電絮凝AO工藝處理印染廢水研究

　　江蘇某印染公司生產廢水中含有大量染料成分、中間體、未反應的原料以及無機鹽類。該公司是根據訂單量需求的不同無規律安排生產，印染廢水水質水量波動大。化學纖維、新型染料和助染劑的大量使用更加大了印染廢水的處理難度。由于上述種種原因，采用常規的混凝沉淀-水解酸化-缺氧-好氧工藝出水很難保證穩定達標排放。本文介紹采用高壓脈沖電絮凝-AO工藝處理該類廢水的工程實例，該工程已經平穩運行兩年多系統性能良好。

　　1 工程基本情況

　　該工程廢水主要來自印染車間生產產生的工業廢水，日排放廢水量約為2400m3/d。廢水的水質復雜，根據其污染物的由來可分為兩類：一是自生夾帶，源于纖維原料；另一種是用于加工的漿料，染料，油劑和化學助劑。出水水質符合《紡織染整工業水污染物排放標準》（GB4287-2012）表1的間接排放標準。設計具體進、出水水質見表1。

表1 設計進、出水水質表

　　2 處理工藝

　　2.1 工藝流程

　　目前，處理包括印刷廢水在內的各種難處理有機廢水的主要方法是：生物法、氧化法和電化學法等等。其中物化法常見較多的以化學絮凝、萃取、吸附及膜分離等方法為主，而生物法中比較常見且常用的是厭氧-好氧發酵、固定化生物催化等工藝技術。繼而之后是氧化法，其作為處理方法之一，多是高級氧化技術。最后就是電化學法，常用超聲電化學、鐵碳微電解、電絮凝等[1]。

　　高壓脈沖電凝技術利用電化學原理，主要電極以鋁、鐵和其他合金金屬為準，通過施加脈沖高壓將電能轉化為化學進而產生金屬陽離子絮凝劑，轉化為電化學反應。而以金屬陽離子絮凝劑的產生需要犧牲陽極金屬電極為代價，進而將污染物通過凝聚、浮除、還原和氧化分解，從而實現凈化水的技術。它主要功能為四個：電解氧化，電解還原，電解絮凝和電解氣浮。它的四大輔助功能為：滅菌、脫色、除臭、除鹽。

　　對高濃度，生化降解難度高的有機物群，高壓脈沖電絮凝技術去除效果顯著。原因在于電絮凝技術利用高效的電解絮凝產生高反應性、高活性絮凝基團，這種物質對不溶性高分子有機物具有良好的去除效果。同時，結合電氣浮法和電氧化法，可以進一步提高有機物的去除率。特別是對于難于生物降解的有機物，可以通過強氧化作用切斷化學鍵，以提高有機物的生物降解性，并結合生化處理，可以達到完全降解COD的目的。電凝技術的目標是去除COD，根據不同的水質條件，去除率一般為60-80％。針對本工程廢水的特點結合結合現場實際情況，確認本項目處理工藝為：高壓脈沖電絮凝+缺氧+好氧池。經工程實踐，最終出水COD去除率≥90%、氨氮去除率≥90%、色度去除率≥96%。本工程處理工藝如下圖1所示。

　　2.2 主要設計說明及工藝參數

　　（1）調節池

　　該公司印染廢水間歇排放且水質水量波動大，因此設置調節池用以調節水量及均衡水質。調節池外形尺寸20×10×5m，水力停留時間9h。調節池內安裝穿孔曝氣管，利用壓縮空氣對池內廢水進行攪拌使水質更均勻，也能把廢水中的部分有機物氧化有利于后續處理。

　　（2）高壓脈沖電絮凝

　　印染廢水經曝氣調節后用提升泵提升至高壓脈沖電絮凝池。在高壓脈沖電源作用下廢水中的污染因子發生氧化還原反應，并在鐵、鋁等絮體的作用下聚凝沉淀或氣浮，從而達到去除COD、NH3-N、色度等污染物的目的。高壓脈沖電絮凝池設計為3組，每組4.8×3.3×2.8m，水力停留時間1h，工作電壓0-400V內可調，電流0-10A，主極板材質為石墨，次極板材質為合金材料。

　　（3）缺氧池

　　在缺氧池中廢水中的有機物被用作碳源，并與回流的泥水混合進行缺氧反硝化反應。在厭氧微生物的作用下，混合廢水中的有機氮被分解成氨氮，有機碳源被用作電子給體，亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮被轉化為氮，以 NXOY釋放到大氣中，達到脫氮的目的。缺氧池尺寸20×11×5m，水力停留時間10h。缺氧池采用推流式結構，池內設組合填料和推流攪拌器加強污泥與廢水的傳質作用，實現良好的水利條件和反應條件，提高脫氮效率。

　　（4）好氧池

　　好氧池采用接觸氧化法，在需氧曝氣槽中提供填料作為生物膜的載體。經過處理的廢水被氧化后以一定的流速與生物膜接觸，填料對空氣具有二次切割作用，可以大大提高空氣中氧氣的利用率，降低能耗。生物膜用于通過懸浮的活性污泥的作用降解水中的COD。接觸氧化池尺寸20×16×5m，采用推流式設計，水力停留時間14h。好氧曝氣池內設穿孔曝氣頭，池內溶解氧濃度控制在3-4mg/L。

　　（5）二沉池

　　二沉池能實現泥水分離，上清液外排，濃縮的污泥用泵回流到水解酸化池。接觸氧化池尺寸20×4×5m，水力停留時間3.5h。

　　3 處理效果及運行費用

　　本項目2017年4-6進行調試，同年7月開始運行。兩年多來一直運行狀況良好，處理效果達到設計要求。進、出水主要監測結果見表2。廢水經系統處理后COD去除率≥90%、氨氮去除率≥90%、色度去除率≥96%。

表2 實際運行進、出水水質表

　　本項目總投資約500萬元，直接運行費用約3.1元/m3，其中電費1.65元/m3、藥劑費1.17元/m3、人工費0.28元/m3。

　　4 工程運行經驗

　　在電絮凝過程中，廢水中的pH值一般會升高，pH值過高對氧化還原反應及電絮凝效果都產生不好影響，還有可能導致出水COD濃度升高。因此，需在高壓脈沖電絮凝控制系統上增加pH在線監測裝置。

　　在電絮凝過程中應嚴格控制停留時間和電流密度。工程實踐表明適當增長停留時間和增大電流密度出水中COD、色度、氨氮去除率都有提高；過長的停留時間和過大的電流密度出水中COD、色度、氨氮去除率都有不同程度下降，同時廢水的pH值也會提高。

　　AO系統運行中為保持污染物高效去除，應盡量保證進水COD、色度、氨氮濃度波動小。系統具有良好的耐負荷沖擊性，一旦受到高負荷沖擊，對處于填料表面的微生物影響相對較大，內部生長的生物細菌很快就能恢復生物活性；如果進水中氨氮的濃度超過標準，則可以向系統中添加適量的無機碳源，以保持菌種的活性。系統調節堿度最好選擇投加碳酸鈉溶液，其調節過程中對微生物活性影響小且可提供硝化反應所需的無機碳源。