談印染廢水處理及達標排放工程改造
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摘要:針對某印染廠的廢水水質(zhì)特點，設計相應的預處理改造方案，對其高有機磷阻燃廢水和含聚乙烯醇退漿廢水分別進行預處理，以保障生化處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。同時，為了保障外排水穩(wěn)定達標，對二沉池出水進行深度處理。工程改造后，運行穩(wěn)定，達到了相應的污水排放要求。
關鍵詞:印染廢水;阻燃布;聚乙烯醇;芬頓氧化;絮凝沉淀
河南某工業(yè)園區(qū)內(nèi)一印染廠，生產(chǎn)有阻燃布、防酸堿布、防靜電布等多種產(chǎn)品。其阻燃布的生產(chǎn)采用的是以四羥甲基氯化磷為阻燃劑的PROBAN生產(chǎn)工藝，因此其阻燃布生產(chǎn)廢水中含有較高濃度的以有機磷形式存在的TP污染物，其它生產(chǎn)線上則有大量的含聚乙烯醇（PVA）退漿廢水產(chǎn)生，具有較高的COD，較難處理，均對達標外排造成了極大障礙。隨著工業(yè)園區(qū)污水處理廠對TP、COD等污染物的污水納管要求逐漸提高，促使該印染廠對污水處理工藝進行了工程改造。
1污水處理工程運行情況
1.1污水水質(zhì)及處理工藝流程
該印染廠生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生有含高有機磷阻燃廢水、含PVA退漿廢水等較難處理廢水。阻燃廢水主要污染因子是COD和TP，目前采用的是電芬頓技術進行預處理，預處理后的阻燃廢水進入水解酸化調(diào)節(jié)池，同另一條生產(chǎn)線產(chǎn)生的含PVA退漿廢水混合，然后進入?yún)捬跎?好氧生化處理，經(jīng)二沉池沉淀穩(wěn)定后外排，污水處理工藝流程如圖1所示。
1.2存在問題
目前，采用電芬頓工藝對阻燃廢水的處理效果不理想，實際運行時為保障進入生化系統(tǒng)的總磷總量，常常被迫減少電芬頓處理單元的處理量，導致阻燃廢水的儲水池池容不足，直接影響正常生產(chǎn)。對于含PVA退漿廢水，由于其可生化性較差，僅經(jīng)簡單的水解酸化處理即進入?yún)捬跎锾幚?，增加了厭氧處理單元的負荷。同時，二沉池后無保障措施，在生化系統(tǒng)運行不穩(wěn)定時無法有效控制外排水質(zhì)。
2工程改造方案
2.1阻燃廢水處理改造方案
該印染廠阻燃布生產(chǎn)可產(chǎn)生阻燃廢水量為8m3/h，其中含有的大量有機磷污染物難于處理，可以說是影響企業(yè)正常生產(chǎn)的一道枷鎖。對于有機磷廢水的處理，洪荷芳等利用鐵炭微電解-光催化氧化-生化處理技術對含鹵代烷基磷酸酯阻燃劑廢水進行處理，可使出水TP降至0.45mg/L［1］。郭燕等對一種有機磷阻垢劑廢水利用芬頓氧化-混凝沉淀-生化處理-反滲透的方法使TP小于1mg/L［2］。段文杰等利用臭氧氧化的方法對PROBAN阻燃廢水進行了處理研究，TP去除率可達94.7%［3］。諶純等利用芬頓氧化+混凝沉淀工藝對高磷阻燃廢水進行預處理，取得了較好的結(jié)果［4］。筆者在實驗室亦做過一些利用鐵炭微電解+芬頓氧化的方法處理含磷廢水的實驗［5］，但由于種種限制未能進行中試實驗。該企業(yè)PROBAN阻燃布生產(chǎn)工藝特點是在洗布時使用了大量的雙氧水，而雙氧水無法完全反應，就導致大量剩余的過氧化氫溶入了阻燃廢水之中，而芬頓氧化工藝正是利用過氧化氫的強氧化性，經(jīng)實驗室小實驗證了芬頓氧化工藝對該廢水的處理適用性，小試結(jié)果與目前工藝處理結(jié)果相比之去除率較高，但對于進入后續(xù)生化處理仍有極大困難。因此，我們將一次芬頓處理后廢水經(jīng)分離出污泥后再進行二次處理，并分別采用了混凝沉淀方法和芬頓氧化，實驗結(jié)果為芬頓氧化結(jié)果優(yōu)于混凝沉淀處理結(jié)果，并有較高的去除率。小試實驗可將廢水中總磷降至20mg/L以下，重復性較好。因此改造方案確定為采用二級芬頓氧化處理，對原有處理裝置稍加改造，僅新建一套芬頓氧化設備進行串聯(lián)即可。
2.2含PVA退漿廢水處理改造方案
含PVA退漿廢水成分復雜，可生化性較差，有機物濃度高，有極高的COD。唐麗娟等采用淀粉作為PVA共基質(zhì)，實驗結(jié)果有利于PVA廢水的厭氧生化處理［6］，錢李敏等利用超聲波協(xié)同芬頓氧化對PVA廢水進行處理，利用反應動力學分析，取得了一些有意義的結(jié)果［7］。劉智穎等利用臭氧+生物濾池對PVA模擬廢水進行處理［8］，得到了較好的結(jié)果。根據(jù)文獻報道有多種處理方法可供選擇，但結(jié)合企業(yè)對改造方案提出的簡單易行投資低要求，我們嘗試混凝沉淀的方法處理。因此在實驗室小試階段，采用了一種自制復合絮凝劑含PVA廢水進行處理，處理結(jié)果可使COD去除率達40%，可以有效降低厭氧生化處理系統(tǒng)污染負荷。基于此結(jié)果，確定最終改造方案為在PVA廢水進入水解酸化調(diào)節(jié)池前增加混凝處理單元，采用的形式為混凝-氣浮沉淀一體化設備。
2.3終排水出水保障措施
生化系統(tǒng)出水進入二沉池，改造前二沉池出水直接排入園區(qū)污水處理廠，但隨著污水處理廠納管要求的提高，需對二沉池出水進一步深度處理。因此，在二沉池后增加深度處理單元，采用常規(guī)簡單易行的深度處理工藝，即混凝沉淀處理工藝［9］。混凝沉淀采用自制復合絮凝劑，主要成分為聚合硫酸鐵。
3主要構(gòu)筑物設計
3.1新建芬頓氧化裝置及沉淀池
芬頓氧化裝置采用全鋼結(jié)構(gòu)設計制造，內(nèi)壁防腐采用“三油兩布”的方式，按功能分為混合區(qū)、反應區(qū)和pH調(diào)節(jié)區(qū)。該印染廠阻燃布生產(chǎn)廢水產(chǎn)生量為8m3/h，廢水在芬頓氧化裝置中總的水力停留時間為6h，則裝置有效容積V=48m3，各區(qū)域詳細計算如下：混合區(qū)：一般來說，混合區(qū)的功能一是投加酸調(diào)節(jié)廢水的pH為3～4，并由在線pH監(jiān)控裝置控制加酸量。二是加入一定量的工業(yè)雙氧水和硫酸亞鐵，并使之與廢水充分混合。設計混合區(qū)水力停留時間為1h，則混合區(qū)的有效容積為8m3。池體尺寸3m×1m×3m，分為三格，采用上部進水，底部出水的方式，使之充分混合，上部開孔高度2.7m。反應區(qū)：混合均勻的廢水進入反應區(qū)，需要經(jīng)過一段時間的充分反應，反應區(qū)水力停留時間設計為4h，則池體有效容積為V=32m3。池體尺寸為3.6m×3m×3m，分為三格，上部開孔高度2.7m。pH調(diào)節(jié)區(qū)：廢水反應完畢進入pH調(diào)節(jié)區(qū)，加入一定量的堿調(diào)節(jié)pH至8以上，并由在線pH監(jiān)控裝置控制加堿量，如有需要還應加入一定量的聚丙烯酰胺，以提高污泥的沉降性。pH調(diào)節(jié)區(qū)水力停留時間1h，則有效容積為V=8m3。池體尺寸為3m×1m×3m，分為三格，先加堿，根據(jù)實際運行情況決定是否加聚丙烯酰胺，最后一格為進入沉淀池前的緩沖區(qū)。沉淀池：廢水自芬頓反應裝置調(diào)節(jié)pH后進入沉淀池使泥、水分離。沉淀池的構(gòu)造形式采用豎流式方形沉淀池，中心進水，周邊出水。中心管直徑0.3m，中心管內(nèi)流速設計0.03m/s，沉淀池表面負荷0.9m3/（m2•h），沉淀時間2.5h，沉淀池長、寬為3m×3m，有效水深2.25m。
3.2混凝+氣浮一體化設備
對含PVA退漿廢水的預處理新增混凝+氣浮一體化設備處理，內(nèi)壁防腐采用“三油兩布”的方式，設備形式為管道混合-氣浮出水，氣浮池采用葉輪式氣浮池。含PVA退漿廢水流量為Q=10m3/h，氣浮池容積為3.7m3，尺寸為1.3m×1.3m×2.2m，氣浮分離時間20min。3.3深度處理單元二沉池出水總磷指標未能達到園區(qū)污水處理廠納管標準，因此需要增加深度處理設施。經(jīng)實驗室小試基礎上，對二沉池出水進行了處理量1t/h的現(xiàn)場中試實驗，結(jié)果表明利用聚合硫酸鐵絮凝或芬頓氧化均可以實現(xiàn)廢水的達標排放。比較兩者操作簡便性及投資等因素，選擇混凝沉淀作為深度處理方法。新建一輻流式沉淀池，設計最大流量為100m3/h，沉淀池表面負荷1.0m3/（m2•h），直徑12m，有效水深2m，有效容積200m3。
工程完成調(diào)試投入試運行后運行效果如表1所示。阻燃布生產(chǎn)廢水總磷含量為550mg/L，COD為2900mg/L，經(jīng)改造后的二級芬頓氧化工藝出水總磷25mg/L，去除率95.5%，COD可降至400mg/L，去除率86.2%。改造后含PVA退漿廢水預處理可使COD從17600mg/L降至11000mg/L，去除率37.5%。深度處理可使COD和TP分別降低約60.5%、58.3%，二沉池出水COD為380mg/L，總磷為1.8mg/L，經(jīng)深度處理可使COD降至150mg/L，總磷降至0.75mg/L。
5技術可行性分析
該印染廠生產(chǎn)廢水處理難點在于降低阻燃布生產(chǎn)廢水中總磷污染物濃度，根據(jù)其生產(chǎn)實際情況及廢水水質(zhì)情況，本次改造一級芬頓處理充分利用了廢水中殘留的大量過氧化氫，只需添加酸、堿、硫酸亞鐵，而酸和堿來自于周邊企業(yè)生產(chǎn)的廢酸、廢堿，該項成本為零，二級芬頓處理時過氧化氫和硫酸亞鐵的添加量均為1%。混凝+氣浮一體化設備去除了含退漿廢水中的一部分COD，降低了生化系統(tǒng)的污染負荷，有利于生化處理的穩(wěn)定運行。深度處理單元利用混凝沉淀的處理方法，改造方案簡單易行，實際操作簡便，成本較低。
6結(jié)論
本工程實施以來，水質(zhì)穩(wěn)定達標排放。選擇芬頓氧化處理阻燃布生產(chǎn)廢水實際處理效果總磷去除率可達到95%。對含PVA退漿廢水利用混凝沉淀預處理可降低約40%的COD，一定程度上提高其可生化性。深度處理單元利用聚合硫酸鐵絮凝沉淀可以使排放達標。
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作者：崔俊峰 王俊 段文杰 李賓賓 田振邦 趙亮單位： 河南省科學院化學研究所有限公司
