印染廢水因色度大、堿度大、成分復雜、難于生化處理，一直是水處理行業面臨的重大課題。據不完全統計，目前我國每年印染廢水的排放總量大約在3×106~4×106 m3/d〔1, 2〕。印染行業排放的廢水不但水量巨大，而且其中含有大量的酸堿物質、各類染料、表面活性劑、印染助劑等，使用單一的處理工藝很難達到排放標準〔3, 4, 5〕。
江蘇某工業園污水處理廠地處太湖流域，主要接納園區內各種企業排放的綜合工業廢水。該廠由于原有工藝較為單一，處理設施年久失修，已不能滿足當前企業發展和排放標準的需求，需要對其進行升級改造，以滿足新的排放標準。針對原有的處理工藝，對其進行了升級改造前的中試研究。
1 水質水量及排放標準
江蘇某工業園污水處理廠自1992 年建成至今，已完成兩次擴建。目前處理能力為40 000 m3/d。其中印染廢水占80%~85%，其余為食品、塑膠和化工廢水等，工藝出水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B 標準，污水處理廠進出水水質如表 1 所示。
2 中試研究
為考察改造后工藝的可行性，為污水廠升級改造獲取最佳運行和設計參數，特建立中試系統，中試規模為24 m3/d，進水采用污水廠綜合印染廢水。
2.1 工藝流程的確定
該污水處理廠原主體工藝為A2/O 法。此工藝雖操作簡單、運行成本低，但由于進水中印染廢水所占比重較大，廢水的可生化性不好，導致直接采用A2/O 工藝時，出水中的COD、色度、TP 指標難以滿足現行法規的要求。另外，由于印染廢水中COD 主要來源于各種印染助劑、蠟質、果膠、纖維素、半纖維素等，而色度主要來源于各種染料，這些污染物大多屬難降解物，B/C 較低。而水解酸化可以降解大分子、提高B/C，并增加廢水的可生化性，提高后續好氧生化的處理效果。盡管水解酸化占地面積和初次投資較高，但其運行費用幾乎為零，而且也是污泥減量、脫色較經濟的方法〔6〕。
因此，筆者改建工程選擇處理工藝時，根據進水水質及水量變化的實際情況，在保留預處理（混凝沉淀）及核心工藝A2/O 的基礎上，增加了厭氧折流板反應器（ABR）水解酸化和曝氣生物濾池，改造后的處理流程如圖 1 所示。中試工藝采用圖 1 所示主體工藝，主要研究厭氧水解、A2/O 以及后續曝氣生物濾池對原水中COD、BOD5、TN、TP 及色度的處理效果（實線代表污水流程；虛線代表污泥流程）。
圖 1 改造后的工藝流程
2.2 中試工藝參數設計
（1）混凝沉淀。前置的混凝沉淀主要用于固液分離、去除部分色度和有機物。以PAC 為混凝劑投加到混凝池中，投加量為0.05~0.10 g/L，采用機械攪拌快速混合。混凝和沉淀有效容積分別為0.36 m3 和2.0 m3，pH 控制在10.0~11.0。出水進入后續ABR 水解池。
（2）水解酸化。由于印染廢水中含有大量的活性染料、漿料、表面活性劑、印染助劑等，這些物質屬于難以生物降解的大分子有機物質。為了提高廢水的可生化性，并為后續二級處理創造有利條件，特采用ABR 作為水解酸化工藝。在ABR 水解池中特有的厭氧環境下，這些大分子的有機物質通過水解酸化過程，被轉化成易于生物降解的小分子，同時提高廢水的可生化性。ABR 水解池外形尺寸為4.5 m×2.5 m×1.5 m，有效容積為12 m3。分為6 格，前面5 格為水解反應室，最后1 格起沉淀作用。在每個上向流室進水口的下部設置一個45°的導流板。反應器中添加組合填料（D 150 mm，江蘇宜興晨翔環保設備廠），添加量為前5 格總容積的70%。
（3）A2/O 工藝。主要用來去除廢水中的有機物，同時利用厭氧+缺氧+好氧的特殊環境，脫除廢水中的氨氮和部分磷。總有效容積為33 m3。厭氧、缺氧、好氧這3 個區的水力停留時間分別為8、10、15 h。好氧區添加部分組合填料（D 150 mm，江蘇宜興晨翔環保設備廠），添加量為好氧區總容積的70%。
（4）曝氣生物濾池。曝氣生物濾池作為最后一道新增的設施，其目的主要是對生化處理后的廢水作進一步深度凈化，以脫除廢水中殘余的有機物、色度和部分懸浮物SS。反應器高3.8 m，內徑0.9 m，2 座，有效容積為4.1 m3，水力停留時間為4.1 h。填料采用生物陶粒（3~5 mm，江西省萍鄉市科順濾料有限公司），濾料高3.2 m。進水方式為上流式，曝氣方式采用管道開孔曝氣，氣水比為3∶1。
3 結果與討論
中試時間為6 個月，采用混凝沉淀、ABR 水解酸化、A2/O 生物處理和曝氣生物濾池組合工藝，下圖所列數據均為中試后期穩定階段的采樣數值。
3.1 ABR 厭氧水解
ABR 水解池進水來自前置混凝沉淀的出水，實驗結果表明，前置混凝沉淀出水中的色度、有機物含量等大幅下降，其對有機物和色度的去除率分別為32%和56%左右。出水進入ABR 水解池初始平均COD、BOD5分別為473.69、89.13 mg/L，水解池進水平均色度為217 倍時，ABR 水解酸化對COD、BOD5、色度的去除效果如圖 2 所示。
ABR 厭氧水解對廢水可生化性的影響如圖 3所示。
圖 2 ABR 水解酸化對COD、BOD5、色度的去除效果
圖 3 ABR 厭氧水解對廢水可生化性的影響
由圖 2、圖 3 可見，ABR 水解池對COD 的去除率大約為23.6%，經過ABR 酸化后，出水平均COD為361.66 mg/L。出水平均BOD5為110.34 mg/L，出水BOD5不降反升。這說明一部分難于生物降解的大分子有機物在ABR 反應器內，通過水解酸化過程被轉化成易于生物降解的小分子有機物，從而導致出水BOD5升高。這一點從圖 3 中B/C 可以反映出來。綜合廢水經過ABR 水解酸化后，B/C 由進水的0.19增加到0.31，提高了63.2%，廢水的可生化性明顯提高，這說明ABR 水解酸化對提高印染廢水的可生化性是有明顯幫助的。
ABR 水解池進水平均TP 為9.2 mg/L，出水平均TP 分別為7.2 mg/L。結果表明：ABR 水解酸化對廢水中TP 的去除效果不明顯。
對于色度指標，由于水解池進水色度變化幅度較大，水解池出水色度隨進水色度的變化而相應發生變化。中試表明，當水解池進水平均色度為217倍時，出水平均色度為86 倍，水解池對色度去除率較高，平均去除率為60.4%。對ABR 各反應室的ORP 值進行測定發現，沿水流方向氧化還原電位逐漸降低，從第一格的-55.5 mV 逐漸下降到-80.4mV。在該區段內，水解酸化池內反應條件良好，而這則非常有利于水解酸化過程的進行。
3.2 A2/O 生化段
污水經過預處理段后，進入A2/O 池的厭氧段。在厭氧條件下，聚磷菌將體內的有機磷轉化成無機磷釋放掉。厭氧段出水自流進入A2/O 池缺氧段后，進行反硝化脫氮過程。在該工序中，反硝化菌對硝態氮進行反硝化的同時，廢水中有機物作為碳源被消耗掉，導致出水BOD5和COD 有所降低。缺氧段出水進入好氧段后進行硝化和脫碳過程。出于除磷的需要，一部分好氧段出水作為硝化液回流到厭氧池。回流比為100%。
生化段對COD 的去除效果（以二沉池出水為準）以及生化段內平均MLSS 變化情況如圖 4 所示。
圖 4 A2/O 段有機物去除率及MLSS 變化
由圖 4 可見，整個中試實驗中，A2/O 段對綜合印染廢水中的有機物具有較高的去除效率，當進水平均COD 為361.7 mg/L 時，二沉池出水平均COD為90.1 mg/L，COD 去除率達到75%左右。在中試初期，受污水廠進水水質影響，進水COD 變化幅度大，二沉池出水COD 隨運行時間緩慢降低。中試后期，進水COD 變化趨于穩定，二沉池出水水質也相對穩定。同時，生化段顯示了良好的耐低負荷污染物沖擊的能力，當進水水質隨時間波動較大時，活性污泥并沒有出現明顯的老化現象，二沉池出水也沒有受到太大影響。
MLSS 對二沉池出水COD 有一定影響。當MLSS 為3 000 mg/L 以下時，二沉池出水COD 隨著MLSS 的升高而降低。當MLSS 為3 000~3 400 mg/L時，二沉池出水COD 趨于穩定，此時二沉池出水效果最好。當MLSS 高于3 400 mg/L 時，A2/O 段對綜合印染廢水中有機物的去除率呈下降趨勢。
A2/O 對綜合印染廢水中的TN 和TP 去除效果如圖 5 所示。
圖 5 A2/O 段對TN 和TP 的去除效果
由圖 5 可見，此段，進水平均TN、TP 分別為19.76、7.23 mg/L，出水平均TN、TP 分別為14.51、1.45 mg/L。A2/O 段對TN 的去除率不高，平均去除效率僅為33.0%。不過由于進水TN 本身不高，二沉池出水TN 保持在20 mg/L 以下，已經達到設計目標。對于廢水中的TP，A2/O 對綜合印染廢水中的TP 具有較好的去除效果，盡管進水TP 在4.52~7.37 mg/L之間波動較大，二沉池出水TP 卻始終比較穩定，平均值僅為1.5 mg/L。
3.3 曝氣生物濾池
通過中試研究發現，當氣水比為3∶1、水力負荷為0.64~0.95 m3/（m2·h）、溫度為23~28 ℃、pH 控制在7.6~8.3 之間時，曝氣生物濾池對污染物的去除效率最大。曝氣生物濾池對有機物、色度、TP 去除效果如圖 6 所示。
圖 6 曝氣生物濾池對有機物、色度、TP 去除效果
由圖 6 可見，曝氣生物濾池對有機物的去除效果較好，COD 平均去除率保持在50%以上，出水平均BOD5和COD 分別在18、45 mg/L 以下，達到了中試目的。
實驗結果證明，曝氣生物濾池進水TP 變化較大，在1.04~2.17 mg/L 范圍波動，然而出水TP 卻相對穩定，始終保持在0.7 mg/L 以下。當進水平均色度在55 倍時，曝氣生物濾池對綜合印染廢水的色度具有較好的去除效率，出水色度始終保持在30 倍以下，去除效果理想。具體參見http://www.dongaorq.cn更多相關技術文檔。
4 結論
（1）對于廢水可生化性較差的綜合印染廢水，采用混凝沉淀—ABR 水解酸化能顯著降低后續生化工序的負荷，并提高廢水的可生化性，有利于后續生物處理過程的高效進行。
（2）混凝沉淀—ABR 水解酸化—A2/O—曝氣生物濾池工藝對綜合印染廢水具有較強的抗沖擊負荷能力和較好的處理效果。在中試后期，COD、色度平均去除率分別達93%、94%，出水水質指標達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級B 標準。
（3）結合中試研究，應在用地面積盡量少而常規工藝需要全面升級時，考慮物化生化多方法聯合，利用組合工藝來進行升級改造，如將混凝沉淀、厭氧水解預處理與A2/O 法、曝氣生物濾池處理相聯合，可以大大提高綜合印染廢水處理后的出水水質。
