臭氧-BAF组合工艺深度处理印染废水

纺织印染废水成分复杂、有机物含量高、水质变化大，是我国最难处理的工业废水之一。目前，国内印染废水处理方法主要是物理、化学和生物法。近年来，由于印染行业科技的进步，印染废水中出现了PVA材料、新型添加剂等难以被生物降解去除的成分，降低了印染废水的可生化性，增加了印染废水处理的难度，对传统的印染废水处理技术提出了新的挑战。因此，探索更加稳定高效的印染废水处理技术成为解决当前行业问题的关键。

污水厂位于印染企业集中区，处理的污水大部分是周边纺织印染企业排放的废水。公司深度处理工程采用二沉池→气浮池→活性炭滤池工艺，日处理能力可达10万吨，出水水质达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012) (CODCr≤80mg/L)的直排要求。近期根据相关部门要求，执行浙经信委环发(2012)60号文件，设计出水水质提升至CODcr ≤ 60 mg/L。

臭氧氧化技术能将大分子发色团分解成小分子，具有消毒、脱色、防污、提高废水可生化性等优点，因此被广泛应用于工业废水处理。BAF具有生物氧化降解和过滤功能，BAF处理后的出水水质较高。为了保证最终出水的CODCr稳定在60mg/L以下，我们考虑在原有工艺流程的基础上增加“臭氧-BAF组合工艺”技术，为了验证和优化该废水生物处理技术的可行性，我们增加了中试项目。

1.设计进、出水水质

中试系统的设计水量为36m3/d，设计进水为气浮池处理后的出水。处理目标是与臭氧-曝气生物滤池工艺处理后的最终出水相比，CODCr≤60mg/L，色度≤10倍，SS≤10mg/L。

2.处理过程

2.1工艺流程

臭氧-曝气生物滤池组合工艺如图1所示。提升泵将气浮水泵入臭氧氧化塔。经臭氧氧化后，出水被泵入BAF进行深度处理，然后通过BAF高位出水堰流入清水池，收集BAF出水并测量相关指标。清水池的出水经活性炭过滤器过滤后直接排放。运行一段时间后，BAF生物填料层被清水池储存的水反冲洗，反冲洗废水排至生化段循环使用。

2.2主要结构和设计参数

主要结构和设计参数见表2。

2.3主要工艺参数

设计进水流量1.5m3/h，臭氧氧化塔无填料，有效容积0.88m3，BAF卵石高度0.5m，陶粒填料高度2.5m，填料量3m3，孔隙率0.5，单池有效容积1.5m3，表面水力负荷约1.2m 3/(m2·h)，气水比3∶1，清水池有效池容量2.4m3

2.4分析方法

中试实验中需要分析的水质指标采用标准方法检测，主要包括pH、SS、色度、CODCr，臭氧浓度采用碘量法测定。具体分析方法见表3。

3.调试及运行效果分析

3.1触摸开始

曝气生物滤池采用接种和自然挂膜相结合的方式启动。中试试验中，氧化沟排出的剩余污泥接种100L污泥，污泥用量约为有效容积的5%。挂膜-好氧工艺分为两个阶段:第一阶段为闷曝阶段，按C∶N∶P=100∶5∶1的质量比加入淀粉、碳酸氢铵和磷酸二氢钾营养液，加入营养液后，污泥连续曝气4天，使其恢复良好活性，有效增值。在闷晒期间，观察到过滤材料表面上的微生物生长。第二阶段是自然成膜的启动阶段，流速0.5m3/h，水力停留时间。

从图2可以看出，陶粒表面逐渐出现灰褐色生物膜，CODCr的去除效果趋于稳定，CODCr去除率稳定在22%，出水CODCr约为100mg/L，取BAF出水用显微镜观察，可以看到明显的细菌胶团和轮虫等微生物。生物膜形成初步完成，可以进入调试和优化试验阶段。

3.2调试和运行

3.2.1臭氧投量对CODCr去除率的影响

调试期间，首先控制BAF的停留时间为2.5h，逐步增加臭氧投加量，使臭氧-BAF组合工艺在不同臭氧浓度下稳定运行3d。每天监测中试系统的进水和出水的CODCr，并计算去除率。根据5天的平均值，确定了臭氧BAF组合工艺的较佳臭氧投量，对比效果如图3所示。

从图3可以看出，随着臭氧投加量的增加，废水的CODCr去除率逐渐增加，而出水的CODCr逐渐降低。100mg/L臭氧投加量继续增加后，废水的CODCr去除率下降约77%，出水CODCr基本趋于稳定，约为35 mg/L。分析原因臭氧具有很强的氧化性，能将水中的难降解有机物、大分子有机物和不饱和化合物氧化成臭氧化物，部分有机物完全氧化成CO2和H2O，其他不易降解的大分子有机物可转化成易于生物降解的小分子有机物，从而达到去除CODCr的效果。但随着投加量的增加，水中的不饱和有机物全部被臭氧氧化，臭氧投加量对CODCr降解没有明显影响。因此，综合考虑处理效果和成本，本实验的最佳臭氧投加量为100mg/L

3 . 2 . 2 BAF停留时间对CODCr去除率的影响

控制臭氧投加量为100mg/L，逐步增加BAF停留时间，使臭氧-BAF组合工艺在不同的BAF停留时间下稳定运行3天。每天监测中试系统进水和出水的CODCr，计算去除率。根据3天的平均值确定臭氧曝气生物滤池组合工艺的最佳曝气生物滤池停留时间。比较效果如图4所示。

从图4可以看出，废水在BAF中停留的时间越长，CODCr去除率越大。停留时间为2.5h后，停留时间越长，CODCr去除率的提高幅度越小，约为75%，出水CODCr趋于稳定。综合考虑处理效果和处理成本，本试验中曝气生物滤池的最佳停留时间为2.5h

3.2.3反冲洗周期对CODCr去除效果的影响

在系统中试运行过程中，由于系统超负荷运行时间过长，BAF没有及时反冲洗，导致效果下降，并带出少量生物絮体，使部分指标略超过设计值。如果某一天进水CODCr为122mg/L，出水CODCr为62mg/L，色度为12倍，SS为14mg/L，为了保持系统稳定运行，考虑用BAF进行反冲洗。控制臭氧投加量为100mg/L，BAF停留时间为2.5h，使臭氧-BAF组合工艺在不同的BAF反冲洗周期运行，每天监测中试系统的进水和出水的CODCr并计算去除率，根据反冲洗周期数据的平均值确定较好的反冲洗周期。比较效果如图5所示。

BAF长期超负荷运行会对生物膜产生一些负面影响，甚至缩短反冲洗周期。因此，不仅要保证进水水质在设计要求之内，而且要间隔对BAF进行反冲洗。运行结果表明，曝气生物滤池的反冲洗周期为两周，可以达到较好的处理效果。

3.3稳定运行分析

臭氧-曝气生物滤池中试系统经过两个多月的优化和调试。根据调试期间优化的参数，臭氧投加量控制在100mg/L，BAF停留时间为2.5h，臭氧-BAF组合工艺稳定运行60d。工艺流程为气浮池出水-臭氧氧化-BAF生物降解-清水池-出水，每天检测中试系统进出水的CODCr、ss和色度。

从图6和图7可以看出，在设计条件下，经过两个月的运行，中试系统出水水质稳定，达到设计要求，CODCr≤40mg/L，SS≤10mg/L，色度≤10，臭氧-BAF组合工艺对CODCr、SS和色度的平均去除率分别达到75%、60%和77%。

4.问题和改进措施

臭氧-BAF如果不及时反冲洗，出水CODCr、SS、色度都会超标，需要通过反冲洗和增加臭氧投加量来解决。

在运行过程中，我们发现臭氧出水的溶解氧浓度能够满足BAF的好氧需求，因此可以适当优化BAF池的曝气量，减少风机的耗电量，从而降低运行成本。

运行中发现臭氧曝气生物滤池易滋生藻类，导致出水水质不达标。因此，可以覆盖BAF以防止阳光和藻类生长。

为了应对中试系统进水水质异常导致出水水质不达标的情况，可增加CODCr在线监测仪，调整出水流向。当出水不达标时，将切换到生化阶段进行进一步处理，但根本措施仍是优化处理工艺，控制进水水质，不断加强废水处理工艺的运行管理。

臭氧受热极易分解，一定要做好室外臭氧管道的保温，防止管道被太阳暴晒后升温分解。

臭氧腐蚀性很强，建议其管件采用含铬25%以上的不锈钢制品，阀门和法兰密封应采用聚四氟乙烯制品。

5.结论

采用“臭氧+BAF”的基本工艺处理气浮池出水。运行实践证明，该工艺对印染废水具有良好且稳定的处理效果。臭氧浓度、曝气生物滤池停留时间和ABF反冲洗周期对处理效果有很大影响。当臭氧浓度为100mg/L，曝气生物滤池停留时间为2.5h，曝气生物滤池反冲洗周期为两周时，该工艺效果较好。(来源:绍兴柯桥兴宾水质检测有限公司)

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