“物化-生化”及“生化-物化”工艺在印染废水处理中的选择

　　生化和物化相结合处理印染废水，是当今国内各大中小型染整厂普遍使用的工艺，该工艺具有处理效果稳定、运行操作简便等特点。在具体的实施建设过程中，对于物化段与生化段的先后顺序问题，建设单位的看法各有不同。以下列举两个采取不同工艺，但又具备可比性的工程实例进行分析，总结出两种工艺的优缺点及适用性。
1 先生化后物化处理工艺
1.1 设计条件
　　该工程实例是位于广州市番禺区横沥镇的一个印染厂(以下简称为“印染厂1”)。该厂以棉混纺织物的印染生产为主，使用的染料多为分散染料和酸性染料，日产印染废水2660吨。印染废水处理系统于2003年2月建成并投入使用。废水处理系统24小时运转，小时处理量为110.83吨。印染厂1的废水原水水质见表1。

表1 印染厂1废水原水水质

项目 pH CODCr BOD5 SS 色度 LAS 苯胺 指标 6～8 200～500 60～150 150 300 8.81 1.13

1.2 设计工艺
　　该废水处理系统采取了先生化后物化的处理工艺，工艺流程见图1。
　　印染废水首先通过格栅渠将废水中的大块固体污染物及毛屑纤维隔除。废水在预处理池中进行pH调整，使废水的pH值达到6～9。调节池中的废水通过循环水泵提升至冷却塔进行冷却，温度降至35℃以下后，废水经提升泵提升到水解酸化池，在水解酸化池里，复杂的有机物被分解成为简单的、易于好氧分解的小分子有机物，增加了废水的可生化性。随后，废水进入生物接触氧化池，通过好氧微生物的新陈代谢作用，废水中的有机物被微生物摄取分解而去除。
　　经过生化处理后，废水进入物化处理系统。首先，废水进入混凝反应池，在这里加入混凝剂和脱色剂，废水中的胶体物质及悬浮物将凝聚起来形成絮凝体。混凝反应后，废水进入斜管沉淀池，通过重力作用，废水中的絮凝体沉淀物自然沉降而与废水分离。最后，废水在过滤池中进一步截留微细的固体悬浮物后达标排放。

1.3 主要废水处理单元设计参数
(1)水解酸化池
　　水力停留时间7.34小时；有效容积814m3。
(2)生物接触氧化池
　　BOD5容积负荷为0.95kgBOD5/m3·d；校核停留时间9.57小时。
(3)混凝反应池
　　反应时间25min。
(4)斜管沉淀池
　　表面负荷1.17m3/m2，水力停留时间2.14小时。
1.4 经济分析
(1)吨水投资
　　该废水处理工程日处理量为2660吨，实际总投资为280万元，吨水投资约为1052.63元。
(2)运行费用
　　该印染废水处理工程吨水电耗约为0.55kWh，以每度0.8元计算，处理吨水电费约为0.44元。该废水处理工程原设计阶段估算每天处理1吨印染废水的药剂费为0.26元。但从两年多的实际运行情况看，该污水处理系统需投药处理的情况很少，一年中最多也只有一两个月需要投药处理，废水一般经过前段的生化处理后，CODCr、BOD5就能达标，后端一般只需投加少量的脱色剂，使色度达标。此外，吨水处理的人工费约为0.025元。则该印染废水处理工程的吨水运行费约为0.725元。
2 先物化后生化处理工艺
2.1 设计条件
　　该工程实例是位于广州市番禺区灵山镇的一个染整厂(以下简称为“印染厂2”)。该厂以棉混纺织物的印染生产为主，日产印染废水2400吨。与印染厂1相比，该厂的织布档次较低，使用的染料质量也较差，多为活性染料、直接染料和分散染料等，因而废水中毛屑纤维较多。印染厂2的废水原水水质见表2。

表2 印染厂2废水原水水质

项目 pH CODCr BOD5 SS 色度 LAS 苯胺 指标 6～12 300～500 80～150 300 1000 11.3 1.61

　　废水处理系统24小时运转，小时处理量为100吨。
２.2 设计工艺
　　该废水处理系统采取了先物化后生化的处理工艺，工艺流程见图2。
　　由于该废水处理系统采取的是先物化后生化的处理工艺，因而不需设预处理池先对废水pH值进行调节。在物化处理段中，加入混凝剂、助凝剂及脱色剂，废水经混凝反应后，形成大块絮凝体沉淀物，并在斜管沉淀池得到很好的分离。
　　废水经过物化处理后，温度一般都能降到35℃以下，此后，废水进入水解酸化池，废水中复杂的有机物被分解成为易于好氧分解的有机物，增加了废水的可生化性。随后，废水进入生物接触氧化池，废水中的有机物在好氧微生物的作用下被有效去除。经过生化处理后，废水在过滤池中进一步截留其中微细的固体悬浮物后达标排放。
2.3 主要废水处理单元设计参数
(1)混凝反应池
　　反应时间30min。
(2)斜管沉淀池
　　表面负荷1.6m3/m2；水力停留时间2.28小时。
(3)水解酸化池
　　水力停留时间6.7小时；有效容积670m3
(4)生物接触氧化池
　　BOD5容积负荷为0.91kgBOD5/m3·d；校核停留时间8.9小时。
2.4 经济分析
(1)吨水投资
　　该废水处理工程日处理量为2400吨，实际总投资为230万元，即吨水投资约为958元。
(2)运行费用
　　该印染废水处理工程吨水电耗约为0.543kWh，以每度0.8元计算，处理吨水电费约为0.434元。经过一年多的运行统计，该印染废水处理工程每天处理1吨印染废水的平均药剂费约为0.4元。吨水处理人工费约为0.028元。则该印染废水处理工程的吨水运行费约为0.862元。
3 两种工艺的比较
3.1 设计条件与运行效果
　　通过上述可知，两个工程实例的设计条件非常相似，水量、水质都很接近。其处理效果比较见表3。

表3 印染厂1及印染厂2处理出水水质比较

实例 pH CODCr BOD5 SS 硫化物 LAS 色度 苯胺 印染厂1 8.2～8.9 17.1 5.14 15.0 0.004 1.05 10 0.486 印染厂2 7.9～8.42 11.6 3.63 16 0.005 3.66 30 0.52 标准值 6～9 90 20 60 0.5 5.0 40 1.0

　　由表3可知，两个工程实例均取得了良好的处理效果，处理出水水质也非常接近。其中，印染厂2处理出水中LAS浓度及色度比印染厂1高，这与其原水中该两项指标数值较高有关。印染厂1由于以使用分散染料为主，该种染料上染率高，在废水中残留较少，因此色度较低。
3.2 投资与运行投资
　　印染厂1的废水处理规模为2660吨/日，吨水投资为1052.6元，印染厂2的废水处理规模为2400吨/日，吨水投资为958元。两者吨水投资的差额为94.6元。印染厂1废水处理系统总投资比印染厂2多50万。这与两厂的地质条件、基础处理方式的不同有关。另外，在设计上先生化后物化工艺的生化段所选取的BOD5的去除量目标值较高，因而所设计出来的处理池体积较大，造价也相应较高。
　　运行投资指标中，印染厂1的吨水运行费用为0.725元，印染厂2为0.862元，两者相差0.136元。这是由于印染厂1采取的是先生化后物化工艺，加药量明显比印染厂2少，产生的污泥也就相应较少。因此，印染厂1所承担的日常处理药剂费用较印染厂1少。
3.3 日常操作及系统稳定性
　　两个印染厂的废水处理系统均正式投入使用两年多，从日常操作及处理系统性上分析，印染厂1在污水原水水质变化起伏不大的情况下，其日常操作是非常简便的，后段物化处理在前段生化处理效果较好的情况下，可基本不投加药剂，产生的污泥也很少，操作的重点集中在预处理段pH值和水温的调整。印染厂2的污水处理系统日常操作比印染厂1复杂，因为该厂废水原水中所含的短纤维较多，加上使用先物化后生化工艺，投药量也较大，污泥产生量较大，配药、加药、排泥、污泥处理等操作频繁。因此，采用先生化后物化工艺比起先物化后生化工艺的废水处理系统日常操作更简便。
　　从处理系统的稳定性方面分析，印染厂2的废水处理系统更稳定，承受冲击负荷的能力较强。废水首先经过物化处理，能去除一部分的有机负荷，并且能通过调整加药量或药剂种类，使废水水质控制在一恒定的范围内，以减轻废水对后续生化处理的冲击负荷。相反，若废水先经过生化处理，则生化处理的负荷高，而且废水水质的变化一定要在生化系统可以承受的范围内，这就导致了生化系统抗冲击负荷的能力较低，一旦遭破坏，则很难恢复，因此处理出水水质得不到保证。另外，生化系统对pH值及水温的控制也有要求，若废水在进入生化处理系统前经过物化处理，则废水在生化段的pH值就能得到很好的控制，温度也有一定的降低。所以，使用先物化后生化处理工艺比起先生化后物化工艺的废水处理系统更稳定、更灵活。
4 结论
　　通过以上两个工程实例的比较可知，在印染废水处理中，生化段与物化段的设置顺序，其实并无原则性的区分，采取不同的工艺处理性质相近的废水，均可取得良好的效果。
　　但是，在考虑处理系统稳定性、吨水投资以及运行投资、日常操作方面，是可以根据实际情况择优选取的。对于有机负荷较低、纤维物质等悬浮物较少的废水，宜采用先生化后物化的处理工艺，该工艺可减少加药量，减轻日常操作的难度，降低运行费用，但吨水投资一般较高。对于pH值变化频率较大，有机负荷较高、纤维物质等悬浮物较多的废水，宜采用先物化后生化处理的工艺，该工艺可通过采用不同的混凝剂、助凝剂及调节加药量以适应废水水质的变化，使生化处理系统始终保持在较稳定的状态，但采用该工艺，运行费用一般较前者高，日常操作管理工作量较大。

An Option Between “Physical Chemical-Biological Chemical” and “Biological Chemical-Physical Chemical” Technologies in Wastewater Treatment of Printing and Dyeing Industry
ZHANG Guo-wei
(Panyu Environmental Engineering Co., Ltd, Guangzhou, Guangzhou Guangdong 511400, China)

Abstract: Two kinds of technologies on “earlier physical chemical treatment or later biological chemical treatment” and “earlier biological chemical treatment or later physical chemical treatment” are widely applied and are quite mature in traditional technology of wastewater treatment of printing and dyeing industry. The paper sums up excellences and shortcomings of two technologies and their applicability through two typical engineering strength analysis in wastewater treatment of printing and dyeing industry.
Keywords: printing and dyeing wastewater; physical chemical treatment; biological chemical treatment