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\摘要：印染行业是工业废水排放大户，本文对印染废水的处理方法进行归纳总结，着重介绍一种水解酸化—接触氧化法生化处理为主的印染废水处理方法。水解酸化—接触氧化法是近年提出的一种新型处理工业废水的方法。水解酸化串联接触氧化解决了印染废水中难降解物质多、单一传统活性污泥处理效果差的问题，这一工艺可产生较好的经济效益及处理效果，并且使其更易满足营养物质、温度、氨氮去除率的要求。本文试设计水解酸化—好氧生物接触氧化工艺处理高浓度印染废水。印染废水经工艺处理后CODcr去除率高达95.3%,SS去除率为92.5%,该工艺具有污泥少,耐冲击负荷能力强,难降解有机物去除率高等优点,在纺织印染废水处理中具有实用性。
关键词：印染废水 水解酸化 生物接触氧化
前言
随着纺织工业的高速发展，印染废水已经成为水系环境的重点污染源之一.染料是印染废水中的主要污染物，全世界投放市场的染料多达30000种，每年以废弃物的形式排放到环境中染料约为6×108kg。特别是近年来化学纤维织物的发展，纺真丝的兴起和印染后整理技术的进步使PVA染料，人造丝碱解物（主要是邻苯二甲酸类物质）新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水，其COD浓度也由原先的数百毫克/升到2000~3000毫克/生，从而使得原有生物处理系统COD去除率从70%下降到50%左右，甚至更低，传统的生物处理工艺已受到严重挑战，传统的沉淀，气浮法对着类型的印染废水的COD去除率也仅为30%左右，因此，印染废水的经济有效的处理技术正日益成为当今环保的一大难题。[1]
1.废水来源及起特点
印染废水的水质复杂，污染源按来源分为两类：一类来自纤维原料本身的夹带物，另一类是加工过程中所用的浆料，油剂，染料，化学助剂等。分析其废水特点，主要有以下方面：
1.1 水量大，有机物污染物含量高，色度深，碱性和pH值变化大，水质变化剧烈。因此纤织物的发展和印染后整理技术的进步，使PVA染料，新型助剂等难以生化降解的有机物大量进入印染废水中，增加了处理难度
1.2由于不同染料，不同助剂，不同织物的染整要求，所以废水中的pH值，CODcr，BOD5，颜色等也各不相同，但其共同特点是BOD5/ CODcr值均很低，一般在20%左右，可生化性差，因此需要采取措施，使BOD5/ CODcr值提高到30%左右或更高些，以利于进行生化处理
1.3印染废水的碱减量废水，其CODcr值有的可达10万mg/L以上，pH≥12，因此必须进行预处理，把碱收回，并投加酸降低pH值，经预处理达到一定要求后，再进入调节池，与其他的印染废水一起进行处理
1.4 印染废水的另一个特点是色度高，有的可达4000倍以上。所以印染废水处理的重要任务之一就是进行脱色处理，为此需要研究和选用高效脱色菌，高效脱色混凝剂和有利于脱色的处理工艺
1.5 印染行业中，PVA染料和新型助剂的使用，使难生化降解的有机物在废水中含量大量增加，特别是PVA染料造成的CODcr含量占印染废水总CODcr的比例相当大，而水处理用的普通微生物对着部分CODcr很难降解。因此需要研究和筛选用来降解PVA的微生物。此外，因生产的间断运行，故存在着水量水质的波动，对于大量使用还原染料，硫化染料，冰染料等的废水，其化学絮凝效果相对较差，因此处理工艺要考虑到这些因素，要有一定的适应水量水质负荷变化的能力。[2]
2.印染废水处理方法
目前印染废水的处理方法有：物化处理法（其中包括吸附法、过滤法）、化学处理法（其中包括絮凝沉淀法、电化学法、化学氧化法、光化学氧化法）、生化法、物化-生物联合法等。虽然治理的方法有很多，但是上述几种方法也不乏存在一定的缺点。比如吸附剂容易饱和，处理效果随时间的延长而下降;吸附剂的再生或更换较麻烦、费用较高,再生废液以及饱和废弃的吸附剂容易造成二次污染。超滤技术是近年来发展的另一种新型的水处理技术,超滤的本质是一种筛滤的过程，此法不会产生副作用,可以使水循环使用，但此法只能处理所含染料分子粒径较大的印染废水。
3.水解酸化-接触氧化工艺
3.1 工艺原理
水解酸化-接触氧化即不是单纯的好氧也不是单纯的厌氧，而是两者的结合。在这一阶段中，固体物质可被降解为溶解性的物质，难分解的大物质被降解成小分子物质，水解酸化阶段对废水中CODcr的去除率为20%~25%左右，对于一般的印染废水，经过这一阶段后差不多都可达到生化的要求。接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中，因此，它兼有活性污泥法与生物滤池二者的特点。池内微生物所需的氧通过入口曝气供给，经过生物膜的新陈代谢，其每个阶段都是同时存在的，这使去除有机物的能力稳定在一定的水平上。[3]
3.2 工艺特点
1） 水解池可取代初沉池
2） 具有较好的抗有机负荷冲击能力
3） 水解过程可改变污水中有机物形态及性质有利于后续氧化处理
4） 低温条件下，仍有较好的去除效果
5） 采用组合工艺，保证出水水质稳定达标
6） 运行可靠，操作简便，投资省，运行成本低
3.3处理效果
根据以往的实例，通过该工艺处理的废水，出水水质基本稳定。其中,水解酸化池在改善废水的可生化性及提高废水中营养源比例方面作用显著。水解酸化对废水中有机物的降解只是一种预处理工艺,在对易降解有机物截留、降解的同时,对难降解大分子有机物只是将其化学形态加以改变使之成为易降解的小分子物质。由于水解酸化将大分子难降解物质变为小分子易降解物质,有机氮化合物在氨化菌的作用下分解转化为氨态氮,而氨态氮则是微生物较易利用的营养源。经水解酸化后BOD5：N：P一般都可维持在100∶5∶1,较好地保证了生物接触氧化系统中细菌对营养的需求。[4]
设计方案
1.工程概况
现假设某染织有限公司是一家从沙线到成衣一条龙生产线的企业，在该公司的生产过程中产生浆染废水、漂染废水、后整理废水以及印染废水，其中有机物浓度和色度教高需进行处理后才能排放。
2.方案编制依据
2.1 《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012）
2.2 《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
2.3 《室外排水设计规范》（GBJ14-92）
2.4 《混凝土结构设计规范》（GB50010）
2.5 《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）
2.6 《环境污染治理工程设计手册》（水污染处理卷）
3. 方案编制原则
3.1 在保证处理出水达标的基础上，做到降低运行费用和减少投资费用，达到环境和经济效益的完美统一。
3.2 污水处理工艺执行清污分离的原则，高浓液实行分质预处理。
3.3 工艺既有先进性，又具有运行稳定和安全可靠性，保证出水达到排放要求。
3.4 处理设施具有较高的运行率，以较为稳定的处理手段完成工艺要求，并有一定的抗冲击负荷能力。
3.5 操作运行简单，维修方便。
4. 规模及进出水水质
4.1水量 3000m3/d
4.2 进水水质
4.3出水水质
达到《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-92）I级标准
即CODCr（mg/L）≦100 BOD5(mg/L)≦25 SS(mg/L)≦60 PH 6~9 色度≦70
5. 处理工艺选择
纺织印染废水的水质比较复杂，含有大量的碱性物质；含有大量残余染料和助剂，色度较深；有机物含量大，悬浮物多，且含有微量的有害物质；水量不均衡排放，是较难处理的工业废水之一。国内过去大多采用物化或生化直接处理，但随着近来大量新的化学浆料（PVA）染化料和整染剂的采用，增加了废水的化学惰性，降低其可生化降低性能，使其处理带来了较大的困难。
针对该公司的废水特性，拟订了如下的工艺路线：
高浓度染色废水中含有大量难生物降解及抑制微生物生长的有害物质，对该废水单独采用混凝脱色处理，去除废水中部分有机污染物和色度，降低其对生化处理的毒性，为后续处理创造条件。该法在印染废水处理中得到了广泛应用，并取得了较好的处理效果。
针对印染废水可生化较差的特点，拟采用水解酸化工艺来提高废水的可生化性，水解酸化是利用厌氧过程中的水中酸化阶段产酸菌的作用将废水中部分燃料苯环及长链大分子物质的分子键在水中酶作用下断开，使苯环打开，大分子物质断裂为小分子，不溶性有机物转化为可溶性有机物，难降解有机物转化为可降解或易生化降解的有机物，从而达到脱色，降低色度，降低PH值，减轻后续处理设施负荷。
生化处理拟采用生物接触氧化池，在池内没有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中。同时，它兼有活性污泥法与生物滤池二者的特点。生物接触氧化池中微生物所需的氧通过入口曝气供给、生物膜生长至一定厚度后，近填料壁的微生物将由于缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体使曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生膜的生长，形成生物膜二次新陈代谢，脱落的生物膜将随出水流出池外。所以生物膜发展在每个阶段都是同时存在的，使去除有机物的能力稳定在一定水平上，生物膜在池内呈立体结构，对保持稳定的处理能力很有利，而且该池不存在污泥膨胀问题，污泥沉降性能好。
根据我国近年来印染废水处理工艺运行中的经验和教训，采用物化加生化处理结合的联合处理工艺，是行之有效的，同时考虑到，印染废水的BOD/COD比值较小、可生化性较差的特点，采用水解酸化来改善废水的可生化性，经过大量实践证明可明显提高废水的可生化性，提高生化处理效果。[5][6]
6. 废水处理工艺流程说明
车间排放出的浆染废水，经过一号隔栅井，去出较大的杂物和漂浮物后，进入集水井。在集水井中进行预曝气，并调节PH值。停留一定时间后物质均量，然后将废水利用泵提升。经过管道混合器投加高效絮凝剂和助凝剂，经过充分混合反应后流入一号斜板沉淀池进行泥水分离，去处色度和一定量的COD。一号斜板沉淀池出水已经2号隔栅井去处杂物后的废水进入调节池，在调节池通过潜水搅拌器进行搅拌混合达到均衡水质水量。调节池出水通过污水泵提升，经过管道混合器时投加高效絮凝剂和助凝剂，经充分混合反应后流入2号斜板混凝池进行泥水分离，去除部分色度，降低COD的量。经物化处理的水流入水解氧化池。水解酸化池中放置潜水搅拌机，保持兼氧微生物与废水充分接触，以进一步均衡水质，同时通过水解酸化作用使一些复杂的难降解的大分子物质分解为易降解的小分子物质，为后续好氧生化处理创造条件，同时去除大部分的色度。经过水中酸化池后的废水流入生物接触氧化池，在此过程中，废水通过微生物的降解，去除大部分污染物质，进一步降解COD、BOD和色度。鼓风机产生的压缩空气内管道输送到池内，通过微孔曝气器时废水进行鼓风曝气，供给微生物呼吸所需的氧气。经过曝气后的废水进入二沉池，沉淀一定时间后处理水即可计量排放。
二沉池的污泥一部分回流污泥至水解酸化池进行消化，以减少污泥的处理负荷，一部分回流至生物接触氧化池以保证池内微生物的浓度。
1号和2号斜板沉淀池、水解酸化污泥进入污泥浓缩池，浓缩后的污泥进入污泥反应池，在污泥反应池中投加改性药剂来提高其透水性。改性后的污泥进入压滤机进行压滤脱水，泥饼外运，压滤水和浓缩池上清液回流至调节池重新处理。
7. 工艺原理及工艺特点
7.1 水解酸化池
染织厂废水的可深化性一般，并且水中的有机物对微生物有一定的抑制作用。若未经预处理直接进行好氧生化处理，出水效果不理想。根据以往对染整污水处理的经验，采用水解酸化工艺可将染织废水中的大分子、难降解的有机物转化为小分子的有机物。提高污水的B/C化，便于提高后续处理工艺去除率。同时降低大部分色度。由于水解酸化提高了污水的可生化性，因而水解酸化—生物接触氧化工艺使用范围广，可适应各种印染废水。
水解酸化过程中起作用的细菌为水解细菌、产酸菌，均在无氧条件下，不需要动力曝气。因而水解酸化池能在无能耗的条件下将有机物大部分降解。但水解酸化工艺不等于厌氧消化，厌氧发酵过程分为四个阶段：第一阶段—水解阶段；第二阶段—酸化阶段；第三阶段—酸化衰减阶段；第四阶段—甲烷化阶段。
本工艺采用的水解酸化池是将反应控制在第二阶段完成，不进入第三阶段。水解酸化较全过程的厌氧消化具有以下优点：
1) 不需要密闭的反应器，不需要水，气，固三相分离器，降低了造价并便于维护，可以设计出适应大，中，小型污水厂所需的构筑物。
2) 由于反应控制在第二阶段完成之前，故出水无厌氧发酵所具有的不良气体，改善污水处理厂的环境。
3) 由于第一阶段，第二阶段反应进行迅速，故水解池体积较小，与一般初次沉淀池相当，可节省基建投资。
4) 抗冲击负荷，防止好氧工段的污泥膨胀
5) 具有脱磷除氮作用，同时节约能耗[7]
本设计方案水解酸化池有反应区，填料区和沉降区组成，污水由水解酸化池底部进入反应池，通过污泥床，水解酸化池底部设有潜水搅拌器，通过搅拌器使泥水充分混合，加大接触面积，大量微生物将进水中的颗粒物质和胶体物质迅速截留和吸附，这个物理过程的快速反应，一般只要几秒钟即可完成，截留下来的物质吸附在水解污泥的表面，慢慢的被分解代谢，其在系统内的污泥停留时要大于水力停留时间，部分污染物质在通过填料上微生物吸附降解，在大量水解细菌的作用下将不溶性有机物水解为溶解性物质，同时在产酸菌的协同作用下将大分子物质，难于生物降解物质转化为易于生物降解的小分子物质，重新释放到液体中，在较高水力负荷下随水流出系统，进水好氧部分降解，由于水解和产酸菌世代周期较短，往往以分钟和小时计，因此，这一降解过程也是迅速的，可以看出，水解酸化池集沉淀，吸附，生物絮凝，生物降解功能于一体，能大大提高污水的可生化性和去除污水中的COD及色度。[8]
7.2生物接触氧化池
由于水解酸化处理后的废水的COD值不高，同时B/C比有所提高，可以采用接触氧化法去除剩余的有机物，由于预处理提高了废水的可生化性，为保证废水处理的效果，在此过程中，废水同生物膜接触，通过厌氧菌的不断繁殖，新陈代谢，旧的生物膜脱落，新的生物膜又生长起来，由于填料表面积较大，所以生物膜的发展的每个阶段都是同时存在的，使去除的有机物的能力稳定在一定水平上，通过微生物的降解，去除了大部分污染物质，进一步降低COD，BOD和色度。[9][10]
7.3曝气方式
本设计采用低噪声三叶罗茨风机与穿孔曝气方式，其中风机选用罗茨鼓风机，该风机具有技术先进，体积小，重量轻，流量大，噪声低，运行平稳等显著特点。
7.4工艺特点总结
1） 工艺设计参数结合了理论计算和污水处理实验结果，处理效率更可靠
2） 废水经过一次提升，控制点仅为物化处理的pH值和生化处理中的DO值
3） 利用无能耗的水解酸化池降解部分有机物，改善废水的可生化质
4） 抗冲击负荷能力强，处理效果好，氧利用率高
5） 采用组合工艺，保证出水水质稳定达标
6） 本工艺运行可靠，操作简便，投资省，运行成本低[11][12]
8. 单元处理效果预测
9. 主要构筑物设计参数
9.1水解酸化池
平面尺寸：7.5×14m 有效水深：6m
有效容积：625m3 停留时间：5h
9.2 生物接触氧化池（分六格）
平面尺寸：3.2×3.2m(每格)有效水深：6.5m
有效容积：168m3(总) 接触时间：1.344h
气水比：15：1 污泥负荷：0.3kgBOD5/kgMLss.d
10. 主要设备选型
10.1 潜水搅拌机（四台）
型号：QJB5/12-620/3-480/s配用功率：5.0kw
额定电流：18.2A 重量：184kg
功能：用于水解酸化池废水和兼氧性污泥的混合，控制泥水分离；防止颗粒在池壁和池底的凝结沉淀
10.2 鼓风机（四台，两备两用）
型号：TSE-200 配用功率：30kw
流量： 20.10m3/min重量：1120kg
配套电机型号：Y250M-8
功能：用于生物接触氧化池中活性污泥呼吸所需的氧，同时鼓风机产生的送风压力起到搅拌，混合的作用，保持微生物的悬浮状态，使微生物与废水充分接触
10.3 TL-200mm立体弹性填料
规格：φ200mm
功能：用于水解酸化池兼氧菌挂膜，计算填料体积为182m3
10.4HYG型软性纤维填料
规格：φ180-80
功能：用于生物接触氧化池挂膜，计算填料体积为184.32m3[13]
11. 二次污染防治
11.1 噪声控制
11.1.1主要噪声源
本设计方案主要噪声源是四台三叶罗茨风机，同时满负荷运转时，噪声级可达90多分贝。
11.1.2治理措施
每台风机排风口安装YHZ型罗茨鼓风机消声器一只，送风管道上接橡胶补偿管一只，风机底座安装减振设施。
11.2 污泥处置
经浓缩池浓缩，然后脱水，通过压滤机压成泥饼，最终污泥泥饼可掺和在煤炭中焚烧，亦可外运至综合垃圾场填埋，减少污染。
12. 结构设计
构筑物采用钢筋混凝土结构，池底池壁，走道砼等级为C25，，垫层砼为C10，池体砼的抗渗等级为S6；钢材采用A3钢。[14]
结束语
目前由于印染废水组分复杂，所以单一应用某种工艺很难处理达标，故实际应用总多采用组合工艺，本工艺通过水解(酸化)池可将难生化降解的有机物转化为可生化处理的有机物,将难降解的大分子有机物转变为易降解的小分子有机物,提高了污水的可生化性,即BOD/COD的值,为后续好氧生物处理提供较好的条件,而且污水经水解(酸化)后其溶解氧很低,亏氧值余增大,可提高好氧生物处理段氧的利用率。该系统出水水质稳定,能承受一定的冲击负荷,剩余污泥量较少,可以从传统的处理工艺中取消污泥消化池,在停留时间相近和设备增加不多的情况下,水解(酸化)池可取代初沉池,也可把初沉池改造成水解(酸化)池, 故水解(酸化)—好氧生物处理工艺具有很大的发展潜力。
参考文献
[1] 黄川，刘元元. 印染工业废水处理的现状[J]. 重庆大学报，2001，11
[2] 张卯均等编. 三废治理与利用[M]. 北京：冶金工业出版社，1995
[3] 彭继伟、邵云海、王军.改良厌氧——生物接触氧化处理纺织印染废水[J]. 工业水处理.2002.7
[4] 王昂. 水解酸化——接触氧化串联反应器在处理化工废水中的应用[J] . 南阳师范学院学报 2002.8
[5] 刘佑泉. 水解-好氧工艺处理针织印染废水[J].江苏环境科技，2003.3
[6]朱月海. 印染废水处理工艺及浅析[J].给水排水，2000
[7]杨书铭，黄长盾编.纺织印染工业废水治理技术[M].北京：化学工业出版社，环境科学与工程出版社，2002.4
[8]刘帅霞，何松. 水解酸化-生物接触氧化工艺处理印染废水[J].中国给排水2002.11
[9] 石虹、任志钧. 好氧生物接触氧化工艺在污水处理中的应用[J]. 山西建筑2001.8
[10] 丁春生、王卫文. 大型针织印染废水处理工程的设计与运行[J].环境工程，2001.8
[11]金兆丰，余志荣编.污水处理组合工艺及工程实例[M].北京：化学工业出版社，环境科学与工程出版中心，2003
[12]杨岳平，徐新华，刘传富编. 废水处理工程实例分析[M].北京：化学工业出版社，环境科学与工程出版中心，2003
[13]史惠祥编. 实用环境工程手册-污水处理设备[M]. 北京：化学工业出版,2002.10
[14]闫波.环境土建工程[M].北京：化学工业出版社，2003
关键词：印染废水 水解酸化 生物接触氧化
前言
随着纺织工业的高速发展，印染废水已经成为水系环境的重点污染源之一.染料是印染废水中的主要污染物，全世界投放市场的染料多达30000种，每年以废弃物的形式排放到环境中染料约为6×108kg。特别是近年来化学纤维织物的发展，纺真丝的兴起和印染后整理技术的进步使PVA染料，人造丝碱解物（主要是邻苯二甲酸类物质）新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水，其COD浓度也由原先的数百毫克/升到2000~3000毫克/生，从而使得原有生物处理系统COD去除率从70%下降到50%左右，甚至更低，传统的生物处理工艺已受到严重挑战，传统的沉淀，气浮法对着类型的印染废水的COD去除率也仅为30%左右，因此，印染废水的经济有效的处理技术正日益成为当今环保的一大难题。[1]
1.废水来源及起特点
印染废水的水质复杂，污染源按来源分为两类：一类来自纤维原料本身的夹带物，另一类是加工过程中所用的浆料，油剂，染料，化学助剂等。分析其废水特点，主要有以下方面：
1.1 水量大，有机物污染物含量高，色度深，碱性和pH值变化大，水质变化剧烈。因此纤织物的发展和印染后整理技术的进步，使PVA染料，新型助剂等难以生化降解的有机物大量进入印染废水中，增加了处理难度
1.2由于不同染料，不同助剂，不同织物的染整要求，所以废水中的pH值，CODcr，BOD5，颜色等也各不相同，但其共同特点是BOD5/ CODcr值均很低，一般在20%左右，可生化性差，因此需要采取措施，使BOD5/ CODcr值提高到30%左右或更高些，以利于进行生化处理
1.3印染废水的碱减量废水，其CODcr值有的可达10万mg/L以上，pH≥12，因此必须进行预处理，把碱收回，并投加酸降低pH值，经预处理达到一定要求后，再进入调节池，与其他的印染废水一起进行处理
1.4 印染废水的另一个特点是色度高，有的可达4000倍以上。所以印染废水处理的重要任务之一就是进行脱色处理，为此需要研究和选用高效脱色菌，高效脱色混凝剂和有利于脱色的处理工艺
1.5 印染行业中，PVA染料和新型助剂的使用，使难生化降解的有机物在废水中含量大量增加，特别是PVA染料造成的CODcr含量占印染废水总CODcr的比例相当大，而水处理用的普通微生物对着部分CODcr很难降解。因此需要研究和筛选用来降解PVA的微生物。此外，因生产的间断运行，故存在着水量水质的波动，对于大量使用还原染料，硫化染料，冰染料等的废水，其化学絮凝效果相对较差，因此处理工艺要考虑到这些因素，要有一定的适应水量水质负荷变化的能力。[2]
2.印染废水处理方法
目前印染废水的处理方法有：物化处理法（其中包括吸附法、过滤法）、化学处理法（其中包括絮凝沉淀法、电化学法、化学氧化法、光化学氧化法）、生化法、物化-生物联合法等。虽然治理的方法有很多，但是上述几种方法也不乏存在一定的缺点。比如吸附剂容易饱和，处理效果随时间的延长而下降;吸附剂的再生或更换较麻烦、费用较高,再生废液以及饱和废弃的吸附剂容易造成二次污染。超滤技术是近年来发展的另一种新型的水处理技术,超滤的本质是一种筛滤的过程，此法不会产生副作用,可以使水循环使用，但此法只能处理所含染料分子粒径较大的印染废水。
3.水解酸化-接触氧化工艺
3.1 工艺原理
水解酸化-接触氧化即不是单纯的好氧也不是单纯的厌氧，而是两者的结合。在这一阶段中，固体物质可被降解为溶解性的物质，难分解的大物质被降解成小分子物质，水解酸化阶段对废水中CODcr的去除率为20%~25%左右，对于一般的印染废水，经过这一阶段后差不多都可达到生化的要求。接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中，因此，它兼有活性污泥法与生物滤池二者的特点。池内微生物所需的氧通过入口曝气供给，经过生物膜的新陈代谢，其每个阶段都是同时存在的，这使去除有机物的能力稳定在一定的水平上。[3]
3.2 工艺特点
1） 水解池可取代初沉池
2） 具有较好的抗有机负荷冲击能力
3） 水解过程可改变污水中有机物形态及性质有利于后续氧化处理
4） 低温条件下，仍有较好的去除效果
5） 采用组合工艺，保证出水水质稳定达标
6） 运行可靠，操作简便，投资省，运行成本低
3.3处理效果
根据以往的实例，通过该工艺处理的废水，出水水质基本稳定。其中,水解酸化池在改善废水的可生化性及提高废水中营养源比例方面作用显著。水解酸化对废水中有机物的降解只是一种预处理工艺,在对易降解有机物截留、降解的同时,对难降解大分子有机物只是将其化学形态加以改变使之成为易降解的小分子物质。由于水解酸化将大分子难降解物质变为小分子易降解物质,有机氮化合物在氨化菌的作用下分解转化为氨态氮,而氨态氮则是微生物较易利用的营养源。经水解酸化后BOD5：N：P一般都可维持在100∶5∶1,较好地保证了生物接触氧化系统中细菌对营养的需求。[4]
设计方案
1.工程概况
现假设某染织有限公司是一家从沙线到成衣一条龙生产线的企业，在该公司的生产过程中产生浆染废水、漂染废水、后整理废水以及印染废水，其中有机物浓度和色度教高需进行处理后才能排放。
2.方案编制依据
2.1 《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012）
2.2 《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
2.3 《室外排水设计规范》（GBJ14-92）
2.4 《混凝土结构设计规范》（GB50010）
2.5 《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）
2.6 《环境污染治理工程设计手册》（水污染处理卷）
3. 方案编制原则
3.1 在保证处理出水达标的基础上，做到降低运行费用和减少投资费用，达到环境和经济效益的完美统一。
3.2 污水处理工艺执行清污分离的原则，高浓液实行分质预处理。
3.3 工艺既有先进性，又具有运行稳定和安全可靠性，保证出水达到排放要求。
3.4 处理设施具有较高的运行率，以较为稳定的处理手段完成工艺要求，并有一定的抗冲击负荷能力。
3.5 操作运行简单，维修方便。
4. 规模及进出水水质
4.1水量 3000m3/d
4.2 进水水质
4.3出水水质
达到《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-92）I级标准
即CODCr（mg/L）≦100 BOD5(mg/L)≦25 SS(mg/L)≦60 PH 6~9 色度≦70
5. 处理工艺选择
纺织印染废水的水质比较复杂，含有大量的碱性物质；含有大量残余染料和助剂，色度较深；有机物含量大，悬浮物多，且含有微量的有害物质；水量不均衡排放，是较难处理的工业废水之一。国内过去大多采用物化或生化直接处理，但随着近来大量新的化学浆料（PVA）染化料和整染剂的采用，增加了废水的化学惰性，降低其可生化降低性能，使其处理带来了较大的困难。
针对该公司的废水特性，拟订了如下的工艺路线：
高浓度染色废水中含有大量难生物降解及抑制微生物生长的有害物质，对该废水单独采用混凝脱色处理，去除废水中部分有机污染物和色度，降低其对生化处理的毒性，为后续处理创造条件。该法在印染废水处理中得到了广泛应用，并取得了较好的处理效果。
针对印染废水可生化较差的特点，拟采用水解酸化工艺来提高废水的可生化性，水解酸化是利用厌氧过程中的水中酸化阶段产酸菌的作用将废水中部分燃料苯环及长链大分子物质的分子键在水中酶作用下断开，使苯环打开，大分子物质断裂为小分子，不溶性有机物转化为可溶性有机物，难降解有机物转化为可降解或易生化降解的有机物，从而达到脱色，降低色度，降低PH值，减轻后续处理设施负荷。
生化处理拟采用生物接触氧化池，在池内没有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中。同时，它兼有活性污泥法与生物滤池二者的特点。生物接触氧化池中微生物所需的氧通过入口曝气供给、生物膜生长至一定厚度后，近填料壁的微生物将由于缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体使曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生膜的生长，形成生物膜二次新陈代谢，脱落的生物膜将随出水流出池外。所以生物膜发展在每个阶段都是同时存在的，使去除有机物的能力稳定在一定水平上，生物膜在池内呈立体结构，对保持稳定的处理能力很有利，而且该池不存在污泥膨胀问题，污泥沉降性能好。
根据我国近年来印染废水处理工艺运行中的经验和教训，采用物化加生化处理结合的联合处理工艺，是行之有效的，同时考虑到，印染废水的BOD/COD比值较小、可生化性较差的特点，采用水解酸化来改善废水的可生化性，经过大量实践证明可明显提高废水的可生化性，提高生化处理效果。[5][6]
6. 废水处理工艺流程说明
车间排放出的浆染废水，经过一号隔栅井，去出较大的杂物和漂浮物后，进入集水井。在集水井中进行预曝气，并调节PH值。停留一定时间后物质均量，然后将废水利用泵提升。经过管道混合器投加高效絮凝剂和助凝剂，经过充分混合反应后流入一号斜板沉淀池进行泥水分离，去处色度和一定量的COD。一号斜板沉淀池出水已经2号隔栅井去处杂物后的废水进入调节池，在调节池通过潜水搅拌器进行搅拌混合达到均衡水质水量。调节池出水通过污水泵提升，经过管道混合器时投加高效絮凝剂和助凝剂，经充分混合反应后流入2号斜板混凝池进行泥水分离，去除部分色度，降低COD的量。经物化处理的水流入水解氧化池。水解酸化池中放置潜水搅拌机，保持兼氧微生物与废水充分接触，以进一步均衡水质，同时通过水解酸化作用使一些复杂的难降解的大分子物质分解为易降解的小分子物质，为后续好氧生化处理创造条件，同时去除大部分的色度。经过水中酸化池后的废水流入生物接触氧化池，在此过程中，废水通过微生物的降解，去除大部分污染物质，进一步降解COD、BOD和色度。鼓风机产生的压缩空气内管道输送到池内，通过微孔曝气器时废水进行鼓风曝气，供给微生物呼吸所需的氧气。经过曝气后的废水进入二沉池，沉淀一定时间后处理水即可计量排放。
二沉池的污泥一部分回流污泥至水解酸化池进行消化，以减少污泥的处理负荷，一部分回流至生物接触氧化池以保证池内微生物的浓度。
1号和2号斜板沉淀池、水解酸化污泥进入污泥浓缩池，浓缩后的污泥进入污泥反应池，在污泥反应池中投加改性药剂来提高其透水性。改性后的污泥进入压滤机进行压滤脱水，泥饼外运，压滤水和浓缩池上清液回流至调节池重新处理。
7. 工艺原理及工艺特点
7.1 水解酸化池
染织厂废水的可深化性一般，并且水中的有机物对微生物有一定的抑制作用。若未经预处理直接进行好氧生化处理，出水效果不理想。根据以往对染整污水处理的经验，采用水解酸化工艺可将染织废水中的大分子、难降解的有机物转化为小分子的有机物。提高污水的B/C化，便于提高后续处理工艺去除率。同时降低大部分色度。由于水解酸化提高了污水的可生化性，因而水解酸化—生物接触氧化工艺使用范围广，可适应各种印染废水。
水解酸化过程中起作用的细菌为水解细菌、产酸菌，均在无氧条件下，不需要动力曝气。因而水解酸化池能在无能耗的条件下将有机物大部分降解。但水解酸化工艺不等于厌氧消化，厌氧发酵过程分为四个阶段：第一阶段—水解阶段；第二阶段—酸化阶段；第三阶段—酸化衰减阶段；第四阶段—甲烷化阶段。
本工艺采用的水解酸化池是将反应控制在第二阶段完成，不进入第三阶段。水解酸化较全过程的厌氧消化具有以下优点：
1) 不需要密闭的反应器，不需要水，气，固三相分离器，降低了造价并便于维护，可以设计出适应大，中，小型污水厂所需的构筑物。
2) 由于反应控制在第二阶段完成之前，故出水无厌氧发酵所具有的不良气体，改善污水处理厂的环境。
3) 由于第一阶段，第二阶段反应进行迅速，故水解池体积较小，与一般初次沉淀池相当，可节省基建投资。
4) 抗冲击负荷，防止好氧工段的污泥膨胀
5) 具有脱磷除氮作用，同时节约能耗[7]
本设计方案水解酸化池有反应区，填料区和沉降区组成，污水由水解酸化池底部进入反应池，通过污泥床，水解酸化池底部设有潜水搅拌器，通过搅拌器使泥水充分混合，加大接触面积，大量微生物将进水中的颗粒物质和胶体物质迅速截留和吸附，这个物理过程的快速反应，一般只要几秒钟即可完成，截留下来的物质吸附在水解污泥的表面，慢慢的被分解代谢，其在系统内的污泥停留时要大于水力停留时间，部分污染物质在通过填料上微生物吸附降解，在大量水解细菌的作用下将不溶性有机物水解为溶解性物质，同时在产酸菌的协同作用下将大分子物质，难于生物降解物质转化为易于生物降解的小分子物质，重新释放到液体中，在较高水力负荷下随水流出系统，进水好氧部分降解，由于水解和产酸菌世代周期较短，往往以分钟和小时计，因此，这一降解过程也是迅速的，可以看出，水解酸化池集沉淀，吸附，生物絮凝，生物降解功能于一体，能大大提高污水的可生化性和去除污水中的COD及色度。[8]
7.2生物接触氧化池
由于水解酸化处理后的废水的COD值不高，同时B/C比有所提高，可以采用接触氧化法去除剩余的有机物，由于预处理提高了废水的可生化性，为保证废水处理的效果，在此过程中，废水同生物膜接触，通过厌氧菌的不断繁殖，新陈代谢，旧的生物膜脱落，新的生物膜又生长起来，由于填料表面积较大，所以生物膜的发展的每个阶段都是同时存在的，使去除的有机物的能力稳定在一定水平上，通过微生物的降解，去除了大部分污染物质，进一步降低COD，BOD和色度。[9][10]
7.3曝气方式
本设计采用低噪声三叶罗茨风机与穿孔曝气方式，其中风机选用罗茨鼓风机，该风机具有技术先进，体积小，重量轻，流量大，噪声低，运行平稳等显著特点。
7.4工艺特点总结
1） 工艺设计参数结合了理论计算和污水处理实验结果，处理效率更可靠
2） 废水经过一次提升，控制点仅为物化处理的pH值和生化处理中的DO值
3） 利用无能耗的水解酸化池降解部分有机物，改善废水的可生化质
4） 抗冲击负荷能力强，处理效果好，氧利用率高
5） 采用组合工艺，保证出水水质稳定达标
6） 本工艺运行可靠，操作简便，投资省，运行成本低[11][12]
8. 单元处理效果预测
9. 主要构筑物设计参数
9.1水解酸化池
平面尺寸：7.5×14m 有效水深：6m
有效容积：625m3 停留时间：5h
9.2 生物接触氧化池（分六格）
平面尺寸：3.2×3.2m(每格)有效水深：6.5m
有效容积：168m3(总) 接触时间：1.344h
气水比：15：1 污泥负荷：0.3kgBOD5/kgMLss.d
10. 主要设备选型
10.1 潜水搅拌机（四台）
型号：QJB5/12-620/3-480/s配用功率：5.0kw
额定电流：18.2A 重量：184kg
功能：用于水解酸化池废水和兼氧性污泥的混合，控制泥水分离；防止颗粒在池壁和池底的凝结沉淀
10.2 鼓风机（四台，两备两用）
型号：TSE-200 配用功率：30kw
流量： 20.10m3/min重量：1120kg
配套电机型号：Y250M-8
功能：用于生物接触氧化池中活性污泥呼吸所需的氧，同时鼓风机产生的送风压力起到搅拌，混合的作用，保持微生物的悬浮状态，使微生物与废水充分接触
10.3 TL-200mm立体弹性填料
规格：φ200mm
功能：用于水解酸化池兼氧菌挂膜，计算填料体积为182m3
10.4HYG型软性纤维填料
规格：φ180-80
功能：用于生物接触氧化池挂膜，计算填料体积为184.32m3[13]
11. 二次污染防治
11.1 噪声控制
11.1.1主要噪声源
本设计方案主要噪声源是四台三叶罗茨风机，同时满负荷运转时，噪声级可达90多分贝。
11.1.2治理措施
每台风机排风口安装YHZ型罗茨鼓风机消声器一只，送风管道上接橡胶补偿管一只，风机底座安装减振设施。
11.2 污泥处置
经浓缩池浓缩，然后脱水，通过压滤机压成泥饼，最终污泥泥饼可掺和在煤炭中焚烧，亦可外运至综合垃圾场填埋，减少污染。
12. 结构设计
构筑物采用钢筋混凝土结构，池底池壁，走道砼等级为C25，，垫层砼为C10，池体砼的抗渗等级为S6；钢材采用A3钢。[14]
结束语
目前由于印染废水组分复杂，所以单一应用某种工艺很难处理达标，故实际应用总多采用组合工艺，本工艺通过水解(酸化)池可将难生化降解的有机物转化为可生化处理的有机物,将难降解的大分子有机物转变为易降解的小分子有机物,提高了污水的可生化性,即BOD/COD的值,为后续好氧生物处理提供较好的条件,而且污水经水解(酸化)后其溶解氧很低,亏氧值余增大,可提高好氧生物处理段氧的利用率。该系统出水水质稳定,能承受一定的冲击负荷,剩余污泥量较少,可以从传统的处理工艺中取消污泥消化池,在停留时间相近和设备增加不多的情况下,水解(酸化)池可取代初沉池,也可把初沉池改造成水解(酸化)池, 故水解(酸化)—好氧生物处理工艺具有很大的发展潜力。
参考文献
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[13]史惠祥编. 实用环境工程手册-污水处理设备[M]. 北京：化学工业出版,2002.10
[14]闫波.环境土建工程[M].北京：化学工业出版社，2003