印染行业是工业废水排放大户，据不完全统计，我国印染废水排放量为300万～400万m3／d。印染废水具有水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化快等特点，属难处理的工业废水。近年来由于化学纤维织物的发展、仿真丝的兴起以及印染后整理技术的进步，使PVA浆料、人造丝碱解物(主要是邻苯二甲酸类物质)、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水，其CODCr,也由原来的数百mg／L上升到2 000 mg／L，左右，传统的生物处理工艺已受到严重挑战。
1 工程概况
常州东南工业开发区以印染企业为主，区内约有印染企业50多家，主要从事超细化学纤维、仿真织物以及高支细密织物等产品的生产，印染废水排放量约为5万m3／d，1999年和2001年先后建设了处理规模2万m3／d和3万m3／d的废水处理设施，这两期工程的设计参数基本一致。一期工程分2组，二期工程分3组，每组的处理能力均为1万m3／d。系统进水水质综合了常州地区多家印染企业废水实际排放情况，出水按照建设单位的委托要求，即除CODCr指标达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)二级标准外，其余指标执行《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB 4287—92)二级标准(详见表1)，废水处理工艺流程见图1。
|
|
2二期工程主要构筑物与设备
(1)格栅井。1座，设粗、细两道机械格栅，共4台，2用2备，格栅间距分别为25 mm、10 mm，采用机械清渣方式。
(2)兼氧调节池。1座，有效容积3万m3，有效水深4．5 m，HRT 24 h，设二级提升泵6台，3用3备，SSRl50型罗茨鼓风机3台，2用1备，微孔曝气器6 600只。
(3)初沉池。3座，每组各l座，尺寸ø26．5 m×3．9 m，有效水深3．5 m，表面负荷0．8m3／(m2·h)，设GN–26刮泥机3台。
(4)曝气池。3座，每组各1座，尺寸71．7 m×33．75 m×5．3 m，HRT 24 h，污泥负荷0．18 kgBOD5／(kgMLSS·d)，MLSS 2．5 g／L，设C60–1．6型离心风机12台，9用3备，微孔曝气器13 200只。
(5)二沉池。3座，每组各l座，尺寸ø26．5 m×3．9 m，有效水深3．5 m，表面负荷0．8 m3／(m2·h)，设CXN–26吸刮泥机3台。
(6)污泥浓缩池。2座，尺寸ø24 m×4．5 m，设NG–24刮泥机2台，泥浆泵4台，2用2备。
(7)污泥脱水机房。1座，平面尺寸40 m×10 m，带式压滤机4台，3用1备，附属设备包括污泥加药装置、反冲装置等各1套。
3工艺分析
该套工艺在采用印染废水传统治理工艺的前提下，对局部治理技术进行了改良，主要体现在三个方面：在预处理工艺设计中，采用了微曝气兼氧处理系统；在曝气池主体工艺设计中，采用了半推流式活性污泥系统；在污泥回流—剩余污泥处理系统中，将二沉池剩余污泥全部回流至微曝气兼氧处理系统，而整个系统的排泥则由初沉池排至污泥浓缩池。
3．1微曝气兼氧处理系统
微曝气兼氧处理系统由微曝气兼氧调节池和初沉池组成。在调节池中进行微量曝气，除可促进废水均质外，因该工艺中二沉池剩余污泥全部回流至调节池，初沉池部分污泥回流至调节池，使调节池在很大程度上相当于高负荷曝气池，从而从理论上延长了好氧反应的时间，该工艺中兼氧调节池DO<1 mg／L。本工程实践表明，兼氧处理系统对CODCr的去除为30％～40％，出水CODCr维持在800 mg／L左右，降低了曝气池的处理负荷，而且出水水质均匀，波动很小。印染废水中残余的染料及硫化碱助剂含量较高，硫化物对微生物具有很强的抑制和毒害作用，硫化碱是强还原剂，如进入曝气池则大量耗氧，可使池内DO急剧下降，因此采用微曝气能有效地将硫化物氧化或吹脱除去，一部分染料在初沉池中沉淀下去，作为初沉污泥排出。此外微曝气系统还有调节水温等作用。
3．2半推流式活性污泥系统
半推流式活性污泥系统(SPFR)是由传统推流式活性污泥系统(PFR)改良而得。传统PFR系统因具有处理深度大、不易产生污泥膨胀、氧利用率高、操作范围宽等优点，曾广泛地应用于城市污水处理工程中，但传统PFR最大的缺点是抗冲击负荷能力差，因而限制了其在印染废水治理中的应用。为了避免冲击负荷对生物系统的破坏，我国印染废水生物处理系统多数采用生物膜系统或完全混合式活性污泥系统(CFSTR)，与PFR相比，达到相同的底物(BOD)去除率，生物膜系统运行成本较高，CFSTR系统反应时间较长、构筑物容积增大且易产生污泥膨胀。改良后的SPFR系统前半段设计成抗冲击负荷能力较强但反应推动力相对较弱的多点进水阶段曝气，以承担底物去除率的前半段，此阶段由于底物浓度较高，推动力与传统PFR系统相比不是很大，SPFR系统后半部仍为PFR系统，以发挥其在低浓度下的动力学优势。SPFR用于印染废水治理具有两个方面的优势——去除效率高和抗冲击负荷能力强。
(1)去除效率高。印染废水往往BOD／COD较低，为了达到较高的COD去除率，生化系统的BOD负荷一般选取得较低，以便在更多地削减BOD的同时，降低出水中COD，根据我院多年的经验，在印染废水生化处理过程中，BOD的去除率一般要达到90％甚至95％以上。根据文献[1]，在污泥同流比为l，底物去除率为90％时，理想状态下SPFR系统、传统PFR系统所需反应时间分别是CFSTR系统的45％和38％，SPFR系统、传统PFR系统的反应动力学优势非常明显。因而在活性污泥生物处理系统中设置一段“推流式”系统，对提高底物去除率或减少反应时间是非常有利的。
(2)抗冲击负荷能力强。如果不考虑冲击负荷的影响，仅从系统的反应动力学来讲，SPFR系统、传统PFR系统处理印染废水的优势十分明显，但印染废水特点之一是水质成分复杂多变。对于传统PFR系统而言，冲击负荷集中在少量活性污泥上，常导致该部分活性污泥处理能力下降，阶段出水变差，进而影响整个系统。对于SPFR系统而言，冲击负荷由曝气池中半数的活性污泥来承担，尽管其抗冲击负荷能力不如CFSTR系统，但却远远优于传统PFR系统，能够承受较高的冲击强度。总之，将传统PFR系统改良成SPFR系统后，对传统PFR系统反应动力学优势的削弱不是太大，但却使其抗冲击负荷的能力实现了质的变化，从而使改良后的SPFR在印染废水治理中表现出优良的工程化应用性能。
3．3污泥回流一剩余污泥处理系统
污泥回流一剩余污泥处理系统所作的改进是将二沉池剩余污泥全部回流至微曝气兼氧处理系统，而整个系统的排泥则由初沉池排至污泥浓缩池。这个改进虽然不是很大，但却对整个系统的运行起到了非常关键的作用，保证了出水水质的稳定性。。
增加调节池的使用功能，使调节池除调节水质、水量外，还兼有高负荷曝气池的功能，可去除30％～40 ％的CODCr，降低氧化池处理负荷。减少系统外排污泥量，节省污泥处置费用。整个系统剩余污泥由初沉池排出，初沉池污泥含水率一般较二沉池污泥含水率低，此举可改善污泥浓缩池的污泥浓缩效果，进而减轻污泥脱水机的工作负荷。提高二沉池出水稳定性，减少二沉池出水中悬浮固体的含量。经过多家印染废水处理厂的实际调查发现，一般印染企业废水处理厂多数存在不愿排泥的情况，曝气池污泥浓度偏高，污泥老化现象严重，从而致使二沉池固体负荷的输入量超过了二沉池面积允许通过的固体通量，二沉池污泥层高度上升，当二沉池泥一水界面上升至进口以上时，二沉池出水中悬浮固体的含量就会增加，这就是许多印染废水处理设施二沉池漂泥现象严重的原因之一。将二沉池剩余污泥全部回流至微曝气兼氧处理系统后，保证曝气池污泥浓度维持在2．5～3 g／L，曝气池污泥活性得到改善，二沉池出水稳定，极少有漂泥产生。
4工程处理效果分析
常州东南工业开发区印染废水集中处理厂2万m3／d的一期工程于1999年一次性全部建成，经过约2个月的调试后正常投入运行。2001年设计的3万m3／d处理设施则根据入区企业的不断增加，分3条线(每条线1万m3／d)分别建设，2005年3条线全部建成，并经过调试全部正常投入运行。根据废水处理厂2006年全年监测数据，本工程处理效果非常稳定(见表2)。
|
|
该系统运行成本1．399元／m3，其中电费0．457元／m3，人工费0．013元／m3，药剂费0．4元／m3(混凝剂0．142元／m3，脱色剂0．248元／m3，废酸0．01元／m3)，维修管理费0．065元／m3，管理费和其他费用0．15元／m3，折旧费(按20年)0．314元／m3。
6小结
(1) 该系统虽然进水水质波动较大，但经微曝气兼氧处理系统处理后，初沉池出水非常稳定。微曝气兼氧处理系统CODCr去除率一般在40％左右，生化系统CODCr去除率>90％，系统出水CODCr<150 mg／L，而此时BOD5<20 mg／L。
(2) 工程实践运行结果表明：经过改良的印染废水处理技术其处理效果、深度以及稳定性都有所改善。该项目于2004年被国家环境保护总局授予全国环境污染治理设施市场化运营先进企业及示范项目。（）
