凈水污泥中回收的混凝劑處理印染廢水的中試研究

魏美潔¹，丁曙東¹，王東田¹，姜?jiǎng)P²，于水利²

(1.蘇州科技學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇蘇州 215011；2.同濟(jì)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200092)

摘要：從凈水污泥中回收鋁鹽混凝劑，并將其用于印染廢水的處理中。中試結(jié)果表明，當(dāng)回收混凝劑的投加量為20 mg/L時(shí)，經(jīng)混凝沉淀處理后，對(duì)印染廢水中COD、色度和SS的平均去除率分別可達(dá)到37.46%、72.97%和86.10%，且出水B/C值可由原來(lái)的0.27增至0.37，明顯改善了印染廢水的可生化性，減輕了后續(xù)生化段的有機(jī)負(fù)荷；回收混凝劑呈酸性，因此無(wú)需在調(diào)節(jié)池加酸，即可對(duì)印染廢水的堿性起到中和作用；與聚合氯化鋁（PAC）商品相比，采用回收混凝劑可使整個(gè)工藝的HRT縮短12h，且其出水水質(zhì)更好，可滿足排放要求。

濱海工業(yè)區(qū)是紹興市紡織印染業(yè)的集中地，該工業(yè)區(qū)籌建的江濱水處理公司的印染廢水處理量約為20×10⁴m³/d。2010年11月—2011年5月，筆者在濱海工業(yè)區(qū)進(jìn)行了印染廢水處理的中試，旨在為即將興建的污水處理廠提供技術(shù)支撐，試驗(yàn)內(nèi)容之一是考察從凈水污泥中回收的混凝劑對(duì)印染廢水的處理效能。印染廢水的有機(jī)物含量高、成分復(fù)雜、色度大、pH值高、水質(zhì)變化大，是公認(rèn)的難處理工業(yè)廢水之一，目前主要采用物化與生化相結(jié)合的方法進(jìn)行處理，其中物化法中采用較多的是混凝沉淀法。筆者在中試過(guò)程中采用了兩種混凝劑進(jìn)行對(duì)比，分別是固體聚合氯化鋁（PAC）和從凈水污泥中回收的混凝劑。

1 印染廢水水質(zhì)及中試工藝流程

1.1 印染廢水水質(zhì)

印染廢水取自紹興縣齊賢鎮(zhèn)柯海公路1^#泵站，其中含有極少量的生活污水，其COD和BOD₅濃度分別為（900～1700）、（100～250）mg/L，SS為400～800mg/L，色度為500～2000倍，pH值為9.0～11.0，溫度為20～35℃，可知，該印染廢水的可生化性較差,B/C值在0.24~0.34之間。印染廢水的排放目標(biāo)如下：COD≤100mg/L，BOD₅≤25mg/L，SS≤70mg/L，色度≤40倍，pH值為6～9。

1.2 中試工藝流程

中試的處理規(guī)模為2.5m³/d，工藝流程見圖1。工藝特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：①選用高效混凝劑，最大限度地去除印染廢水中不可生化降解的溶解性COD和不溶性顆粒COD，從而提高混凝沉淀出水的可生化性，減輕后續(xù)生化段的有機(jī)負(fù)荷，進(jìn)而縮短HRT；②水解酸化段采用改進(jìn)型ABR反應(yīng)器，強(qiáng)化水解酸化效果，促進(jìn)大分子和帶發(fā)色基團(tuán)的聚合物的裂解。吸附濾柱內(nèi)填充石英砂與顆�；钚蕴侩p層濾料。

圖1 中試工藝流程

2 混凝劑的回收方法及其特性

自來(lái)水廠廣泛使用硫酸鋁、聚合氯化鋁作為混凝劑，因此凈水污泥中的含鋁率也較高。以前凈水污泥只是簡(jiǎn)單地被排放掉，現(xiàn)在已開始對(duì)凈水污泥進(jìn)行回收再利用。在試驗(yàn)中，凈水污泥取自蘇州新區(qū)某自來(lái)水廠，該廠采用的混凝劑為PAC。筆者采用超聲波與酸協(xié)同回收凈水污泥中的鋁鹽混凝劑。由于凈水污泥中除了加入的鋁鹽混凝劑外，還有原水中的粘土懸浮顆粒物，因此回收的混凝劑中不僅含有鋁鹽，還有鐵鹽、鈣鹽、鎂鹽等。目前這項(xiàng)混凝劑回收技術(shù)已經(jīng)獲得了國(guó)家專利。

經(jīng)檢測(cè)，回收混凝劑中的Al、Fe、Ca、Mg、Mn、Si含量分別為8 000、1658、589、340、146、604mg/L，Cd、Cr、Pb、Hg和As含量低于檢測(cè)限（0.05mg/L），pH值為1.0�？芍�，回收混凝劑中的主要成分是Al、Fe、Ca、Mg、Si等，其他有毒有害重金屬的含量較低；另外回收混凝劑呈酸性，而印染廢水呈堿性，因此采用回收混凝劑處理時(shí)可起到一定的中和作用，無(wú)需加酸調(diào)節(jié)廢水的pH值。

3 中試工藝的運(yùn)行效果

3.1 混凝沉淀段的運(yùn)行效果

根據(jù)混凝攪拌試驗(yàn)，確定中試的混凝劑投加量為20mg/L（以鋁離子濃度計(jì)，下同）。2011年1月21日—27日的檢測(cè)結(jié)果顯示，在進(jìn)水COD為1009~1443mg/L（均值為1244mg/L）、色度為985~1300倍（均值為1180倍）、SS為676~720mg/L（均值為698mg/L）、B/C值為0.24~0.30（均值為0.27）的條件下，經(jīng)混凝沉淀處理后，出水COD降至684~873mg/L（均值為778mg/L）、色度降至290~362倍（均值為319倍）、SS降至87~110mg/L（均值為97mg/L），對(duì)COD、色度和SS的平均去除率分別為37.46%、72.97%和86.10%，出水B/C值升至0.35~0.41（均值為0.37），可生化性顯著增強(qiáng)。

3.2 生化段的運(yùn)行效果

生化段是印染廢水處理工藝的核心，直接關(guān)系到最終出水水質(zhì)能否達(dá)標(biāo)。由于冬季氣溫較低，為保證生化處理所需的水溫，在生化池安裝了加熱器；同時(shí)沿廊道安裝了蠕動(dòng)攪拌器進(jìn)行適度攪拌，使污泥處于懸浮流動(dòng)狀態(tài)，促進(jìn)廢水與污泥的充分混合，強(qiáng)化傳質(zhì)作用。

2011年1月21日—27日的檢測(cè)結(jié)果顯示，混凝沉淀出水經(jīng)水解酸化池和好氧池處理后，COD濃度降至130~145 mg/L（均值為137 mg/L），色度降至85~105倍（均值為92倍），生化段對(duì)COD和色度的平均去除率分別高達(dá)82.39%和71.16%，表明生化工藝段的運(yùn)行效果較好。水解酸化池的進(jìn)水pH值在8.2左右，出水pH值基本在7.2左右，經(jīng)好氧池處理后出水pH值的范圍為8.0～8.3。

3.3 系統(tǒng)的整體運(yùn)行效果

系統(tǒng)對(duì)印染廢水中COD的去除效果見圖2(去除率是相對(duì)于原水而計(jì)算得到的)�？芍�，對(duì)COD的去除主要發(fā)生在混凝沉淀段與生化段，吸附濾柱對(duì)COD的去除率較低。對(duì)于COD在1500mg/L左右的印染廢水，經(jīng)混凝沉淀處理后，COD可降至900 mg/L以下，再經(jīng)生化段和吸附濾柱處理后，系統(tǒng)最終出水COD均在100 mg/L以下。

圖2 中試系統(tǒng)對(duì)COD的去除效果

4 不同混凝劑的處理效果對(duì)比

4.1 不同混凝劑對(duì)HRT的影響

分別使用市場(chǎng)上工業(yè)級(jí)的固體PAC(Al2O3含量≥28%)及從凈水污泥中回收的混凝劑，在保持原水水質(zhì)條件基本相同、二沉池出水COD為80～100mg/L、混凝劑投加量為20mg/L的條件下，采用兩種混凝劑分別運(yùn)行10d，結(jié)果表明，采用固體PAC為混凝劑時(shí)HRT為68h，而采用回收混凝劑時(shí)HRT僅為56h，比采用PAC時(shí)縮短了12h。

4.2 不同混凝劑對(duì)二沉池出水水質(zhì)的影響

在保持原水水質(zhì)條件基本相同、HRT為56h、混凝劑投加量為20mg/L的條件下，分別采用PAC和回收混凝劑連續(xù)運(yùn)行1周，檢測(cè)二沉池出水COD濃度與色度。結(jié)果表明，采用PAC作為混凝劑時(shí)，二沉池出水COD平均值為132mg/L，色度為90倍；采用回收混凝劑時(shí)，二沉池出水COD平均值為95mg/L，色度為66倍。相比之下，回收混凝劑對(duì)印染廢水的處理效果更好，出水COD和色度可以達(dá)到排放要求。

5 結(jié)論

當(dāng)回收混凝劑的投加量為20mg/L時(shí)，混凝沉淀段對(duì)印染廢水的COD、色度和SS的平均去除率分別可達(dá)到37.46%、72.97%和86.10%，且混凝沉淀出水的可生化性得到明顯改善，B/C值由印染廢水的0.27升至0.37，減輕了后續(xù)生化段的有機(jī)負(fù)荷；回收混凝劑呈酸性，因此無(wú)需在調(diào)節(jié)池加酸，即可對(duì)印染廢水的堿性起到中和作用；與PAC商品相比，采用回收混凝劑可以使整個(gè)工藝的HRT縮短12h，并且在相同的運(yùn)行條件下，采用回收混凝劑時(shí)二沉池出水COD和色度值更低，滿足排放要求。

本文榮獲《中國(guó)給水排水》2013年度“得利滿”優(yōu)秀論文二等獎(jiǎng)

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