纺织靛蓝废水的治理

纺织靛蓝废水的治理位于深圳市大鹏湾的中冠、鸿华、捷德、中宝、金隆等5家印染厂曾是深圳市环保局的“老大难”问题，它们都是地方政府引进的外资项目，建厂时均配套建设了污水治理设施，但由于工艺落后、设施老化、管理不善，加上扩大生产使污水超标排放，严重污染了大鹏湾海域。深圳市环保局把某纺织厂作为先期推荐治理的对象，治理工程从1996年开始至1997年底结束，历时一年多，从1998年连续运行以来，出水水质稳定且达标，被深圳市环保局推荐为样板工程。1某纺织厂简介某纺织厂是一家香港独资的大型企业，1991年从香港迁移过来，总投资2亿港币，集纺纱、染色、织布一条龙，产品为牛仔布。废水主要来自染厂，其主要成分是靛蓝粉(含石灰、染料、木薯粉)，另外还有NaOH、低硫酸钠，废水量在1000m3/d左右。正常情况下的废水水质如表1。表1废水水质表项目pH色度(倍)CODcr(mg/L)水温(℃）浓度10.0-13.0400-1200750-180018-35改造前的处理工艺流程见图1。该流程设计处理能力1000m3/d，刚投产时水量300m3/d，后逐渐增加至1000m3/d，但出水水质渐渐恶化，色度和CODCr都严重超标，出水色度在300(倍)左右，CODCr在700mg/L左右。其主要原因如下：①设计时对原水水质估计不足，当初设计原水的CODCr为700～1300mg/L,而现在原水CODCr为1000～2000mg/L。②生物滤池有2个，大小一样，圆形，直径13m，总高2.5m，中间布水，池内装填大小10cm(长宽)左右的石头块，池底有通风孔层，自然充氧，污水靠水力作用自然旋转喷洒布水。由于充氧不足，加上厌氧水解池出水浓度过高，导致生物滤池内部呈厌氧状态，厌氧污泥阻塞石头(滤料)空隙，造成水流短路。这样，好氧生物滤池的处理效果大大降低，二级生物滤池对有机物的降解率只有30%～40%。③缺乏有技术的管理人员，操作工人素质差。2工艺改造2.1前期改造捷德纺织厂采取边改造边生产的方式进行。由于二级生物滤池对有机物的降解率只有30%～40%，且滋生蚊蝇，决定利用现有的厌氧水解池，打掉二级生物滤池，改成生物接触氧化池。但厌氧水解池对COD的去除率仅有10%～20%，大量负荷会带给后续处理构筑物，为减少生化改造期间的污染，在厌氧水解池前加一套物化处理设备(即化学混凝沉淀)，以降低负荷。前期改造的工艺流程见图2。由于该项改造工程具有很强的实用性，实际上是边生产、边研究、边制定方案的改造过程，在确定物化处理流程时，先做了大量的化学混凝脱色试验。采用传统方法，对硫酸亚铁、净水剂、聚合铝和三氯化铁主要以去除色度、COD为目标，通过小试先确定适合本厂的脱色效果和去除COD的最佳药剂为硫酸亚铁，其最佳投药量在800～1000mg/L,最佳pH值范围在9.5～11之间。物化处理流程各项参数：设计流量Q为1000m3/d；提升泵两台，每台Q′为80m3/h；静态混合器2个，每个外形尺寸L为800mm，D为250mm；机械反应池2个，1.5m×1.5m×4m，设计停留时间20min；斜管沉淀池1个，面积5m×5m，斜管用聚氯乙烯板制作，所有排泥管皆为200mm镀锌管。经物化处理的色度平均去除率达到60%,COD的平均去除率＞40%,达到了目的。投硫酸亚铁后，产泥量大增，现有的贮泥池仅能容纳气浮池刮渣排泥，造成斜管沉淀池的积泥不能及时排出。根据这一实际情况，厂方又增购了一台板框压滤机。物化处理后的出水稳定，在控制最佳投药量和pH的条件下，出水水质COD在600～900mg/L之间，在进行生化改造期间，属超标排放运行。2.2后期改造后期改造的工艺流程见图3。改造的主要构筑物及设备：①调节池。设计原水调节池有效停留时间为8h，整个调节池尺寸为20m×10m×2.5m，内分6格。在原水进调节池前有一小渠道，在渠道中投硫酸亚铁，使pH为7～9左右。废水在调节池内有一初沉时间，对池底污泥，纺织厂每年趁春节放假之际清掏外运。②厌氧水解池。呈长方形，尺寸为10m×7.5m×5m，有效停留时间10h。分为两组，每组都有一个脉冲布水器，其对水解池内的配水是间歇式的，对厌氧池则起搅拌、冲刷作用。厌氧池内的污水分污泥层、附着层、清水区。搅拌是为了防止死水、短流，冲刷能防止附着层阻塞，厌氧池内设有斜板附着层，厌氧水解池是穿孔集水槽配水。③接触氧化池。在原生物滤池的位置上建造，外型尺寸：20m×15m×4.5m，采用三廊道，内悬挂半软性填料(厚3m)，填料接触时间20h，底部装有微孔曝气头，气水比为15∶1，经测试池内溶解氧浓度为3.8mg/L。④沉淀池。为竖流式、方形，尺寸为6m×5m×5m，从池顶中心进水，出水经锯齿形集水槽。竖流式沉淀池主要是沉淀接触氧化池脱落的生物膜，出水进入混凝气浮池。沉淀污泥全部回流至厌氧水解池，补充营养，原设计进入贮泥池的排泥管保留。⑤混凝气浮池。进一步去除在沉淀池中不能下沉去除的细小颗粒，投加净水剂，净水剂是一种淡黄色液体，是广东南海市食中化工厂提供的，是用废铝、废铁和浓硫酸制成，其主要成分是铁和铝的三价盐，pH为2.3～3,在深圳的印染厂中被广泛采用。废水投药后经隔板反应区进入气浮区，浮渣排入贮泥池经板框压滤机压滤成泥饼外运，出水经计量直接排海。污泥处理部分不变。3运行效果及分析在接触氧化池挂膜成熟以后，物化处理设备停止使用。深圳市环保局在排放口昼夜监测的结果见表2。表2监测数据日期取样点分析项目PHCODcr(mg/L)SS(mg/L)色度（倍）硫化物（mg/L)9月9日总排口7.1410518.3640.039月12日总排口6.2614712320.029月13日总排口6.7841.35.3320.019月19日总排口7.5287.79.5320.019月20日总排口7.0393.323.0320.01经过两年来的连续运行，监测数据表明属达标运行，说明该项治理工程是成功的。从中还得出如下经验和结论：①生物滤池不适合对此类高浓度印染废水的好氧处理。生物滤池虽有节省能耗、易于操作等优点，但处理效率低，对有机物的降解率只有15%～40%,且滋生蚊蝇。当负荷高时，生物滤池呈厌氧状态，造成污泥阻塞孔隙，影响通风。滤料一旦阻塞，清理困难。②在生化处理中，水解池起着很重要的作用，它对色度的去除率通常在40%～70%,对COD的去除率只有10%～20%，但能提高废水的可生化性。在确定接触氧化池参数前，取生物滤池中的滤料和厌氧池的出水，在实验室进行耗氧试验。结果表明，只要停留时间过长(24h)，对COD的去除率就可以达到90%以上，说明厌氧水解池的出水可生化性强，为后续生化处理创造了极有利的条件。③对这种高浓度呈强碱性的印染废水，在生化前要进行中和。硫酸亚铁对这类印染废水有独特作用，预处理采用投硫酸亚铁的办法，能去除部分色度，并且能使COD降到900mg/L以下。④在接触氧化池挂膜后，由填料上微生物组成的食物链能维持生物膜的平衡，沉淀的污泥全部回流到厌氧水解池。混凝气浮池最终产泥量只有1m3/d左右，而改造前最终产泥量是7～8m3/d，减少泥量约87%，大大减少了污泥处理系统的负荷(污泥出路曾是厂方头疼的问题)。⑤接触氧化池分三个廊道，在以后运行时发现：若第一个廊道停止曝气使之成为厌氧段时，其出水CODCr只是略有上升，在140mg/L左右，色度在50倍左右，仍属达标运行，经测定其内部溶解氧在0.2mg/L以下。这样，实际好氧停留时间降低为14h，一方面节省了能耗，另一方面为今后扩大处理量创造了一个极有利的条件。4工程投资和运行成本配套建设时污水处理投资90万元，改造工程投资120万元，工程总投资210万元，对1000m3/d水量，工程投资成本为0.21万元/m3。运行成本(以1999年为例)见表3。表3运行成本序号成本项目处理水量（m3)总费用（元）单位成本（元/m2）备注1工资66000本表没有考虑折旧。厂方自己烯油发电。操作人员共5人，三班倒，每班1人，化验室1人，另设班长1人。2职工福利30003社会保障6004其他费用30005业务费283000其中：电费135000药剂费98000维修费12000泥饼外运费28000调节池清淤10000合计348956355600