染色廢水處理工程及工藝分析

論文類型	技術與工程	發表日期	1999-03-01
來源	《中國給水排水》1999年第3期
作者	潘濤,丁庭華,王紹堂
摘要	潘濤丁庭華王紹堂 (北京市環境保護科學研究院) 1 工程概況 1.1 處理規模及水質　　本文介紹的兩項工程為青島即墨針織有限公司和藤華染色有限公司廢水處理工程，前者規模3000m3/d，后者規模2400m3/d。　　兩家公司都生產純棉針織品，主要污染物來源可分為兩大類：一類是加工 ...

潘濤丁庭華王紹堂
(北京市環境保護科學研究院)

1 工程概況

1.1 處理規模及水質
　　本文介紹的兩項工程為青島即墨針織有限公司和藤華染色有限公司廢水處理工程，前者規模3000m³/d，后者規模2400m³/d。　　兩家公司都生產純棉針織品，主要污染物來源可分為兩大類：一類是加工過程中使用的染整藥劑及各種助劑，主要包括漂白劑、染料、表面活性劑及酸、堿等，可生化性一般較差；另一類是在對織物纖維進行處理的過程中，從纖維上脫除下來的物質，包括含氮化合物、蠟狀物質、天然色素等，其中多數是天然有機物，可生化性較好。兩家公司廢水中主要污染物濃度及處理要求如表1所示。

表1 廢水水質 項目原水水質設計要求實際出水實際去除率（%）即墨公司 PH值 8～11 6～9 7.1～8.3 BOD5（mg/L) 250 40 ＜20 ＞92 COD(mg/L) 500 180 ＜120 ＞76 SS(mg/L) 400 100 ＜30 ＞92 色度（倍） 200 80 ＜80 ＜60 藤華公司 PH值 6～12 6～9 7～8 BOD5（mg/L) 250 25 ＜10 ＞96 COD(mg/L) 600 100 ＜40 ＞93 SS(mg/L) 100 70 ＜4 ＞96 色度（倍） 300 40 0～32 89～100

1.2 廢水處理工藝
1.2.1 即墨公司廢水處理
　　處理工藝流程如圖1。該公司在染整車間中便將濃、稀廢水分別收集并引入污水處理設施。其中濃廢水單獨經混凝脫色，然后與稀廢水混合處理，這樣有利于提高處理效率和降低處理費用，也符合清污分流的原則。

1.2.2 藤華公司廢水處理
　　處理工藝如圖2。漂白廢水先進入漂白水貯池，池中進行預曝氣脫氯。染色廢水經集水池與漂白廢水混合后提升至水力篩，革除雜物和一部分織物纖維以后進行pH調節，然后經調節池入曝氣池。采用推流式延時曝氣法。由于廢水中以染料為主的部分有機物生化性較差，生物氧化過程中耗氧速度不快，所以曝氣系統采用穿孔管曝氣。曝氣池出水經泵提升進入壓力過濾罐，再入兩座并聯活性炭吸附塔進行脫色。飽和活性炭采用微波再生后重復使用。生化單元排出的剩余污泥直接進行絮凝脫水。

1.3 處理效果及成本
　　即墨和藤華公司兩項工程分別經過3年和2年的實際運行，處理效果如表1所示，出水分別達到GB4287-920Ⅱ級和級標準，水質長期保持穩定。含折舊費的單位處理成本分別為1.31、1.93元/m³。

2 工藝分析

　　本文通過兩項較為成功的工程實例，闡明如何根據不同的處理條件和處理要求選擇合適的工藝，以保證處理設施具備相應的科學性和合理性。
　　染色廢水處理的單元工藝可分為生化法和物化法兩類。生化法一直占主導地位，然而近年來開發的許多新型染料由穩定的環狀有機物組成，可生化性差，所以生化方法一般脫色效果較差，比不上物化法。但在水質條件允許的情況下，應盡量采用生化法加物化脫色的工藝，以保證出水水質。
　　在國內，染色廢水處理的生化法主要有表面加速曝氣活性污泥法和生物接觸氧化法兩種。由于資金不充裕，發達國家普遍采用的延時曝氣活性污泥法在國內應用很少。
　　鑒于染色廢水的色度高、許多染料的可生化性較差，因此用物化方法進行脫色較為合適。我國應用最多的是投加混凝劑的方法，泥水的分離多數用沉淀池，也有一部分采用氣浮法。同樣因為費用原因，我國很少采用吸附法作為脫色單元，這與吸附法脫色在發達國家的普及和流行形成鮮明的對比。吸附法盡管費用高，但運轉可靠，處理效果卓著。為節約脫色費用，近年來，我國開發了多種新型脫色混凝劑，即墨工程中采用的是北京環科院研制的Ⅰ號脫色混凝劑。基于即墨和藤華兩套設施的經驗，對生物接觸氧化和延時曝氣兩種生化主體工藝以及混凝沉淀和活性炭吸附兩種脫色工藝進行對照比較。
2.1 生物接觸氧化法和延時曝氣法
　　兩種生化方法的比較見表2。表中可見，當對出水水質要求不高(例如執行GB4287-92Ⅱ級標準)時，可優先選擇接觸氧化法，以節省資金。當出水要求高且資金允許時，建議采用延時曝氣法。
2.2 混凝沉淀法和活性炭吸附法
　　兩種物化脫色工藝的比較見表3。其中混凝法管理方便，費用較低，但效果不及吸附法。而活性炭吸附水質優良，色度亦可降低到零，且可靠性高，但費用也比較高。當對出水色度有較高要求，尤其是要求水回用的場合，最好用吸附法。

表2　兩種生化方法的工藝特點及費用比較 項目接觸氧化法延時曝氣法工藝特點出水水質良優流程無污泥回流系統，較簡單有污泥回流系統過程控制沒有污泥膨脹現象，易于控制控制不好有污泥膨脹上浮現象負荷負荷高，污泥濃度高低負荷，長停留時間占地面積曝氣池容積相對較小，但需設污泥濃縮池曝氣池容積較大污泥產量及處置污泥產量較大，污泥需進行濃縮，然后脫水污泥產量小，絮凝泥降性能相對好，不需濃縮，可直接脫水與后續脫色流程的組合可在二沉池前直接抽混凝劑進行脫色，簡單便易行，節省費用追求高效脫色時可用吸附法費用基建投資（元/m³） 500 688 直接處理成本（元/m³） 0.37 0.40

2.3 工藝的組合
　　染色廢水在可生化性方面因染整生產狀況和條件的不同而有較大差異，只要廢水的BOD₅/COD＞0.2，應盡量考慮用生化法作為去除有機污染物的主要手段。為了解決生化法脫色效果差的矛盾，通常在生化法后輔以物化單元進行脫色。兩種生化單元和兩種脫色單元有四種組合方式，工藝上各有側重，費用上也互不相同，其比較列于表4。
　　即墨和藤華公司兩項工程分別采用了表4中的兩種組合，這兩種組合是四種組合中較有代表性和相對合理的，其適用的場合也有典型性。即墨的工藝在對出水水質要求不高和資金緊缺時是很有價值的，而藤華的工藝能達到對出水高標準的要求，只是費用較高。兩項工程的費用對比列于表5。

表3 兩種脫色單元工藝特點比較 項目混凝法活性炭吸附法工藝特點處理效果和出水水質良，對混凝劑種類依賴性較大優，水質穩定，達標率100% 基建特點土建工程量大，設備較少，占地面積大設備較多，自動化程度高，土建工程量小，占地面積小廢棄物產量及出路污泥量較大，脫水過程復雜，難以找到最終出路廢棄的炭可摻人燃煤中燒掉二次污染可能性化學污泥處置不當容易造成二次污染活性炭再生時產生少量尾氣操作管理操作簡單，勞動強度小活性炭再生操作繁瑣過程控制如水量穩定，過程控制簡便簡便費用基建投資（元/m³） 277 542 直接處理成本（元/m³） 0.46 0.58

表4 四種工藝組合的比較 工藝組合特點基建相對費用運轉相對費用應用場合備注接觸氧化+混凝沉淀可在二沉池前投加混凝劑，從而省去混凝沉淀池，流程簡單；易于操作管理；基建費用低。不能得到高質量的出水；污泥量大 0.63 0.85 出水執行Ⅱ級標準，資金緊張在即墨工程中采用接觸氧化+活性炭吸附活性炭吸附成為出水水質的控制步驟；接觸氧化高負荷低費用的特點不能發揮；接觸氧化出水濃度相對高，造成吸附床負荷大或再生過于頻繁，操作較復雜 0.85 0.97 工藝組合不夠合理，不推薦采用延時曝氣+混凝沉淀可以得到較好的出水水質；混凝劑投量小；設備簡單；污泥量較小。流程復雜；占地面積大；基建和動轉費用較高 0.78 0.88 出水執行Ⅱ級標準；有足夠充裕的資金延時曝氣+活性炭吸附出水水質很好；污泥產量很小。設備較多；基建運轉費用較高；操作管理簡單，如有活性炭再生則操作較繁瑣 1.0 1.0 出水執行Ⅰ級標準；出水要求回用；資金充裕；對處理的可靠性要求高在藤華工程中采用

表5 藤華和即墨工程的費用對比 項目即墨工程（3000m³/d）藤華工程（2400m³/d）項目即墨工程（3000m³/d）藤華工程（2400m³/d）基建投資基建投資（萬元）
其中：土建費（萬元）
設備費（萬元）
其它（萬元）
單位投資（元/m³） 350
200
90
60
1167 470
230
160
80
1950 運轉費用年處理成本（萬元/a）
年直接處理成本（萬元/a）
單位處理成本（元/m3）
單位直接處理成本（元/m3） 143.5
123.2
1.31
1.13 169.5
141.9
1.93
1.62