复合絮凝剂与活性砂滤池协同深度处理印染废水研究及应用

董倩倩，刘振法，王纪代，何乾妹

(1.高阳县污水处理厂，河北保定 071500；2. 河北省科学院能源研究所，河北石家庄 050081)

复合絮凝剂与活性砂滤池协同深度处理印染废水研究及应用

董倩倩1，刘振法2，王纪代1，何乾妹1

(1.高阳县污水处理厂，河北保定 071500；2. 河北省科学院能源研究所，河北石家庄 050081)

采用复合絮凝剂和活性砂滤池协同处理印染废水，研究了复合絮凝剂对浊度、COD(化学需氧量)和TP(总磷)的去除性能，在实际运行系统中考察了复合絮凝剂和活性砂滤池协同处理后的出水水质情况。结果表明：活性砂滤池在平均处理水量为3 500 m3/h情况下，当复合絮凝剂投加量为ρ(PAC)=50 mg/L，ρ(FeCl3)=10.0 mg/L，ρ(APAM)=1.0 mg/L时，出水水质指标浊度、COD和TP的平均去除率分别达到了56.6%，45.3%，59.4%，出水水质各项指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。

活性砂滤池；复合絮凝剂；印染废水；总磷；COD

近年来，为了使污水处理厂的出水水质达标排放，通常采用曝气生物滤池、活性炭吸附、活性砂滤池等深度处理工艺[1-3]。活性砂过滤技术集混凝、沉淀及过滤于一体，过滤连续运行，无需反冲洗，系统运行及维护费用低等优势，在污水深度处理工艺中占有越来越重要的地位[4-5]。活性砂过滤器基于逆流原理，进水逆流向上通过砂床，过滤液在过滤器顶部聚集，经溢流口流出。过滤器底部被污染的滤料通过空气提升泵被提升到过滤器顶部的洗砂器，通过紊流作用使污染物从活性砂中分离出来，杂质通过清洗水出口排出，净砂利用自重返回砂床从而实现连续过滤[2-6]。

经二级生化处理的印染废水，其水质变化较大，不易处理且难达到一级A标准[7-10]。本文将絮凝剂聚合氯化铝(PAC)、氯化铁(FeCl3)与阴离子型高分子絮凝剂聚丙烯酰胺(APAM)复配，然后将复合絮凝剂和活性砂滤池相结合，对经二级生化处理的印染废水进行联合处理，研究了复合絮凝剂的最佳投加量，考察了复合絮凝剂和活性砂滤池联合深度处理印染废水的出水水质情况。

1 实验部分

1.1实验仪器与试剂

仪器：JJ-4六联电动搅拌器，常州国华电器有限公司提供；5B-3C型COD快速测定仪，兰州连华环保科技有限公司提供；HACH2100Q型浊度仪，HACH公司提供；TU-1900型紫外可见分光光度计，北京普析通用仪器有限公司提供；PHS-3E型pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司提供。

试剂：固体聚合氯化铝(PAC)，质量分数为22%(以A12O3计)，巩义市宇顺净水化工有限公司生产；液体FeCl3，质量分数为35%；固体阴离子型聚丙烯酰胺(APAM)，水解度为20%，极限粘数为9.67 dL/g，保定市宏远化工有限公司提供。

1.2实验方法

1.2.1 混凝实验方法

混凝实验采用六联电动搅拌器。设置参数如下：以380 r/min快速转动2 min；以100 r/min慢速转动5 min，静沉40 min。笔者首先进行了复合混凝剂投加量的混凝实验，通过大量实验，确定PAC与FeCl3质量比为5∶1。此外，考虑运行成本及实际情况，固定APAM的用量为1.0 mg/L(质量浓度，下同)。

1.2.2 工程性实验方法

高阳县境内印染废水直排到高阳县污水处理厂二期工程进行集中处理，污水处理厂二期工程结合印染废水水质情况，采用混凝沉淀—水解酸化—BIOLAK曝气池工艺进行二级生化处理，再经活性砂滤池和复合絮凝剂进行深度处理，经二级生化处理的印染废水汇集到集水井，在活性砂滤池提升泵站处投加复合絮凝剂，然后经配水渠进入活性砂滤池过滤。活性砂滤池处理工艺流程如图1所示。

图1 活性砂滤池处理工艺流程Fig.1 Schematic diagram of treatment process for active sand filter

活性砂滤池设计处理能力为1×105m3/d，规格为31.4 m×25.36 m×6.06 m，池内安装96台SD6000Cn型动态流砂过滤器，布置成12个过滤单元，单台过滤面积为6 m2，砂床高度为2 000 mm，平均过滤速度为7.23 m3/(m2·h)，反洗水量比例为8%，清洗后滤砂下沉速度为7 mm/min，滤料为天然石英砂，粒径范围为1.2～2.0 mm。

1.3实验用水水质

活性砂滤池进水为经二级生化处理后的印染废水，由于印染水质变化较大，造成经生化段处理后的水质较不稳定，如表1所示。

表1 实验用水水质

注：除pH值无单位、浊度单位为NTU外，其他项目单位均为mg/L。

2 结果与讨论

2.1混凝实验

固定PAC与FeCl3质量比为5∶1，APAM投加量为1.0 mg/L，分别选择PAC不同投加量(质量浓度，下同)时，考察了复合絮凝剂对化学需氧量(COD)、浊度和总磷(TP)的去除效果，结果如图2所示。

图2 不同PAC投加量下复合絮凝剂的絮凝效果Fig.2 Flocculation efficiency of the composite flocculants at different dose of PAC

由图2可知，随着PAC投加量的增加，絮凝剂复配和单独使用时，对浊度、COD和TP的去除率都有逐渐升高的趋势，当达到最大值时，继续增加投加药量，各指标的去除率增加缓慢并趋于平缓，由此可知，复合絮凝剂中PAC的最佳投加药量为50 mg/L，浊度由原来的4.85 NTU降低到2.29 NTU，去除率为52.8%；COD由原来的73.6 mg/L降低到48.6 mg/L，去除率为33.9%，TP由原来的0.872 mg/L降低到0.438 mg/L，去除率为49.8%；浊度、COD和TP的去除率明显高于单独加入PAC时各指标的去除率，原因是经二级生化处理的印染废水中的悬浮物粒径较小且均匀[2]，单独加入PAC絮凝剂后，絮凝反应较慢，产生的矾花粒径较小、松散；当加入复合絮凝剂后，由于APAM助凝作用，促进了絮体的形成，产生的矾花大且紧密。

2.2工程性实验

活性砂滤池在平均处理水量为3 500 m3/h的情况下，当在复合絮凝剂投加量为ρ(PAC)=50 mg/L，ρ(FeCl3)=10.0 mg/L，ρ(APAM)=1.0 mg/L时，连续运行4 d，考察了系统的处理效果，实验结果见图3—图5。

2.2.1 系统对浊度的去除效果

图3 系统对浊度的去除效果Fig.3 Removal rate of turbidity by the system

由图3可知，活性砂滤池进水浊度范围为4.64～5.38 NTU，出水浊度范围为2.02～2.36 NTU，去除率为54.3%～58.9%，平均去除率为56.6%，系统对浊度的去除率高于混凝实验中对浊度的去除率为52.8%，说明了复合絮凝剂和活性砂过滤起到协同作用。

2.2.2 系统对COD的去除效果

图4 系统对COD的去除效果Fig.4 Removal rate of COD by the system

由图4可知，活性砂滤池的进水COD范围为69.4～81.6 mg/L，出水COD范围为37.8～44.4 mg/L，符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准中ρ(COD)≤50 mg/L的规定；系统对COD去除率范围为41.5%～46.7%，平均去除率为45.3%，系统对COD去除率明显高于混凝实验中对COD的去除率32.0%，说明了复合絮凝剂和活性砂滤池起到协同作用。

2.2.3 系统对TP的去除效果

图5 系统对TP的去除效果Fig.5 Removal rate of TP by the system

由图5可知，活性砂滤池进水TP浓度范围为0.734～0.916 mg/L，出水TP浓度范围为0.304～0.380 mg/L，符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准中ρ(TP)≤0.5 mg/L的规定，对TP的去除率范围为56.8%～61.5%，平均去除率为59.4%，高于混凝实验中对TP的去除率为49.8%，说明了复合絮凝剂和活性砂过滤起到协同作用。

3 药剂成本

固体PAC的用量为0.05 kg/t，单价为1 350 元/t，处理成本为0.067 5元/m3，液体FeCl3用量0.01 kg/t，单价为850元/t，处理成本为0.008 5元/m3，APAM用量为0.001 0 kg/t，价格为10 000元/t，处理成本为0.01元/m3，药剂费合计为0.086元/m3。

4 结 论

在活性砂滤池平均处理水量为3 500 m3/h的情况下，复合絮凝剂投加量为ρ(PAC)=50 mg/L，ρ(FeCl3)=10.0 mg/L，ρ(APAM)=1.0 mg/L时，复合絮凝剂和活性砂滤池协同处理经二级生化处理的印染废水，出水水质指标浊度、COD和TP的平均去除率分别为56.6%，45.3%，59.4%，出水水质各项指标均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。该方法废水处理成本低，效果好，推广应用前景广阔。

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[1] 王 阳．曝气生物滤池—化学沉淀—砂滤的中试应用[J]．山西建筑，2007, 33(18)：175-176． WANG Yang. Application of aeration biological filter-chemical precipitation-sand filter in pilot-plant[J]. Shanxi Architecture, 2007, 33(18): 175-176.

[2] 郑书盈，冯庆安，万 翔．活性砂滤池在市政污水处理厂的应用及运行管理[J]．中国给水排水，2012, 28(14)：102-105． ZHENG Shuying, FENG Qing′an, WAN Xiang. Application and operation management of active sand filter in municipal sewage treatment plant[J]. China Water & Wastewater, 2012, 28(14): 102-105.

[3] 张志扬，魏 铮，田泽祥，等．高密度沉淀-活性砂过滤工艺在钢铁工业废水处理中的应用[J]．城市环境与城市生态，2012, 3(3)：40-42． ZHANG Zhiyang, WEI Zheng, TIAN Zexiang, et al. Application of processes of high density sedimentation-active sand filtration in Iron and steel industrial wastewater treatment[J]. Urban Environment & Urban Ecology, 2012, 3(3): 40-42.

[4] 李秀芳，张庆芳，王志远，等．UBAF+砂滤工艺在城市污水回用中性能研究[J]．化学与生物工程，2006, 23(3)：48-50． LI Xiufang, ZHANG Qingfang, WANG Zhiyuan, et al. Study on reclamation of sewage by UBAF and sand filter[J]. Chemistry & Bioengineering, 2006, 23(3): 48-50.

[5] 梅从明，魏思宇，刘 锋．活性砂滤池在污水处理厂提标改造中的应用[J]．环境科技，2009, 22(4)：44-47． MEI Congming, WEI Siyu, LIU Feng. Application of new-style continuous sand-filter in reconstruct of wastewater treatment plant[J]. Environmental Science and Technology， 2009，22(4): 44-47.

[6] 李俊生．活性砂过滤器在城镇污水厂节能减排中的应用[J]．中国给水排水，2010, 26(1)：57-59． LI Junsheng. Application of active sand filter to energy-saving and emission reduction in municipal wastewater treatment plant[J]. China Water & Wastewater, 2010, 26(1): 57-59.

[7] 许永权. 钙钛矿型复合氧化物降解染料废水的性能研究[J]. 河北科技大学学报，2005,26(4):281-285. XU Yongquan. Study of perovskite type oxide degradation of textile wastewater[J]. Journal of Hebei University of Science and Technology， 2005,26(4):281-285.

[8] 吴 巍，张洪林. A/O-MBBR工艺处理制革废水的研究[J]. 河北科技大学学报，2010,31(3):274-277. WU Wei, ZHANG Honglin. A/O-MBBR process for treatment of tannery wastewater[J]. Journal of Hebei University of Science and Technology， 2010,31(3):274-277.

[9] VIEIRA R S，BEPPU M M.Mercury ion recovery using natural and crosslinked chitosan membranes[J]. Adsorption, 2005, 11(1): 731-736.

[10] BRUGNEROTTO J, LIZARDI J, GOYCOOLEA F M, et al. An infrared investigation in relation with chitin and chitosan characterization[J]. Polymer, 2001, 42(8): 3569-3580.

Research and application of synergistic advanced treatment of printing and dyeing wastewater by composite flocculants and active sand filter

DONG Qianqian1, LIU Zhenfa2, WANG Jidai1, HE Qianmei1

(1.Gaoyang Sewage Treatment Plant, Baoding Hebei 071500, China；2. Institute of Energy Resources, Hebei Academy of Sciences, Shijiazhuang Hebei 050081, China)

The combined process using active sand filter and composite flocculants was applied for advanced treatment of printing and dyeing wastewater. The removal effect of composite flocculants on turbidity, COD and TP, and the effluent quality after treated by the combined process in practical operation system were investigated. The results show that when the average treatment capacity of active sand filter is 3 500 m3/h and the dosages of PAC, FeCl3and APAM are 50 mg/L, 10.0 mg/L and 1.0 mg/L, the average removal rates of turbidity, COD and TP reach 56.6%, 45.3%, 59.4%, respectively. The various indexes of effluent water have achieved A standard of the first level in Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant (GB 18918-2002).

active sand filter; composite flocculants; printing and dyeing wastewater; TP; COD

1008-1534(2014)02-0129-04

2013-04-20;

2013-12-09

河北省自然科学基金(B2007000956)；河北省科技支撑计划项目(09213906D)

董倩倩(1984-)，女，河北保定人，硕士，主要从事工业节水及污水资源化工艺及技术方面的研究。

刘振法研究员。E-mail：lzf63@sohu.com

X703.1

A

10.7535/hbgykj.2014yx0211

责任编辑：王海云

董倩倩，刘振法，王纪代，等.复合絮凝剂与活性砂滤池协同深度处理印染废水研究及应用[J].河北工业科技，2014，31(2)：129-132.

DONG Qianqian, LIU Zhenfa, WANG Jidai, et al.Research and application of synergistic advanced treatment of printing and dyeing wastewater by composite flocculants and active sand filter[J].Hebei Journal of Industrial Science and Technology,2014,31(2):129-132.