印染廢水因色度大、堿度大、成分復(fù)雜、難于生化處理，一直是水處理行業(yè)面臨的重大課題。據(jù)不*統(tǒng)計(jì)，目前我國每年印染廢水的排放總量大約在3×106~4×106 m3/d〔1, 2〕。印染行業(yè)排放的廢水不但水量巨大，而且其中含有大量的酸堿物質(zhì)、各類染料、表面活性劑、印染助劑等，使用單一的處理工藝很難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)〔3, 4, 5〕。

江蘇某工業(yè)園污水處理廠地處太湖流域，主要接納園區(qū)內(nèi)各種企業(yè)排放的綜合工業(yè)廢水。該廠由于原有工藝較為單一，處理設(shè)施年久失修，已不能滿足當(dāng)前企業(yè)發(fā)展和排放標(biāo)準(zhǔn)的需求，需要對其進(jìn)行升級改造，以滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)。針對原有的處理工藝，對其進(jìn)行了升級改造前的中試研究。

1 水質(zhì)水量及排放標(biāo)準(zhǔn)
 
江蘇某工業(yè)園處理廠自1992 年建成至今，已完成兩次擴(kuò)建。目前處理能力為40 000 m3/d。其中印染廢水占80%~85%，其余為食品、塑膠和化工廢水等，工藝出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級B 標(biāo)準(zhǔn)，污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)如表 1 所示。

2 中試研究
 
為考察改造后工藝的可行性，為污水廠升級改造獲取運(yùn)行和設(shè)計(jì)參數(shù)，特建立中試系統(tǒng)，中試規(guī)模為24 m3/d，進(jìn)水采用污水廠綜合印染廢水。

2.1 工藝流程的確定
 
該污水處理廠原主體工藝為A2/O 法。此工藝雖操作簡單、運(yùn)行成本低，但由于進(jìn)水中印染廢水所占比重較大，廢水的可生化性不好，導(dǎo)致直接采用A2/O 工藝時(shí)，出水中的COD、色度、TP 指標(biāo)難以滿足現(xiàn)行法規(guī)的要求。另外，由于印染廢水中COD 主要來源于各種印染助劑、蠟質(zhì)、果膠、纖維素、半纖維素等，而色度主要來源于各種染料，這些污染物大多屬難降解物，B/C 較低。而水解酸化可以降解大分子、提高B/C，并增加廢水的可生化性，提高后續(xù)好氧生化的處理效果。盡管水解酸化占地面積和初次投資較高，但其運(yùn)行費(fèi)用幾乎為零，而且也是污泥減量、脫色較經(jīng)濟(jì)的方法〔6〕。

因此，筆者改建工程選擇處理工藝時(shí)，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)及水量變化的實(shí)際情況，在保留預(yù)處理（混凝沉淀）及核心工藝A2/O 的基礎(chǔ)上，增加了厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）水解酸化和曝氣生物濾池，改造后的處理流程如圖 1 所示。中試工藝采用圖 1 所示主體工藝，主要研究厭氧水解、A2/O 以及后續(xù)曝氣生物濾池對原水中COD、BOD5、TN、TP 及色度的處理效果（實(shí)線代表污水流程；虛線代表污泥流程）。

圖 1 改造后的工藝流程 

2.2 中試工藝參數(shù)設(shè)計(jì)
 
（1）混凝沉淀。前置的混凝沉淀主要用于固液分離、去除部分色度和有機(jī)物。以PAC 為混凝劑投加到混凝池中，投加量為0.05~0.10 g/L，采用機(jī)械攪拌快速混合。混凝和沉淀有效容積分別為0.36 m3 和2.0 m3，pH 控制在10.0~11.0。出水進(jìn)入后續(xù)ABR 水解池。

（2）水解酸化。由于印染廢水中含有大量的活性染料、漿料、表面活性劑、印染助劑等，這些物質(zhì)屬于難以生物降解的大分子有機(jī)物質(zhì)。為了提高廢水的可生化性，并為后續(xù)二級處理創(chuàng)造有利條件，特采用ABR 作為水解酸化工藝。在ABR 水解池中*的厭氧環(huán)境下，這些大分子的有機(jī)物質(zhì)通過水解酸化過程，被轉(zhuǎn)化成易于生物降解的小分子，同時(shí)提高廢水的可生化性。ABR 水解池外形尺寸為4.5 m×2.5 m×1.5 m，有效容積為12 m3。分為6 格，前面5 格為水解反應(yīng)室，zui后1 格起沉淀作用。在每個(gè)上向流室進(jìn)水口的下部設(shè)置一個(gè)45°的導(dǎo)流板。反應(yīng)器中添加組合填料（D 150 mm，江蘇宜興晨翔環(huán)保設(shè)備廠），添加量為前5 格總?cè)莘e的70%。

（3）A2/O 工藝。主要用來去除廢水中的有機(jī)物，同時(shí)利用厭氧+缺氧+好氧的特殊環(huán)境，脫除廢水中的氨氮和部分磷?？傆行莘e為33 m3。厭氧、缺氧、好氧這3 個(gè)區(qū)的水力停留時(shí)間分別為8、10、15 h。好氧區(qū)添加部分組合填料（D 150 mm，江蘇宜興晨翔環(huán)保設(shè)備廠），添加量為好氧區(qū)總?cè)莘e的70%。

（4）曝氣生物濾池。曝氣生物濾池作為zui后一道新增的設(shè)施，其目的主要是對生化處理后的廢水作進(jìn)一步深度凈化，以脫除廢水中殘余的有機(jī)物、色度和部分懸浮物SS。反應(yīng)器高3.8 m，內(nèi)徑0.9 m，2 座，有效容積為4.1 m3，水力停留時(shí)間為4.1 h。填料采用生物陶粒（3~5 mm，江西省萍鄉(xiāng)市科順濾料有限公司），濾料高3.2 m。進(jìn)水方式為上流式，曝氣方式采用管道開孔曝氣，氣水比為3∶1。

3 結(jié)果與討論
 
中試時(shí)間為6 個(gè)月，采用混凝沉淀、ABR 水解酸化、A2/O 生物處理和曝氣生物濾池組合工藝，下圖所列數(shù)據(jù)均為中試后期穩(wěn)定階段的采樣數(shù)值。

3.1 ABR 厭氧水解
 
ABR 水解池進(jìn)水來自前置混凝沉淀的出水，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，前置混凝沉淀出水中的色度、有機(jī)物含量等大幅下降，其對有機(jī)物和色度的去除率分別為32%和56%左右。出水進(jìn)入ABR 水解池初始平均COD、BOD5分別為473.69、89.13 mg/L，水解池進(jìn)水平均色度為217 倍時(shí)，ABR 水解酸化對COD、BOD5、色度的去除效果如圖 2 所示。

ABR 厭氧水解對廢水可生化性的影響如圖 3所示。

圖 2 ABR 水解酸化對COD、BOD5、色度的去除效果  

圖 3 ABR 厭氧水解對廢水可生化性的影響 

由圖 2、圖 3 可見，ABR 水解池對COD 的去除率大約為23.6%，經(jīng)過ABR 酸化后，出水平均COD為361.66 mg/L。出水平均BOD5為110.34 mg/L，出水BOD5不降反升。這說明一部分難于生物降解的大分子有機(jī)物在ABR 反應(yīng)器內(nèi)，通過水解酸化過程被轉(zhuǎn)化成易于生物降解的小分子有機(jī)物，從而導(dǎo)致出水BOD5升高。這一點(diǎn)從圖 3 中B/C 可以反映出來。綜合廢水經(jīng)過ABR 水解酸化后，B/C 由進(jìn)水的0.19增加到0.31，提高了63.2%，廢水的可生化性明顯提高，這說明ABR 水解酸化對提高印染廢水的可生化性是有明顯幫助的。

ABR 水解池進(jìn)水平均TP 為9.2 mg/L，出水平均TP 分別為7.2 mg/L。結(jié)果表明：ABR 水解酸化對廢水中TP 的去除效果不明顯。

對于色度指標(biāo)，由于水解池進(jìn)水色度變化幅度較大，水解池出水色度隨進(jìn)水色度的變化而相應(yīng)發(fā)生變化。中試表明，當(dāng)水解池進(jìn)水平均色度為217倍時(shí)，出水平均色度為86 倍，水解池對色度去除率較高，平均去除率為60.4%。對ABR 各反應(yīng)室的ORP 值進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)，沿水流方向氧化還原電位逐漸降低，從*格的-55.5 mV 逐漸下降到-80.4mV。在該區(qū)段內(nèi)，水解酸化池內(nèi)反應(yīng)條件良好，而這則非常有利于水解酸化過程的進(jìn)行。

3.2 A2/O 生化段
 
污水經(jīng)過預(yù)處理段后，進(jìn)入A2/O 池的厭氧段。在厭氧條件下，聚磷菌將體內(nèi)的有機(jī)磷轉(zhuǎn)化成無機(jī)磷釋放掉。厭氧段出水自流進(jìn)入A2/O 池缺氧段后，進(jìn)行反硝化脫氮過程。在該工序中，反硝化菌對硝態(tài)氮進(jìn)行反硝化的同時(shí)，廢水中有機(jī)物作為碳源被消耗掉，導(dǎo)致出水BOD5和COD 有所降低。缺氧段出水進(jìn)入好氧段后進(jìn)行硝化和脫碳過程。出于除磷的需要，一部分好氧段出水作為硝化液回流到厭氧池?；亓鞅葹?00%。

生化段對COD 的去除效果（以二沉池出水為準(zhǔn)）以及生化段內(nèi)平均MLSS 變化情況如圖 4 所示。

圖 4 A2/O 段有機(jī)物去除率及MLSS 變化 

由圖 4 可見，整個(gè)中試實(shí)驗(yàn)中，A2/O 段對綜合印染廢水中的有機(jī)物具有較高的去除效率，當(dāng)進(jìn)水平均COD 為361.7 mg/L 時(shí)，二沉池出水平均COD為90.1 mg/L，COD 去除率達(dá)到75%左右。在中試初期，受污水廠進(jìn)水水質(zhì)影響，進(jìn)水COD 變化幅度大，二沉池出水COD 隨運(yùn)行時(shí)間緩慢降低。中試后期，進(jìn)水COD 變化趨于穩(wěn)定，二沉池出水水質(zhì)也相對穩(wěn)定。同時(shí)，生化段顯示了良好的耐低負(fù)荷污染物沖擊的能力，當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)隨時(shí)間波動(dòng)較大時(shí)，活性污泥并沒有出現(xiàn)明顯的老化現(xiàn)象，二沉池出水也沒有受到太大影響。

MLSS 對二沉池出水COD 有一定影響。當(dāng)MLSS 為3 000 mg/L 以下時(shí)，二沉池出水COD 隨著MLSS 的升高而降低。當(dāng)MLSS 為3 000~3 400 mg/L時(shí)，二沉池出水COD 趨于穩(wěn)定，此時(shí)二沉池出水效果。當(dāng)MLSS 高于3 400 mg/L 時(shí)，A2/O 段對綜合印染廢水中有機(jī)物的去除率呈下降趨勢。

A2/O 對綜合印染廢水中的TN 和TP 去除效果如圖 5 所示。

圖 5 A2/O 段對TN 和TP 的去除效果 

由圖 5 可見，此段，進(jìn)水平均TN、TP 分別為19.76、7.23 mg/L，出水平均TN、TP 分別為14.51、1.45 mg/L。A2/O 段對TN 的去除率不高，平均去除效率僅為33.0%。不過由于進(jìn)水TN 本身不高，二沉池出水TN 保持在20 mg/L 以下，已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。對于廢水中的TP，A2/O 對綜合印染廢水中的TP 具有較好的去除效果，盡管進(jìn)水TP 在4.52~7.37 mg/L之間波動(dòng)較大，二沉池出水TP 卻始終比較穩(wěn)定，平均值僅為1.5 mg/L。

3.3 曝氣生物濾池
 
通過中試研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)氣水比為3∶1、水力負(fù)荷為0.64~0.95 m3/（m2·h）、溫度為23~28 ℃、pH 控制在7.6~8.3 之間時(shí)，曝氣生物濾池對污染物的去除效率zui大。曝氣生物濾池對有機(jī)物、色度、TP 去除效果如圖 6 所示。

圖 6 曝氣生物濾池對有機(jī)物、色度、TP 去除效果 

由圖 6 可見，曝氣生物濾池對有機(jī)物的去除效果較好，COD 平均去除率保持在50%以上，出水平均BOD5和COD 分別在18、45 mg/L 以下，達(dá)到了中試目的。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，曝氣生物濾池進(jìn)水TP 變化較大，在1.04~2.17 mg/L 范圍波動(dòng)，然而出水TP 卻相對穩(wěn)定，始終保持在0.7 mg/L 以下。當(dāng)進(jìn)水平均色度在55 倍時(shí)，曝氣生物濾池對綜合印染廢水的色度具有較好的去除效率，出水色度始終保持在30 倍以下，去除效果理想。

4 結(jié)論
 
（1）對于廢水可生化性較差的綜合印染廢水，采用混凝沉淀—ABR 水解酸化能顯著降低后續(xù)生化工序的負(fù)荷，并提高廢水的可生化性，有利于后續(xù)生物處理過程的進(jìn)行。

（2）混凝沉淀—ABR 水解酸化—A2/O—曝氣生物濾池工藝對綜合印染廢水具有較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力和較好的處理效果。在中試后期，COD、色度平均去除率分別達(dá)93%、94%，出水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級B 標(biāo)準(zhǔn)。

（3）結(jié)合中試研究，應(yīng)在用地面積盡量少而常規(guī)工藝需要全面升級時(shí)，考慮物化生化多方法聯(lián)合，利用組合工藝來進(jìn)行升級改造，如將混凝沉淀、厭氧水解預(yù)處理與A2/O 法、曝氣生物濾池處理相聯(lián)合，可以大大提高綜合印染廢水處理后的出水水質(zhì)。