“水十条”和“粤水十条”出台以来，有力推动工业聚集区建成废水集中式处理设施，广东某工业园区为响应号召，计划建设废水集中式深度处理站。园区内主要为纺织印染企业，作为我国传统支柱企业，印染废水排放量居全国各行业第四位，印染废水水量大、由于生产过程中加入各类药剂，水质组成较复杂，且难以生化处理。本工程采用预处理+生化处理(水解酸化+接触氧化+MBR)+O3+BAF 对印染废水进行深度处理，运行结果表明，该工艺对印染废水中难处理的 COD 及 TN 有较好的处理效果，系统运行稳定、耐盐碱及冲击力强，出水水质优于设计标准。

[关键词]

         印染废水；集中处理；深度处理；生化处理；高级氧化；曝气生物滤池

         某工业园区内主要为纺织印染企业，兼有少量其他类型企业，各企业自建有内部的污水处理站，废水经过处理排入水体。

         近年来，为保证国考断面水质达标，需加强对流域水环境的保护，在不影响经济开发活动的前提下，对已有工业污染进行全面控制。园区为响应号召，完善基础设施，计划建设集中式废水深度处理站，既能实现增产排污的战略目标，又可减轻区域水体的污染程度。

1      项目背景

1.1   园区污染治理现状

        该园区内各企业自建有废水预处理系统，处理后废水通过管道收集排放至受纳水体。由于长期的污废水排入，下游断面监测发现该水体水质不达标(目标为Ⅲ类水)。园区内污染企业主要为纺织印染行业，各企业内自建有污水处理设施，生产废水多采用“物化+生化”工艺进行处理，废水出水水质达到《纺织染整工业水污染排放标准》(GB4287-2012)的“水污染特别排放限值”排放，生活污水处理后外排或经化粪池进入市政管网排入水体。纺织印染各生产工序产生的综合废水统称为印染废水，产生废水的工艺环节包括：退浆、煮炼、漂白、丝光、染色、印花和整理工段，不同工段产生的废水水质差异较大。所以印染废水具有水质复杂、有机物浓度高、碱度和盐度高、色度深且多变、水量水质和 pH 变化大，可生化性差等特点，属于难处理的工业废水之一。园区内印染企业产品类型丰富，并且随客户的需求变化，因此染料种类较多，染料用量及种类规律性不强，每种废水都有不同性质染料产生的污染物，各企业废水混合后污染物种类更加复杂。

1.2     各企业水质水量情况

         根据建设单位提供的资料，以及对园区内企业实地考察，各企业废水排放量见表 1。

      

        从表中数据可知，本工程服务范围内企业排水量以生产废水为主，占总水量比例 90 %，生活污水占总水量比例为 10 %。根据对各企业排水进行分析，发现园区内印染企业出水 pH 不稳定，在 6.5~8.5 之间；废水经过处理后 COD 主要为难降解的木质素和纤维素等物质，处理难度较高；由于生产过程需要使用大量偶氮染料，处理后的废水中总氮浓度仍处在较高的水平；为了提高染料着色性能加入的大量钠盐及镁盐也导致废水中盐分较高。

2      设计方案

2.1   设计规模及水质

        结合园区入驻企业实际生产情况及建设单位所提供的材料综合分析，集中式废水深度处理站建设需考虑一定的富余量，确定设计处理规模为 1.9×104m3/d。本项目计划处理后尾水排放至附近水体，根据相关文件该水体属于地表水环境质量Ⅲ类功能区，为保证尾水排入后对水体的不良影响降至最低，需严格制定相应出水标准。2006 年国家环保总局第 21 公告提出，排入封闭水域的污水处理厂出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级 A 标准，但随着对环保的重视力度加大，出水排放标准日趋严格，甚至趋于《地表水环境质量标准》Ⅳ类标准。从循环经济的角度来看，由于提高出水标准需要投入更高的建设与运行成本，投入的电耗、药耗的生产过程会产生更大的碳排放，对环境造成负担。通过结合当地的法律法规要求和经济能力的综合考虑，本项目出水水质按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级 A 标准和《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)第二时段一级标准的综合限值执行，设计进出水水质如表 2。

           

        建设集中式废水深度处理站后，各企业废水排放标准执行《纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-2012)间接排放标准，减轻企业废水处理压力。

2.2    处理工艺

         集中式废水深度处理站进水主要为印染企业经预处理排放的出水，印染工艺中需要用到大量染料，加入各种助剂、碱等化学药剂，导致废水可生化性较差，经过预处理后的废水中可生化降解的有机物又被去除大部分。由于深度处理出水水质标准高，若仅靠二级生化处理，难以保证废水处理效果。高级氧化常用于提高废水可生化性，臭氧法、芬顿氧化法及电化学氧化法等技术都在印染废水中有不错的处理效果。结合过往工程经验和实际小试结果，针对本工程废水水质复杂、波动较大、可生化性较差的特点，采用预处理+生化处理+深度处理组合工艺，具体工艺流程见图 1。

              

2.3   工艺流程说明
        各企业排水经管道收集进入污水站，首先通过格栅去除大尺寸的漂浮物进入调节池中均化水质水量，通过混凝沉淀去除部分难降解的物质减轻后续处理负担；印染废水中含有一定量难生物降解的物质，需要进行厌氧水解酸化作为预处理，厌氧水解酸化菌对染料、浆料和表面活性剂均有较为明显的降解作用，有效改善废水的可生化性；接触氧化池填料附着生长的生物菌群与污染物和氧气充分接触过程中，可实现固、液、气三相的接触、交换和吸附，污染物通过吸附和扩散作用进入生物膜中被降解；MBR 取代传统工艺曝气、二沉池等多个处理工艺，减小占地面积；臭氧氧化可去除生化单元剩余的部分难降解有机物，且对色度有明显去除效果；曝气生物滤池在生物降解的同时可有效过滤截留水中的悬浮物，降低出水的 SS；炭滤池利用活性炭的吸附作用可完成废水的深度处理。

2.4    主要构筑物及设计参数

2.4.1  调节池
          调节池共1座，水力停留时间为6 h，尺寸28 m×35.8 m×6 m，有效水深 4.8 m，地下式钢筋混凝土结构；调节池顶板上建提升泵房，尺寸为 15 m×9.5 m×5 m。配套潜水搅拌机 8 台，功率 5.5 kW；污水提升泵 5 台(3 用 2 备)，单泵流量 280 m3/h，扬程 14 m，功率 18.5 kW。

2.4.2 应急池
         应急池共 1 座，调节池共 1 座，水力停留时间为 6 h，尺寸 28 m×35.8 m×6 m，有效水深 4.8 m，地下式钢筋混凝土结构。配套潜水搅拌机 6 台，功率 5.5 kW；污水提升泵 2 台(1用 1 备)，单泵流量 280 m3/h，扬程 14 m，功率 18.5 kW。

2.4.3 混凝沉淀池
         混凝沉淀池共 1 座，混合池停留时间 15 min，絮凝池停留时间15~20 min，表面负荷1.19 m3/m2·h，尺寸36.3 m×22 m×6 m， 半地下式钢筋混凝土结构。配套内进网板式格栅 2 台(1 用 1 备)，功率 1.1 kW；混合搅拌机 2 台，转速 75 r/min，功率 5.5 kW；絮凝搅拌机 2 台，转速 30 r/min，功率 2.2 kW；剩余污泥泵 4台(2 用 2 备)，单泵流量 16~32 m3/h，扬程 13 m，功率 3 kW。

混凝剂溶药、加药系统 2 套，流量 1000 L/h，功率 4.1 kW；絮凝剂溶药、加药系统 2 套，流量 800~3500 L/h，功率 3.1 kW。

2.4.4 水解酸化池
         水解酸化池共 1 座，分为两组，水力停留时间为 5.8 h，尺寸 48.9 m×14.5 m×7 m，有效水深 6.6 m，地下式钢筋混凝土结构。通过 U 型穿孔管均匀布水，内部组合填料高 3.5 m。

2.4.5 接触氧化池
         接触氧化池共 1 座，分为两组，水力停留时间为 5.6 h，尺寸 48.9 m×14.5 m×7 m，有效水深 6.4 m，地下式钢筋混凝土2.2 处理工艺集中式废水深度处理站进水主要为印染企业经预处理排放的出水，印染工艺中需要用到大量染料，加入各种助剂、碱等化学药剂，导致废水可生化性较差，经过预处理后的废水中可生化降解的有机物又被去除大部分。由于深度处理出水水质标准高，若仅靠二级生化处理，难以保证废水处理效果。高级氧化常用于提高废水可生化性，臭氧法、芬顿氧化法及电化学氧化法等技术都在印染废水中有不错的处理效果。结合过往工程经验和实际小试结果，针对本工程废水水质复杂、波动较大、可生化性较差的特点，采用预处理+生化处理+深度处理组合工艺，具体工艺流程见图 1。结构。配套微孔曝气器，内部组合填料高 3 m。

2.4.6 MBR 池
         MBR 池共 1 座，分为两组，水力停留时间为 3 h，尺寸48.9 m×8 m×7 m，有效水深 6.2 m，地下式钢筋混凝土结构。

          配套微孔曝气器 4000 个，内部组合填料高 3 m。配套 MBR膜组件 1 套；抽吸泵 30 台，单泵流量 50 m3/h，功率 5.5 kW；污泥回流泵 2 台，单泵流量 50 m3/h，功率 5.5 kW。

2.4.7 臭氧发生间
         臭氧发生器系统由气源系统、臭氧发生器主机、冷却水系统、高频电源系统、自动控制系统、在线仪表、投加系统、尾气破坏器系统等部分组成。臭氧发生间尺寸 26 m×7.5 m×6 m，框架结构。配备臭氧发生器 4 台，臭氧产生量为 10 kg/h，功率 70 kW。

2.4.8 BAF 池
         BAF 池共 1 座，分为 8 格，空床水力停留时间为 2 h，实际停留时间 1 h，尺寸 33.7 m×20.1 m×6.8 m，半地下式钢筋混凝土结构。配套反冲洗泵 3 台(2 用 1 备)，单泵流量 875 m3/h，扬程12 m，功率 45 kW；污反洗风机 2 台(1 用 1 备)，风量 56 m3/min，风压 78.4 Kpa，功率 110 kW。

2.4.9 炭滤器
         炭滤器共 8 台，尺寸 φ=4 m，碳钢防腐结构，单台处理量100 m3/h。

2.4.10 消毒池
          消毒池共 1 座，接触时间 45 min，尺寸 22.6 m×8 m×4 m，有效水深 3.6 m，半地下式钢筋混凝土结构。选用次氯酸钠作为消毒剂，兼有氧化脱色。配备加药泵 2 台(1 用 1 备)，单泵流量 540 L/h，功率 0.4 kW。

3      工艺调试与运行

3.1   生化系统调试

        废水处理站建成完成单机试车和清水联动试机后，需进行活性污泥的培养和驯化，使其尽早发挥废水处理功能。本工程采用接种培养法和低负荷连续培养并用的方法，首先在活性污泥池中加入其它污水厂正常的污泥，投加适量的营养物(复合肥、面粉、尿素等)闷曝 3 天，好氧池中的溶解氧浓度控制在2~3 mg/L，为加快培养速度，在进水中加入一定量的营养，培养过程中注意污泥生物相的观察，测定 SV30 及 MLSS，当出水水质达到设计要求，排泥量及回流量等指标均在要求范围内时，视为活性污泥培养工作已完成。

         水解酸化池污泥培养速度相对较慢，在加入活性污泥后进行低进水(设计流量的 1/10)处理 3 天，监测出水数据，当出水变黑带有酸臭味，且溶解氧在 0.5 mg/L 时，提高进水量继续处理，直至出水达标且达到设计处理量，本工程水解酸化池驯化时间为 45 天。好氧污泥驯化与水解酸化池污泥相似，只是需要控制溶解氧在 2~3 mg/L，且驯化时 MBR 池污泥需 100 %回流，当处理能力达到设计要求、SV30 在 15 %~30 %之间、生物相以钟虫为主，有少量的轮虫时好氧污泥驯化完成，本工程好氧池驯化时间为 30 天。

3.2     BAF 系统调试

         本工程 BAF 系统的调试包括滤料挂膜、提负荷阶段和反冲洗三个步骤。采用分步挂膜法进行滤料挂膜工作，将培养好的活性污泥和适当废水通入循环池中，出水或反冲洗污泥回流入循环池，在挂膜期间对进出水水质进行化验，镜检污泥状态，观察是否出现原生和后生动物等指示性微生物，本过程共持续15 天。在提负荷阶段，在保证 BAF 池中连续鼓入空气的情况下，逐渐提高进水流速，但考虑到挂膜初期微生物量较少，抗冲击负荷能力较低，需控制提速速度，当出现异常需停止进水或减少进水量，直至处理量达到设计值。BAF 运行过程中，滤料附着的微生物逐渐增多，当生物膜过多时会影响 BAF 出4 总结印染废水水质水量复杂，含有较多难生化处理的物质，属于较难处理的工业废水。经过前处理后，废水中可生化降解的部分进一步被去除，且仍含有较高的盐度和碱度，加大深度处理难度。高级氧化+BAF 是常用的印染废水深度处理工艺，本工程在前端增加生化处理工艺，有效提高废水可生化性，利用MBR+O3+BAF 对印染废水进行深度处理，取得较好的效果，出水水质优于设计标准，减轻受纳水体压力，提高区域水质，为实现可持续发展、提高地区生态环境有重要意义，也为同类型废水处理项目提供处理效果良好、费用较低的参考案例。水水质和浊度，所以需控制微生物厚度在 300~400 μm，超过该范围时，应暂时停止 BAF 运行，进行反冲洗。本工程采用多格滤池并联运行，反冲洗过程依次单格进行，保证系统不受影响而能正常运转。

3.3     工程运行效果与成本分析

         本工程于 2021 年 9 月调试成功，至今已稳定运行近一年。

            

         图 2 是运行期间进出水 COD 及 TN 波动图，从数据可以看出本工程对印染废水处理效果良好，出水明显优于设计标准。进水COD 及 TN 波动较大，是影响印染废水深度处理的主要因素，系统对 COD 及 TN 的平均处理效率分别为 75.84 %和 62.93 %。

         本工程总用电量 26144.31 kW·h/d，功率系数为 0.8，每度电按照 0.8 元计算，折合吨水耗电费用为 1.05 元；系统处理工艺中需要的药剂主要为 PAC、PAM、消毒剂(次氯酸钠)及碳源，折合吨水药剂费 0.48 元；本工程直接运行成本为 1.53 元/吨(正常进水条件下，包含电费与药剂费，不含人工)。

 

 

 

原标题：MBR+O3+BAF 在印染园区废水深度处理中的应用

原作者：郭建军   陈国辉    吴芷静  林文耀