印染废水生化脱氮及深度处理试验研究

文_仇鑫耀 上海心缘环境工程有限公司

纺织印染废水是工业废水中的一个大类，据不完全统计，国内印染企业每天排放废水量达400万t。废水中含有印染生产过程中使用的浆料、油剂、染料和化学助剂等，废水具有COD高、色度高、pH值高的特点。对于一些含有印花工艺的机织印染企业，在生产过程中又添加尿素等原料，加上使用偶氮类染料，因此废水中的总氮含量高，处理难度更大。国家针对印染行业制定了相关的行业标准《印染行业“新建企业水污染排放浓度限值”》（GB4287-2012中表2指标）。但随着环保形势的日益严峻，各地方政府出台了更严格的地方标准，因此对印染废水的处理要求也更加高。

1 废水水质分析

试验废水取自于某印染企业，具有代表性，废水的水质情况如表1所示。

表1 印染废水水质分析

废水具有COD高、TKN高、pH值高等特点，TKN/NH3-N=8.45，C/TKN=7.6。

2 试验内容

2.1 生化试验

2.1.1 试验方法

生化试验装置采用简易SBR反应器，反应器有效容积1000mL，生化接入菌种取自印染企业好氧生化池，污泥指数F=MLVSS/MLSS=0.75，污泥活性好，接种活性污泥约8.5g。

试验运行参数如表2所示。

表2 生化运行参数

废水进入生化装置前，进行pH调整。

生化进水每12h换水一次，换水体积为200mL。系统内COD负荷为0.38kg/m3/d，TKN负荷分别与0.05kg/m3/d，生化实验连续运行35d。

2.1.2 试验结果与讨论

出水COD、氨氮、总氮浓度数据如图1、图2、图3所示。

图1 生化出水COD浓度变化曲线

图2 生化出水NH3-N浓度变化曲线

图3 生化出水TKN浓度变化曲线

从图1可以看出，在装置运行的前4d，出水COD呈上升趋势，运行8d后开始出现下降，第21d开始，一直保持在170 mg/L左右，在31d以后进一步下降并稳定在160mg/L左右，COD去除率达83.15%。

从图2可以看出，在装置运行的前10d，出水NH3-N在5～9 mg/L之间，相对平稳。第11d有明显的上升达到52mg/L，然后又趋于平稳在40～50 mg/L之间，第16d开始有明显下降，第18d开始趋于平稳，出水NH3-N一直稳定2～3.5 mg/L之间，NH3-N去除率最高达86.48%。

从图3可以看出，在装置运行的1～5d，出水TKN在25～40 mg/L之间，第6～10d出水TKN在50～60mg/L之间，第11～15d出水TKN在88～97mg/L之间，从第16d开始出水TKN开始下降，第19天开始趋于平稳，出水TKN基本稳定30～40mg/L之间，TKN去除率最高达76%。

另外，在生化试验过程中对出水的碱度进行测试，碱度最低值为320mg/L，说明废水中的碱度完全能满足反硝化脱氮生化反应的需要。

数据表明COD、NH3-N均达到理想，但TKN仍有30mg/L,将生化出水再分别投加葡萄糖0.05g/L、0.1g/L、0.15g/L，作为补充碳源。

在装置运行的6d后，出水TKN均能降到10mg/L以下，但降解的深度与葡萄糖投加的量有一定的关系，葡萄糖投加0.05g/L（C/TKN=1.43），出水TKN稳定在8～10 mg/L之间，而葡萄糖投加量为0.1g/L（C/TKN=2.86）及0.15g/L（C/TKN=4.28）时，出水TKN稳定在3～5mg/L之间，基本降解彻底，残有的TKN分析认为是微生物自分解的代谢产物，总TKN的去除率高达97.6%。

从废水的生化试验来看，无论是COD、NH3-N及投加葡萄糖作为外部碳源生化后的TKN均达到了理想的效果。

另外，SBR反应器内污泥的菌胶团好，水质清澈，沉降性好，说明对该印染废水，生化处理的方法有效可行。

2.2 Fenton试验

经生化处理后的废水NH3-N及TKN能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）表1一级A标准，但COD还无法达到《印染行业“新建企业水污染排放浓度限值”》（GB4287-2012中表2指标），较一级A标准中的50mg/L，相差更大，且生化出水呈桃红色，色度也需要进一步的去除。

为进一步提供出水水质，提升处理深度，需要对生化出水进行进一步的物化处理。物化处理采用Fenton工艺，由于Fenton反应过程中使Fe2+反应生产Fe3+，Fe3+与PAM结合能产生很好的混凝效果，因此在此反应过程中投加阳离子PAM，以提高处理效果。

2.2.1 试验方法

向500mL烧杯中加入300mL生化出水，并同时滴加FeSO4·7H2O 溶液与H2O2，使烧杯内的FeSO4·7H2O与H2O2浓度分别为1.6g/L与0.75g/L（以30% H2O2计）。

后将pH分别调节至4.0、4.5、5.0，缓慢搅拌反应45min。加入4.0mL阳离子PAM（浓度：200mg/L），继续反应30min。静置沉降，取上清液测COD。

2.2.2 试验结果与讨论

经芬顿处理试验结果见表3。

表3 生化出水芬顿反应前后COD数据

从表3可以看出，不同的药剂投加量对废水的COD去除效果有不同的影响，对色度的去除也带来一定的影响，不是药剂量大就一定效果好，且不同的pH值对反应也有影响。

试验过程中，絮凝反应后产生的絮体都较大，沉降性能好，水质清澈。从试验结果来看，反应pH以4.5为佳，沉降后，上清液COD≤50 mg/L,水质清澈无色透明，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）表1一级A标准，优于相关行业标准。

3 结语

印染废水通过生化处理能有效去除COD及NH3-N，但对TKN的去除，需要投加一定量的外部碳源，在投加量达到一定量时，即C/TKN比例大于2.8时，出水的TKN浓度降至5mg/L以下，去除率达97.6%。

生化出水经芬顿氧化深度处理后，出水清澈无色透明，COD能降至50mg/L以下。

采用“生化+Fenton反应”工艺，处理该类印染废水，COD总去除率达95.26%，氨氮去除率达86.48%，TKN去除率达97.6%，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）表1一级A标准。