预处理—生化—气浮工艺处理精制棉废水
0 引言
精制棉是以棉短绒为原料，用氢氧化钠溶液在高温高压作用下，经过蒸煮、次氯酸钠漂白、驱水、烘干等工序制得[1]。精制棉在生产过程中产生大量的废水，此废水呈碱性,COD 值高且含有部分较难生物降解的物质,色度高、成分复杂，属于难处理高浓度有机废水[2-3]。精制棉废水若不加处理直接排放，必会造成对环境的严重污染。
1 废水水质水量
某精制棉生产有限公司在生产过程中产生的大量废水呈红褐色，具有有机物含量高、可生化性差、pH 值高、色度高等特点，属于难生物降解的高浓有机废水[4]。该废水处理工程的设计处理流量为2 000m3/d,处理后出水应达到GB 8978—1996 《污水综合排放标准》中的二级排放标准。设计水质及排放标准见表1。
表1 进水水质及排放标准mg·L-1
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2 处理工艺
在本工程中，由于精制棉废水中含有大量的棉短绒杂质，属于木质素类物质，可生化性较差并且色度高，因此该污水处理采用“物化预处理- 生化处理- 深度物化处理”。工艺流程见图1。
车间废水由排水管道经格栅后进入集水池，格栅主要去除精制棉废水中粗大的悬浮物，保证水泵机组及后续处理工艺设施的正常运行。
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图1 废水处理工艺流程
废水由集水池自流到调节池，设计此池体是由于废水水质水量不稳定，其起到均衡水质水量的作用[5]。
潜水排污泵将废水由调节池提升至涡流反应器，此设备在很大程度上提高了絮凝效果[6]。设备内投加絮凝剂亚铁、聚铝，助凝剂聚丙烯酰胺，同时投加pH 值调节剂。出水进入初沉池，此处水流稳定，涡流反应池产生的大量絮体沉淀下来，对浊度、色度、悬浮物及有机污染物等有明显的去除效果[7]，出水进入水解酸化池。
在水解酸化池废水中的难降解的大分子有机物经过水解转化成单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油等易进行生物降解的有机物以及二氧化碳和氢等无机物，这些有机物产物又在产氢产乙酸菌的作用下转化成氢、二氧化碳和乙酸，从而使废水的可生化性和降解速度大幅度提高。
好氧池在曝气充氧的条件下，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成污泥状絮凝物，从而具有很强的吸附与氧化有机物的能力，将废水中有机污染物转化为简单的无机物形式。
二沉池起泥水分离的作用。使接触氧化池出水进行快速的泥水分离，剩余污泥进入浓缩池，部分污泥回流至好氧池。
二沉池出水进入气浮池，气浮池采用高效加压溶气气浮法，产生大量直径约40 μm 的细微气泡，气泡在粘附在被去除的微小污染物上，因粘合体密度小于水而上浮到水面形成浮渣，从而使废水中SS，COD 等污染物被进一步去除。
污泥浓缩池污泥经过初步的重力浓缩后由螺杆泵打入压滤机进行污泥的进一步脱水，经压滤机后含水率为70% ~ 80%的相对干污泥外运进行处理。
3 主要构筑物及设备
本废水处理工程主要构筑物及设备情况如下：
（1）集水池：1 座，钢混，尺寸为3.6 m× 3.5 m ×3.5 m。内置格栅1 套。
（2）调节池：1 座，钢混，尺寸为12.0 m× 10.5 m× 6.0 m，HRT 约为8 h。内设提升泵2 台（1 用1备），流量100 m3/h，流量计1 台，液位控制计1 套。
（3）涡流反应器：2 台，碳钢防腐，尺寸为6.0 m× 3.0 m × 2.5 m，配备相应的加药罐5 台和加药泵5 台。
（4）初沉池：1 座，钢混，尺寸为8.0 m× 6.0 m ×4.5 m。
（5）水解酸化池：1 座，钢混，尺寸为15.0 m×11.0 m× 4.5 m，HRT 为8 h。
（6）好氧池：1 座，钢混，尺寸为15.0 m× 12.0 m× 4.5 m，HRT 为9 h，内设曝气头520 套，配备罗茨风机2 台（1 用1 备），单机风量34.4 m3/min。
（7）二沉池：1 座，钢混，尺寸为8.0 m× 6.0 m ×4.5 m。
（8）气浮池：1 座，钢混，尺寸为6.0 m× 3.0 m ×2.5 m，其主要设备刮渣机1 台，溶气水泵1 台，溶气释放器16 套，并与涡流反应器共用1 套加药设施。
（9）污泥浓缩池：1 座，钢混，尺寸为5.0 m× 4.0m × 4.5 m，主要设备有污泥泵2 台（1 用1 备），功率0.75 kW，带式压滤机1 台，功率为1.73 kW。
4 调试运行
4.1 涡流反应器的调试运行
涡流反应器主要投加絮凝剂亚铁、聚铝，助凝剂聚丙烯酰胺。药剂配置时应向药罐中先注满水（液位至加药罐顶部20 cm处即可），再开启药剂搅拌装置，最后加入药剂，至药剂完全溶解后打开加药泵阀门把药剂加入到涡流反应器中。根据多次小试实验结果：亚铁、聚铝及PAM 的加药量分别为4.5，1.5，0.01 g/L 时，能获得最佳的处理效果。现场调试的具体过程中，以小试的实验数据为依据，并根据水质的具体情况确定最佳投药量，保证最好的物化效果，即具有形成矾花絮体大、生长速度快、沉淀速度快等特点[8]。操作人员应定时查看涡流反应器药剂投加及反应情况，确保效果稳定。
4.2 水解酸化池和好氧池调试运行
生化处理部分，污泥驯化是关键，污泥驯化控制因素主要有：水温、pH 值、DO、营养物质等[9-10]。
水解酸化池接种污泥取自生活污水处理厂的消化污泥，污泥接种量不少于进水水量的10%左右，不大于池容的60%。水温控制在30 ℃左右，pH 值6.5～ 8.0 之间，DO 质量浓度控制在0.2 ～ 0.5 mg/L 之间，营养物质比例宜为ρ(BOD5): ρ(N): ρ(P) = 200 ∶ 5 ∶1，若调试过程中碳源不足可投加葡萄糖，氮源不足可投加尿素、硫酸铵等；磷源不足可投加磷酸钾、磷酸钠等。进水负荷不能过高，适量进水待微生物适应巩固后再继续增加生产废水进水量，且每次增加不超过10 ～ 20％，缺氧污泥的培养需逐步进行，需要较长的时间，一般为1 ～ 2 个月。
好氧池接种污泥取自生活污水处理厂的活性污泥（若条件不允许，也可用消化污泥，增大曝气量与曝气时间，驯化周期相对较长），污泥接种量不少于水量的5%。水温控制在20 ～30 ℃之间，pH 值6.5～ 8.5，ρ(DO)控制在3.0 mg/L 左右，正常状态下监测好氧池出水口ρ(DO)为2.0 mg/L，污泥沉降比控制在30%，营养物质比例宜为ρ(BOD5): ρ(N): ρ(P) = 100 ∶5 ∶ 1，并且应保证ρ(BOD5): ρ(COD) ＞ 0.3。污泥回流泵的启闭根据好氧池出水情况来确定。
4.3 气浮
溶气水泵正式开启之前，用空气对其管路进行彻底吹扫，防止管路内焊渣等杂质堵塞释放器。气浮池投加药剂为PAC 和PAM，根据反应区的絮凝状况是否良好，絮体是否密实来确定投药量。观察溶气效果，控制好气水比，空气量太小水面上没有那种乳白色的状态出现；空气量太大未溶解的空气会直接冒出，释放器上方会冒大气泡，空气量是否合适直接影响到气浮池的处理效果。要间歇刮渣，待出水稍混浊或浮渣积厚了再刮渣，这样排出的渣含水率低，便于后续污泥处理。
5 运行效果
经过调试运行，该工程经当地环保部门监测、验收达标，检测结果见表2。该污水处理系统，处理效果良好，出水水质稳定，各项指标均已达到GB8978—1996 《污水综合排放标准》中的二级排放标准，处理效果达到设计要求。
表2 监测结果mg·L-1
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注：表中所列数值为多次测得的平均值。
6 主要经济指标与环境效益
该精制棉生产有限公司废水处理系统总装机功率113.98 kW，运行功率48.93 kW，由于部分设备是间歇运行，日耗电量为704.6 kWh。电费以0.6 元/kWh 计，处理吨水所需电费0.2 元；所需投加的药剂为聚铝、聚丙烯酰胺、亚铁及pH 值调节剂，吨水药剂费用0.78 元；需操作人员3 名，每人每月1 000元，吨水人工费0.05 元；废水处理系统日常运行吨水处理费为1.03 元。
精制棉废水经处理达标后，其主要污染物COD年消减量为816.14 t，BOD 年消减量为419.75 t，环境效益显而易见。
7 结论
（1）采用混凝- 沉淀- 水解酸化- 好氧- 气浮工艺处理该精制棉废水，处理效果良好，出水水质稳定，各项指标能达到GB 8978—1996 《污水综合排放标准》中的二级排放标准。
（2）此处理工艺具有处理效果良好、操作控制简单、运行成本低等优点，并且具有明显的环境效益、经济效益及社会效益，在节能减排方面亦具有显著的贡献。
[参考文献]
[1] 陈新站. 精制棉生产工艺技术的探索[J]. 河北化工, 2007, 30(1): 20 - 21.
[2] 殷琨. 精制棉生产中污染物的综合治理[J]. 江苏环境科技,2006, 19(3): 28 - 29.
[3] 邱庆奎, 冯文俊. 精制棉废水处理工程实践[J]. 工业水处理,2008, 28(6): 72 - 74.
[4] 吉志杰, 易卫东. 回用蒸煮黑液、实现达标排放[J]. 环境科技, 2009, 22(5): 44 - 46.
[5] 高延耀, 顾国维. 水污染控制工程下册[M]. 2 版. 北京: 高等教育出版社, 2003.
[6] 张鹏天, 胡锋平, 张琪, 等. 涡流反应器及其在即墨市南水厂的应用[J]. 华东交通大学学报, 2006(5): 9 - 11.
[7] 宋丰明, 李新华. 水处理混凝剂的发展和展望[J]. 科技信息,2009(13): 435.
[8] 龚云峰，吴春华, 闻人勤, 等. 混凝试验中效果评判的新方法[J]. 工业水处理, 2006(2): 64 - 66.
[9] 胡波, 黎敏聪. UASB 反应器处理精制棉废水的试验研究[J]. 环境科技, 2009, 22(1): 30 - 32.
[10] 姚良雨. 焦化废水处理系统改造[J]. 安徽化工, 2007, 33(6):55 - 56.
作者简介：刘晓霞（1981-），女，天津人，硕士，工程师，从事生活污水、工业废水治理.
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