广州５１００４５；３中国科学院研究生院，北京１０００４９；４南开大学环境科学与工程学院，天津３０００７１）摘　要　针对工业园区印染企业产生的印染废水和生活污水，采用独特的“常规组合工艺与‘植物稳定塘人工湿地系统’联合工艺”对其进行集中统一处理，并考察了运行效果。数据结果表明，系统出水ＣＯＤ、ＢＯＤ５、ＳＳ、色度、ＮＨ３Ｎ和ＴＰ平均分别为６３２ｍｇ／Ｌ、１３８ｍｇ／Ｌ、５０ｍｇ／Ｌ、４９倍、０２ｍｇ／Ｌ和０４ｍｇ／Ｌ，出水水质达到国家污水综合排放一级标准（ＧＢ８９７８１９９６）。该工艺运行稳定，可有效去除废水中的ＣＯＤ、ＳＳ和色度，去除率均在９０％以上。按日均处理量４×１０４ｍ３计算，此工艺每年将削减ＣＯＤ排放近３０万ｔ。关键词　物化　常规组合工艺　稳定塘　人工湿地　印染废水中图分类号　Ｘ７０３．１　　文献标识码　Ａ　　文章编号　１６７３９１０８（２０１２）０５１４３００５ＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｐｒｉｎｔｉｎｇａｎｄｄｙｅｉｎｇｗａｓｔｅｗａｔｅｒｂｙｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｐｏｎｄｗｅｔｌａｎｄｐｒｏｃｅｓｓＤｅｎｇＹｉｒｏｎｇ１，２，３　ＸｉａｏＹｕｔａｎｇ１，４　ＳｕＹａｌｉｎｇ１　ＤｕＹｉｎｇｘｕｎ１　ＺｈａｏＬｕ１，３　ＦｕＱ．Ｓｈｉａｎｇ１（１ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＬａｋｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ＮａｎｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｇｒａｐｈｙａｎｄＬｉｍｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００８，Ｃｈｉｎａ；２ＧｕａｎｇｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１００４５，Ｃｈｉｎａ；３ＧｒａｄｕａｔｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００４９，Ｃｈｉｎａ；４ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｋａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ３０００７１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅｕｎｉｑｕｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｐｏｎｄｗｅｔｌａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｔｒｅａｔｐｒｉｎｔｉｎｇａｎｄｄｙｅｉｎｇａｎｄｍｕｎｉｃｉｐａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒｆｒｏｍｔｅｎｓｏｆｆａｃｔｏｒｉｅｓｌｏｃａｔｅｄｉｎａｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｚｏｎｅ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｌｕｅｎｔＣＯＤ，ＢＯＤ５，ＳＳ，ｃｏｌｏｕｒｉｔｙｖａｌｕｅ，ＮＨ３ＮａｎｄＴＰｗｅｒｅ６３２ｍｇ／Ｌ，１３８ｍｇ／Ｌ，５０ｍｇ／Ｌ，４９ｆｏｌｄ，０２ｍｇ／Ｌ，０４ｍｇ／Ｌ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｗｈｉｃｈｃｏｕｌｄｍｅｅｔｔｈｅｆｉｒｓｔｃｌａｓｓｃｒｉｔｅｒｉａｏｆＧＢ８９７８１９９６Ｔｈｅｓｔａｂｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｗａｓａｃｈｉｅｖｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ，ｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓｏｆＣＯＤ，ＢＯＤ５ａｎｄＳＳｗｅｒｅｍｏｒｅｔｈａｎ９０％．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅａｖｅｒａｇｅ４×１０４ｍ３／ｄｔｒｅａｔｍｅｎｔｃａｐａｃｉｔｙ，ａｂｏｕｔ０３ｍｉｌｌｉｏｎｔｏｎｏｆＣＯＤｗｉｌｌｂｅｒｅｍｏｖｅｄｅｖｅｒｙｙｅａｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ；ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｐｒｏｃｅｓｓ；ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎｐｏｎｄ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｅｔｌａｎｄ；ｐｒｉｎｔｉｎｇａｎｄｄｙｅｉｎｇｗａｓｔｅｗａｔｅｒ基金项目：国家“水体污染控制与治理”科技重大专项（２００８ＺＸ０７２０８００４２）；中国科学院创新工程科研资助项目（０７ＳＬ０１１００８）；国家自然科学基金资助项目（２０９０６０９７）收稿日期：２０１０－０７－３０；修订日期：２０１０－１０－０７作者简介：邓一荣（１９８５～），男，硕士研究生，主要从事水污染控制、湖泊生态环境工程方面的研究工作。Ｅｍａｉｌ：ｄｙｒ００３＠１６３ｃｏｍ通讯联系人，Ｅｍａｉｌ：[e-mail]　　纺织印染行业是用水和排污大户，２００７年我国印染废水年排放量已达２３～３０亿ｔ，ＣＯＤ排放居工业领域第四［１］。印染废水水量大、成分复杂、有机物浓度高、碱性大、色度高，且印染所采用的染料和染整助剂分子结构十分复杂，废水可生化性差，脱色难度大，是工业废水处理中的难题之一［１４］。探索经济有效的印染废水处理方法成为近年来水处理领域的热点。２０世纪７０年代以来，国内处理印染废水主要以生物处理为主，尤以好氧生物处理占绝大多第５期邓一荣等：常规组合工艺稳定塘湿地系统处理印染废水数［３］。但因印染行业中ＰＶＣ、ＣＷＣ和新型助剂等大量使用，染料也向抗氧化、抗生物降解方向发展，导致印染废水处理难度大增［５，６］，单纯用生物工艺难以达标，物化法与生化法结合起来成为趋势［４，７９］。本工艺就采用了常规“物化和生化组合”工艺，生化组合是由厌氧水解酸化池和好氧活性污泥池组成。除此之外，工艺还创新性地将高效、低成本的“植物稳定塘＋人工湿地系统”工艺大规模地应用于印染工业废水的深度处理实践中，具有重要的参考借鉴意义。１　工程概况和分析方法１１　原水水质和排放标准广东某印染污水处理厂位于工业园区纺织染整基地内，集中统一处理基地内数十家纺织印染企业的工业废水和生活污水。日均处理印染废水约４×１０４ｍ３，主要包括浆料浓水、漂染废水和印染助剂等印染废水及部分生活污水。原水进水水质和国家《污水综合排放标准》（ＧＢ８９７８１９９６）一级标准见表１。表１　原水水质和排放标准Ｔａｂｌｅ１　Ｒａｗｗａｓｔｅｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙａｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｅｓｔａｎｄａｒｄ项目ｐＨＣＯＤ（ｍｇ／Ｌ）ＢＯＤ５（ｍｇ／Ｌ）色度（倍）ＳＳ（ｍｇ／Ｌ）原水水质１１～１３１６００～３０００４００～９００６００～１３００６００～１４００排放标准６～９１００２０５０７０１２　工艺流程根据综合印染废水污染物水量大、成分复杂、色度深和可生化性差等特点，采用生化植物稳定塘人工湿地系统工艺进行处理，其工艺流程如图１所示。图１　工艺流程Ｆｉｇ１　Ｆｌｏｗｃｈａｒｔｏｆｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓ１３　主要构筑物主要构筑物和设备如表２所示。表２　系统主要构筑物Ｔａｂｌｅ２　Ｍａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔ构筑物有效容积（ｍ３）ＨＲＴ（ｈ）数量备注调节池２４０００１４１初沉池７５００９２Ｑ＝０６６ｍ３／（ｍ２·ｈ）厌氧水解池１８０００１０８１好氧活性污泥池１５７００９４１二沉池１１８００１４２Ｑ＝０４２ｍ３／（ｍ２·ｈ）贮泥池９３００４６１污泥浓缩池１０８０—１１３１　调节池综合印染废水污染物种类多，成分复杂、性质不稳定，进水量大且不稳定。调节池的作用就是通过预曝气均化水量水质并加酸中和调节ｐＨ。为使污水水质均匀混合，其有效容积宜稍大，达到２４０００ｍ３。调节池出口处加入硫酸亚铁、石灰乳，进入小型混合池后，加ＰＡＭ絮凝剂混凝沉淀，然后直接流进初沉池。１３２　厌氧水解池采用厌氧水解酸化，废水在厌氧水解酸化池内厌氧菌和产酸菌的共同作用下，将废水中结构复杂的大分子印染有机物降解为小分子有机物或中间产物，可降低废水毒性、提高废水可生化性，为后续的好氧活性污泥处理创造了条件。因废水处理量大，应安装搅拌器，使池内的微生物与废水均匀接触，以更好地分解染料。１３３　好氧活性污泥池活性污泥池在曝气条件下，通过各种好氧细菌、１３４１环境工程学报第６卷原生生物和后生生物的同化、异化作用，将印染废水中的有机物最终分解为水、二氧化碳和无机盐。废水经过活性污泥的絮凝、吸附和降解，再进入二沉池沉淀，排出上清液。二沉池的部分污泥回流到活性污泥池。１３４　植物稳定塘人工湿地植物稳定塘人工湿地生态系统是将污水处理厂７ｋｍ外的城郊荒地和鱼塘改建，改后系统由植物稳定塘（２×４０００ｍ３）、三级串联强化生物滤床（３５００ｍ３＋２６００ｍ３＋４９００ｍ３）、表面溢流湿地（５４００ｍ３）、强化生物滤床组成（６×５０００ｍ３），总占地面积约为５５×１０４ｍ３。植物稳定塘中栽有莲藕、水草，并放养鲤鱼、草鱼等，人工湿地的三级强化生物滤床和表面溢流湿地交叉种植菖蒲、芦苇、风车草、美人蕉等对氮、磷、营养盐类等具有良好吸附降解作用的湿地植物，深度去除废水中ＳＳ、ＣＯＤ、氮磷和色度等主要污染物及其他微量特征污染物，最后流入６个５０００ｍ３强化生物滤床进一步深度处理降低污染指标，经监测达标后排入河涌。植物稳定塘人工湿地生态系统通过基质过滤、吸附、离子交换、植物吸收和微生物分解转化等过程来实现对污水的高效净化具有显著的环境效益、良好的经济效益［１０］。１４　分析方法ＣＯＤ：重铬酸钾法测定；ＢＯＤ５：稀释与接种法测定；ＳＳ：重量法测定；ｐＨ值：ｐＨＳ２型酸度计测定；色度：稀释倍数法测定；ＮＨ３Ｎ：纳氏试剂分光光度法测定；ＴＰ：过硫酸钾消解钼锑抗坏血酸分光光度法［１１］。２　运行结果与讨论２１　总体运行效果该系统的生化工艺部分增加了水解酸化池后，对整个工程包括稳定塘、人工湿地系统（生化工艺改良之前已正常稳定运行１年左右）在内进行了为期半年以上的调试运行，工艺运行稳定、出水效果良好。如表３所示，６—１２月调试期间系统出水ＣＯＤ平均约６３２ｍｇ／Ｌ，ＢＯＤ５１３８ｍｇ／Ｌ，ＳＳ５０ｍｇ／Ｌ，色度４９倍，ＮＨ３Ｎ０２ｍｇ／Ｌ，ＴＰ０４ｍｇ／Ｌ，完全符合ＧＢ８９７８１９９６要求。尽管运行调试的半年期间有相当长时间处于气温较低的秋冬季，但出水指标良好，基本没有超标现象。因广东地处亚热带季风气候区，全年平均气温２２２℃，气温的日较差年较差小，系统工艺受气候影响较小，因此为详细研究工艺每日的运行情况，２２～２５节中选取了处于调试运行稳定阶段且气候上具有一定代表意义的１０月和１１月对各个水质指标进行了较为详细的分析。表３　系统工艺运行效果Ｔａｂｌｅ３　ＴｒｅａｔｍｅｎｔｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｐｒｏｃｅｓｓｓｙｓｔｅｍＣＯＤ（ｍｇ／Ｌ）ＢＯＤ５（ｍｇ／Ｌ）ＳＳ（ｍｇ／Ｌ）色度（倍）ＮＨ３Ｎ（ｍｇ／Ｌ）ＴＰ（ｍｇ／Ｌ）进水出水去除率（％）进水出水去除率（％）进水出水去除率（％）进水出水去除率（％）进水出水去除率（％）进水出水去除率（％）７月１９５２６３８９６７８９３１３７９８５７７９８０９９０１５６０５５２９６５１８０１４９２２１０２０４９６１８月１８３８５９１９６８７９５１３２９８３７７３５０９９４１５２４５００９６７１７０１８８９４１０１０４９６０９月１８７７５８３９６９８４６１２６９８５６９９５０９９３９００４８０９４７２００２０９００１０３０４９６１１０月２００３６６３９６７８９４１４１９８４７７２５０９９４８０３４５８９４３３１０２０９３５１０１０３５９６５１１月２１１６６１６９７１７８１１４４９８２１１７４５０９９６９５５４７５９５０４７０２２９５３１３５０４９７０１２月２３０５７０１９７