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，姜凱²，于水利²

(1.蘇州科技學院環境科學與工程學院，江蘇蘇州 215011；2.同濟大學環境科學與工程學院，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。中試結果表明，當回收混凝劑的投加量為20 mg/L時，經混凝沉淀處理后，對印染廢水中COD、色度和SS的平均去除率分別可達到37.46%、72.97%和86.10%，且出水B/C值可由原來的0.27增至0.37，明顯改善了印染廢水的可生化性，減輕了后續生化段的有機負荷；回收混凝劑呈酸性，因此無需在調節池加酸，即可對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工藝的HRT縮短12h，且其出水水質更好，可滿足排放要求。

濱海工業區是紹興市紡織印染業的集中地，該工業區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，筆者在濱海工業區進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支撐，試驗內容之一是考察從凈水污泥中回收的混凝劑對印染廢水的處理效能。印染廢水的有機物含量高、成分復雜、色度大、pH值高、水質變化大，是公認的難處理工業廢水之一，目前主要采用物化與生化相結合的方法進行處理，其中物化法中采用較多的是混凝沉淀法。筆者在中試過程中采用了兩種混凝劑進行對比，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 印染廢水水質及中試工藝流程

1.1 印染廢水水質

印染廢水取自紹興縣齊賢鎮柯海公路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

中試的處理規模為2.5m³/d，工藝流程見圖1。工藝特點主要體現在：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，減輕后續生化段的有機負荷，進而縮短HRT；②水解酸化段采用改進型ABR反應器，強化水解酸化效果，促進大分子和帶發色基團的聚合物的裂解。吸附濾柱內填充石英砂與顆粒活性炭雙層濾料。

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單地被排放掉，現在已開始對凈水污泥進行回收再利用。在試驗中，凈水污泥取自蘇州新區某自來水廠，該廠采用的混凝劑為PAC。筆者采用超聲波與酸協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。目前這項混凝劑回收技術已經獲得了國家專利。

經檢測，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含量低于檢測限（0.05mg/L），pH值為1.0。可知，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可起到一定的中和作用，無需加酸調節廢水的pH值。

3 中試工藝的運行效果

3.1 混凝沉淀段的運行效果

根據混凝攪拌試驗，確定中試的混凝劑投加量為20mg/L（以鋁離子濃度計，下同）。2011年1月21日—27日的檢測結果顯示，在進水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。

3.2 生化段的運行效果

生化段是印染廢水處理工藝的核心，直接關系到最終出水水質能否達標。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；同時沿廊道安裝了蠕動攪拌器進行適度攪拌，使污泥處于懸浮流動狀態，促進廢水與污泥的充分混合，強化傳質作用。

2011年1月21日—27日的檢測結果顯示，混凝沉淀出水經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COD和色度的平均去除率分別高達82.39%和71.16%，表明生化工藝段的運行效果較好。水解酸化池的進水pH值在8.2左右，出水pH值基本在7.2左右，經好氧池處理后出水pH值的范圍為8.0～8.3。

3.3 系統的整體運行效果

系統對印染廢水中COD的去除效果見圖2(去除率是相對于原水而計算得到的)。可知，對COD的去除主要發生在混凝沉淀段與生化段，吸附濾柱對COD的去除率較低。對于COD在1500mg/L左右的印染廢水，經混凝沉淀處理后，COD可降至900 mg/L以下，再經生化段和吸附濾柱處理后，系統最終出水COD均在100 mg/L以下。

圖2 中試系統對COD的去除效果

4 不同混凝劑的處理效果對比

4.1 不同混凝劑對HRT的影響

分別使用市場上工業級的固體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行10d，結果表明，采用固體PAC為混凝劑時HRT為68h，而采用回收混凝劑時HRT僅為56h，比采用PAC時縮短了12h。

4.2 不同混凝劑對二沉池出水水質的影響

在保持原水水質條件基本相同、HRT為56h、混凝劑投加量為20mg/L的條件下，分別采用PAC和回收混凝劑連續運行1周，檢測二沉池出水COD濃度與色度。結果表明，采用PAC作為混凝劑時，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，二沉池出水COD平均值為95mg/L，色度為66倍。相比之下，回收混凝劑對印染廢水的處理效果更好，出水COD和色度可以達到排放要求。

5 結論

當回收混凝劑的投加量為20mg/L時，混凝沉淀段對印染廢水的COD、色度和SS的平均去除率分別可達到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，減輕了后續生化段的有機負荷；回收混凝劑呈酸性，因此無需在調節池加酸，即可對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工藝的HRT縮短12h，并且在相同的運行條件下，采用回收混凝劑時二沉池出水COD和色度值更低，滿足排放要求。

本文榮獲《中國給水排水》2013年度“得利滿”優秀論文二等獎

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