张茜芸

（苏州市环境科学研究所，江苏 苏州 215000）

1 废水水质及来源

纺织工业废水排放量大，且含有难降解的染料、助剂等，其中印染废水中的氮素以多种形式存在，主要来源包括印染中助剂的使用，例如尿素固色剂、液氨丝光等新工艺的应用，以及含氮染料，如含有偶氮基、硝基和氨基等的基团[1]。随着节能减排及绿色环保压力的与日俱增[2]，水污染防治要求也在不断加强，这些都会使印染废水的处理面临更大压力。国内外处理印染废水的方法主要有化学法、物理法和生物法，其中生物法由于成本较低、效率较高而广泛应用于印染污水集中处理厂中。

某印染园区污水集中处理厂设计规模为1.5万 m3/d，主要接纳印染园区生活污水和纺织工业生产废水。该污水处理厂接纳的废水可生化性很差，一方面由于印染废水中的染料及助剂种类复杂，含盐量高，另一方面纳管企业一般都建设了深度处理回用工程，因此排入该污水厂的废水多为处理后的浓水。部分企业废水中的氨氮、总氮浓度较高，因而进水中氨氮平均浓度偏高。此外，接纳的印染企业存在间歇排放、多品种、小批量生产频繁的情况，因而使进水水质和水量的波动较大。污水处理厂在设计进、出水水质及工艺流程时，主要是根据该地区的产业发展规划和现有主要企业的废水性质，其COD进水浓度限值为1000 mg/L，氨氮和总氮的进水浓度限值分别为50 mg/L、70 mg/L，总磷的进水浓度限值为5 mg/L。

2 工程总体方案设计

2.1 出水水质要求

改造前的污水处理厂采用的主体工艺是“水解酸化+CASS”工艺，起初运行较为稳定，后因为污水处理厂的设备设施老化、生产废水水质发生变化，并且随着环境保护要求的不断提高等因素，使污水处理厂的出水难以长期稳定达标。根据相关管理要求，该污水处理厂出水水质标准应执行《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》（DB32/1072-2018）表3中太湖地区其他区域内纺织染整工业主要水污染物排放限值、《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012）表2中直接排放标准及其修改单以及环保部公告的要求。污水处理厂出水标准如表1所示。

表1 污水处理厂出水标准

2.2 废水处理工艺

印染废水由于其可生化性较差，因此往往需要先通过水解酸化等厌氧反应，提高废水的可生化性，以便于后续进一步的生物处理。

A/O工艺是改进的活性污泥法，该工艺的主要特点是将反硝化反应器放置在系统之前，使反硝化过程和硝化过程有机地结合起来，在当下城市污水处理技术中广泛应用。A/O生物法去除氨氮是硝化和反硝化两个过程的有机结合。A/O生物脱氮主要依靠硝化菌与反硝化菌，并且在含有大量硝酸盐的硝化液回流进行反硝化反应的同时，提高污水的碱度，降低反应过程中碱的投放量[2]。A/O工艺是通过聚磷菌的生物作用达到除磷的效果，污水在厌氧区时，水中的磷元素以正磷酸盐的形式存在，而后流入好氧区时，正磷酸盐与活性污泥结合形成沉淀，最终进入污泥中。

粉末活性炭法（powdered activated carbon treatment，PACT）在1972年由杜邦（Du Pont）公司开发并申请专利，是一种向活性污泥系统中投加粉末活性炭的技术[3]。粉末活性碳投加进入生化池后，活性污泥吸附在粉末活性碳的上面，在粉末活性碳与活性污泥中微生物的协同作用下处理工业废水[4]。研究表明，与活性炭吸附法、活性污泥工艺相比，PACT工艺在实际废水和模拟废水的降解试验中都具有较大的优势。在处理实际废水时，PACT工艺对CODCr的去除率比活性污泥法高10%左右，比活性炭吸附法则高了18%左右[4]。张玉杰[5]等研究了PACT工艺在难生物降解的化学合成制药生产废水处理中的应用，发现PACT处理工艺可将好氧段CODCr的去除率提高约5%，同时能够改善污泥的沉降性能。郭新双[6]等针对颜料废水中有机物含量高、水质波动大、可生化性差等特点，实验采用了UASB-PACT组合工艺在常温下对颜料废水进行中试研究。结果发现，在高负荷条件下（COD＞1000 mg/L），PACT反应器对COD的平均去除率达到了80%以上。

根据实际运营情况，污水处理厂对原有项目进行了提标改造，污水处理的主体工艺比选见表2。

表2 污水处理主体工艺比选

综上所述，该污水处理厂采用了以“水解酸化＋A/O+PACT”为核心的组合工艺，工艺流程如图1所示。

图1 污水处理工艺流程图

3 系统运行情况

3.1 进水水质分析

根据该污水处理厂2021年2月～2022年1月的在线监测记录，对进水水质进行分析。分析结果表明，进水COD浓度范围为236.8～591.6 mg/L，进水氨氮浓度范围为4.18～20.15 mg/L，进水总氮浓度范围为18.66～52.35 mg/L，进水总磷浓度范围为1.37～4.99 mg/L。总体而言，进水COD、氨氮、总氮浓度波动较大，平均浓度分别为498.03 mg/L、13.13 mg/L、32.57 mg/L，总磷波动程度相对较低，平均浓度为2.16 mg/L。

3.2 出水水质分析

根据该污水处理厂2021年2月～2022年1月的总排口的在线监测记录，对现状出水水质进行分析。分析结果表明，出水COD的浓度范围为24.14～37.25 mg/L，出水氨氮浓度范围为0.358～1.025 mg/L，出水总氮浓度范围为1.26～5.59 mg/L，出水总磷浓度范围为0.018～0.101 mg/L。综合来看，总排口的出水水质中，COD的浓度变化相对平稳，平均浓度分别为31.52 mg/L；氨氮、总氮、总磷的出水浓度略有波动，平均排放浓度分别为0.72 mg/L、3.30 mg/L、0.037 mg/L。经过运行一年的出水水质监测，现污水处理厂出水可稳定达到相应的排放标准要求。

3.3 处理效果分析

根据该污水处理厂2021年2月～2022年1月的在线进出水的水质分析，得到了提标改造后污水处理厂对印染废水中的COD、氨氮、总磷、总氮的平均去除率，详见图2和表3。由此可知，总磷的去除效率相对较为稳定，COD和氨氮的去除效率在冬季出现较大波动，总氮去除效率波动较大，但最低仍能维持在80%左右。总体而言，改造后该污水处理厂COD、氨氮、总磷、总氮的平均去除率较高，其中COD的平均去除率为93.45%、氨氮的平均去除率为94.52%、总氮的平均去除率为89.86%、总磷的平均去除率为98.29%，出水水质均能满足相应的排放标准和管理要求。

表3 污水处理效果分析

图2 污染物去除效率变化图

4 结语

本工程根据废水特点，采用了“水解酸化＋A/O+PACT”工艺对污水处理厂现有项目进行提标改造。运行结果显示，改造后的污水处理工艺对该地区的印染废水具有较好的处理效果[8]。在正常运行条件下，出水可稳定达到相应的排放标准要求。改造后，该污水处理厂COD的平均去除率为93.45%、氨氮平均去除率为94.52%、总氮的平均去除率为89.86%、总磷的平均去除率为98.29%。

根据相关资料分析和现场调研，污水处理厂仍有几方面有待进一步加强：（1）物化污泥产生量较大，药剂成本及污泥处置等运行成本相对偏高；（2）部分接管企业废水的氨氮、总氮浓度较高，超出设计值，为冬季总氮达标排放增加了不确定性。