谈印染废水处理及达标排放工程改造

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摘要:针对某印染厂的废水水质特点，设计相应的预处理改造方案，对其高有机磷阻燃废水和含聚乙烯醇退浆废水分别进行预处理，以保障生化处理系统的稳定运行。同时，为了保障外排水稳定达标，对二沉池出水进行深度处理。工程改造后，运行稳定，达到了相应的污水排放要求。

关键词:印染废水;阻燃布;聚乙烯醇;芬顿氧化;絮凝沉淀 

河南某工业园区内一印染厂，生产有阻燃布、防酸碱布、防静电布等多种产品。其阻燃布的生产采用的是以四羟甲基氯化磷为阻燃剂的PROBAN生产工艺，因此其阻燃布生产废水中含有较高浓度的以有机磷形式存在的TP污染物，其它生产线上则有大量的含聚乙烯醇（PVA）退浆废水产生，具有较高的COD，较难处理，均对达标外排造成了极大障碍。随着工业园区污水处理厂对TP、COD等污染物的污水纳管要求逐渐提高，促使该印染厂对污水处理工艺进行了工程改造。

1污水处理工程运行情况

1.1污水水质及处理工艺流程

该印染厂生产环境产生有含高有机磷阻燃废水、含PVA退浆废水等较难处理废水。阻燃废水主要污染因子是COD和TP，目前采用的是电芬顿技术进行预处理，预处理后的阻燃废水进入水解酸化调节池，同另一条生产线产生的含PVA退浆废水混合，然后进入厌氧生化-好氧生化处理，经二沉池沉淀稳定后外排，污水处理工艺流程如图1所示。

1.2存在问题

目前，采用电芬顿工艺对阻燃废水的处理效果不理想，实际运行时为保障进入生化系统的总磷总量，常常被迫减少电芬顿处理单元的处理量，导致阻燃废水的储水池池容不足，直接影响正常生产。对于含PVA退浆废水，由于其可生化性较差，仅经简单的水解酸化处理即进入厌氧生物处理，增加了厌氧处理单元的负荷。同时，二沉池后无保障措施，在生化系统运行不稳定时无法有效控制外排水质。

2工程改造方案

2.1阻燃废水处理改造方案

该印染厂阻燃布生产可产生阻燃废水量为8m3/h，其中含有的大量有机磷污染物难于处理，可以说是影响企业正常生产的一道枷锁。对于有机磷废水的处理，洪荷芳等利用铁炭微电解-光催化氧化-生化处理技术对含卤代烷基磷酸酯阻燃剂废水进行处理，可使出水TP降至0.45mg/L［1］。郭燕等对一种有机磷阻垢剂废水利用芬顿氧化-混凝沉淀-生化处理-反渗透的方法使TP小于1mg/L［2］。段文杰等利用臭氧氧化的方法对PROBAN阻燃废水进行了处理研究，TP去除率可达94.7%［3］。谌纯等利用芬顿氧化+混凝沉淀工艺对高磷阻燃废水进行预处理，取得了较好的结果［4］。笔者在实验室亦做过一些利用铁炭微电解+芬顿氧化的方法处理含磷废水的实验［5］，但由于种种限制未能进行中试实验。该企业PROBAN阻燃布生产工艺特点是在洗布时使用了大量的双氧水，而双氧水无法完全反应，就导致大量剩余的过氧化氢溶入了阻燃废水之中，而芬顿氧化工艺正是利用过氧化氢的强氧化性，经实验室小实验证了芬顿氧化工艺对该废水的处理适用性，小试结果与目前工艺处理结果相比之去除率较高，但对于进入后续生化处理仍有极大困难。因此，我们将一次芬顿处理后废水经分离出污泥后再进行二次处理，并分别采用了混凝沉淀方法和芬顿氧化，实验结果为芬顿氧化结果优于混凝沉淀处理结果，并有较高的去除率。小试实验可将废水中总磷降至20mg/L以下，重复性较好。因此改造方案确定为采用二级芬顿氧化处理，对原有处理装置稍加改造，仅新建一套芬顿氧化设备进行串联即可。

2.2含PVA退浆废水处理改造方案

含PVA退浆废水成分复杂，可生化性较差，有机物浓度高，有极高的COD。唐丽娟等采用淀粉作为PVA共基质，实验结果有利于PVA废水的厌氧生化处理［6］，钱李敏等利用超声波协同芬顿氧化对PVA废水进行处理，利用反应动力学分析，取得了一些有意义的结果［7］。刘智颖等利用臭氧+生物滤池对PVA模拟废水进行处理［8］，得到了较好的结果。根据文献报道有多种处理方法可供选择，但结合企业对改造方案提出的简单易行投资低要求，我们尝试混凝沉淀的方法处理。因此在实验室小试阶段，采用了一种自制复合絮凝剂含PVA废水进行处理，处理结果可使COD去除率达40%，可以有效降低厌氧生化处理系统污染负荷。基于此结果，确定最终改造方案为在PVA废水进入水解酸化调节池前增加混凝处理单元，采用的形式为混凝-气浮沉淀一体化设备。

2.3终排水出水保障措施

生化系统出水进入二沉池，改造前二沉池出水直接排入园区污水处理厂，但随着污水处理厂纳管要求的提高，需对二沉池出水进一步深度处理。因此，在二沉池后增加深度处理单元，采用常规简单易行的深度处理工艺，即混凝沉淀处理工艺［9］。混凝沉淀采用自制复合絮凝剂，主要成分为聚合硫酸铁。

3主要构筑物设计

3.1新建芬顿氧化装置及沉淀池

芬顿氧化装置采用全钢结构设计制造，内壁防腐采用“三油两布”的方式，按功能分为混合区、反应区和pH调节区。该印染厂阻燃布生产废水产生量为8m3/h，废水在芬顿氧化装置中总的水力停留时间为6h，则装置有效容积V=48m3，各区域详细计算如下：混合区：一般来说，混合区的功能一是投加酸调节废水的pH为3～4，并由在线pH监控装置控制加酸量。二是加入一定量的工业双氧水和硫酸亚铁，并使之与废水充分混合。设计混合区水力停留时间为1h，则混合区的有效容积为8m3。池体尺寸3m×1m×3m，分为三格，采用上部进水，底部出水的方式，使之充分混合，上部开孔高度2.7m。反应区：混合均匀的废水进入反应区，需要经过一段时间的充分反应，反应区水力停留时间设计为4h，则池体有效容积为V=32m3。池体尺寸为3.6m×3m×3m，分为三格，上部开孔高度2.7m。pH调节区：废水反应完毕进入pH调节区，加入一定量的碱调节pH至8以上，并由在线pH监控装置控制加碱量，如有需要还应加入一定量的聚丙烯酰胺，以提高污泥的沉降性。pH调节区水力停留时间1h，则有效容积为V=8m3。池体尺寸为3m×1m×3m，分为三格，先加碱，根据实际运行情况决定是否加聚丙烯酰胺，最后一格为进入沉淀池前的缓冲区。沉淀池：废水自芬顿反应装置调节pH后进入沉淀池使泥、水分离。沉淀池的构造形式采用竖流式方形沉淀池，中心进水，周边出水。中心管直径0.3m，中心管内流速设计0.03m/s，沉淀池表面负荷0.9m3/（m2•h），沉淀时间2.5h，沉淀池长、宽为3m×3m，有效水深2.25m。

3.2混凝+气浮一体化设备

对含PVA退浆废水的预处理新增混凝+气浮一体化设备处理，内壁防腐采用“三油两布”的方式，设备形式为管道混合-气浮出水，气浮池采用叶轮式气浮池。含PVA退浆废水流量为Q=10m3/h，气浮池容积为3.7m3，尺寸为1.3m×1.3m×2.2m，气浮分离时间20min。3.3深度处理单元二沉池出水总磷指标未能达到园区污水处理厂纳管标准，因此需要增加深度处理设施。经实验室小试基础上，对二沉池出水进行了处理量1t/h的现场中试实验，结果表明利用聚合硫酸铁絮凝或芬顿氧化均可以实现废水的达标排放。比较两者操作简便性及投资等因素，选择混凝沉淀作为深度处理方法。新建一辐流式沉淀池，设计最大流量为100m3/h，沉淀池表面负荷1.0m3/（m2•h），直径12m，有效水深2m，有效容积200m3。

4工程改造后处理效果

工程完成调试投入试运行后运行效果如表1所示。阻燃布生产废水总磷含量为550mg/L，COD为2900mg/L，经改造后的二级芬顿氧化工艺出水总磷25mg/L，去除率95.5%，COD可降至400mg/L，去除率86.2%。改造后含PVA退浆废水预处理可使COD从17600mg/L降至11000mg/L，去除率37.5%。深度处理可使COD和TP分别降低约60.5%、58.3%，二沉池出水COD为380mg/L，总磷为1.8mg/L，经深度处理可使COD降至150mg/L，总磷降至0.75mg/L。

5技术可行性分析

该印染厂生产废水处理难点在于降低阻燃布生产废水中总磷污染物浓度，根据其生产实际情况及废水水质情况，本次改造一级芬顿处理充分利用了废水中残留的大量过氧化氢，只需添加酸、碱、硫酸亚铁，而酸和碱来自于周边企业生产的废酸、废碱，该项成本为零，二级芬顿处理时过氧化氢和硫酸亚铁的添加量均为1%。混凝+气浮一体化设备去除了含退浆废水中的一部分COD，降低了生化系统的污染负荷，有利于生化处理的稳定运行。深度处理单元利用混凝沉淀的处理方法，改造方案简单易行，实际操作简便，成本较低。

6结论

本工程实施以来，水质稳定达标排放。选择芬顿氧化处理阻燃布生产废水实际处理效果总磷去除率可达到95%。对含PVA退浆废水利用混凝沉淀预处理可降低约40%的COD，一定程度上提高其可生化性。深度处理单元利用聚合硫酸铁絮凝沉淀可以使排放达标。

参考文献：

[1]洪荷芳,徐家栋,胡奕.铁炭微电解-光催化氧化-生化处理有机磷废水[J].环境工程,2011,29(6):39-41.

[2]郭燕,黄坤晓,傅婉蓉,等.高有机磷废水处理工程设计研究[J].给水排水,2016,42(7):64-67.

[3]段文杰,田振邦,赵可江,等.高级氧化工艺处理阻燃布生产洗布废水的研究[J].工业水处理,2019,39(2):42-46.

[4]谌纯,黎欢,吕利娟.高磷有机印染废水处理工程实例[J].水处理技术,2019,45(8):133-136.

[5]崔俊峰,段文杰,王俊,等.微电解-芬顿法用于PROBAN阻燃布废水除磷[J].河南科学,2019,37(2):203-206.

[6]唐丽娟,陈小光,黄丹平,等.基于淀粉共基质厌氧生物处理PVA废水[J].水处理技术,2019,45(10):125-129.

[7]钱李敏,刘振鸿,朱贻鸣,等.超声波协同Fenton氧化降解PVA及其动力学分析[J].工业水处理,2019,39(9):62-66.

[8]刘智颖,汪小军,袁延磊,等.一体化O3-BAF处理PVA印染模拟废水实验研究[J].水处理技术,2014,40(9):112-115.

[9]景江,肖秀蝉,周筝,等.印染废水深度处理技术研究进展[J].印染助剂,2018,35(6):8-12.

作者：崔俊峰 王俊 段文杰 李宾宾 田振邦 赵亮单位： 河南省科学院化学研究所有限公司