净水污泥中回收的混凝剂处理印染废水的中试研究

魏美洁¹，丁曙东¹，王东田¹，姜凯²，于水利²

(1.苏州科技学院环境科学与工程学院，江苏苏州 215011；2.同济大学环境科学与工程学院，上海 200092)

摘要：从净水污泥中回收铝盐混凝剂，并将其用于印染废水的处理中。中试结果表明，当回收混凝剂的投加量为20 mg/L时，经混凝沉淀处理后，对印染废水中COD、色度和SS的平均去除率分别可达到37.46%、72.97%和86.10%，且出水B/C值可由原来的0.27增至0.37，明显改善了印染废水的可生化性，减轻了后续生化段的有机负荷；回收混凝剂呈酸性，因此无需在调节池加酸，即可对印染废水的碱性起到中和作用；与聚合氯化铝（PAC）商品相比，采用回收混凝剂可使整个工艺的HRT缩短12h，且其出水水质更好，可满足排放要求。

滨海工业区是绍兴市纺织印染业的集中地，该工业区筹建的江滨水处理公司的印染废水处理量约为20×10⁴m³/d。2010年11月—2011年5月，笔者在滨海工业区进行了印染废水处理的中试，旨在为即将兴建的污水处理厂提供技术支撑，试验内容之一是考察从净水污泥中回收的混凝剂对印染废水的处理效能。印染废水的有机物含量高、成分复杂、色度大、pH值高、水质变化大，是公认的难处理工业废水之一，目前主要采用物化与生化相结合的方法进行处理，其中物化法中采用较多的是混凝沉淀法。笔者在中试过程中采用了两种混凝剂进行对比，分别是固体聚合氯化铝（PAC）和从净水污泥中回收的混凝剂。

1 印染废水水质及中试工艺流程

1.1 印染废水水质

印染废水取自绍兴县齐贤镇柯海公路1^#泵站，其中含有极少量的生活污水，其COD和BOD₅浓度分别为（900～1700）、（100～250）mg/L，SS为400～800mg/L，色度为500～2000倍，pH值为9.0～11.0，温度为20～35℃，可知，该印染废水的可生化性较差,B/C值在0.24~0.34之间。印染废水的排放目标如下：COD≤100mg/L，BOD₅≤25mg/L，SS≤70mg/L，色度≤40倍，pH值为6～9。

1.2 中试工艺流程

中试的处理规模为2.5m³/d，工艺流程见图1。工艺特点主要体现在：①选用高效混凝剂，最大限度地去除印染废水中不可生化降解的溶解性COD和不溶性颗粒COD，从而提高混凝沉淀出水的可生化性，减轻后续生化段的有机负荷，进而缩短HRT；②水解酸化段采用改进型ABR反应器，强化水解酸化效果，促进大分子和带发色基团的聚合物的裂解。吸附滤柱内填充石英砂与颗粒活性炭双层滤料。

图1 中试工艺流程

2 混凝剂的回收方法及其特性

自来水厂广泛使用硫酸铝、聚合氯化铝作为混凝剂，因此净水污泥中的含铝率也较高。以前净水污泥只是简单地被排放掉，现在已开始对净水污泥进行回收再利用。在试验中，净水污泥取自苏州新区某自来水厂，该厂采用的混凝剂为PAC。笔者采用超声波与酸协同回收净水污泥中的铝盐混凝剂。由于净水污泥中除了加入的铝盐混凝剂外，还有原水中的粘土悬浮颗粒物，因此回收的混凝剂中不仅含有铝盐，还有铁盐、钙盐、镁盐等。目前这项混凝剂回收技术已经获得了国家专利。

经检测，回收混凝剂中的Al、Fe、Ca、Mg、Mn、Si含量分别为8 000、1658、589、340、146、604mg/L，Cd、Cr、Pb、Hg和As含量低于检测限（0.05mg/L），pH值为1.0。可知，回收混凝剂中的主要成分是Al、Fe、Ca、Mg、Si等，其他有毒有害重金属的含量较低；另外回收混凝剂呈酸性，而印染废水呈碱性，因此采用回收混凝剂处理时可起到一定的中和作用，无需加酸调节废水的pH值。

3 中试工艺的运行效果

3.1 混凝沉淀段的运行效果

根据混凝搅拌试验，确定中试的混凝剂投加量为20mg/L（以铝离子浓度计，下同）。2011年1月21日—27日的检测结果显示，在进水COD为1009~1443mg/L（均值为1244mg/L）、色度为985~1300倍（均值为1180倍）、SS为676~720mg/L（均值为698mg/L）、B/C值为0.24~0.30（均值为0.27）的条件下，经混凝沉淀处理后，出水COD降至684~873mg/L（均值为778mg/L）、色度降至290~362倍（均值为319倍）、SS降至87~110mg/L（均值为97mg/L），对COD、色度和SS的平均去除率分别为37.46%、72.97%和86.10%，出水B/C值升至0.35~0.41（均值为0.37），可生化性显著增强。

3.2 生化段的运行效果

生化段是印染废水处理工艺的核心，直接关系到最终出水水质能否达标。由于冬季气温较低，为保证生化处理所需的水温，在生化池安装了加热器；同时沿廊道安装了蠕动搅拌器进行适度搅拌，使污泥处于悬浮流动状态，促进废水与污泥的充分混合，强化传质作用。

2011年1月21日—27日的检测结果显示，混凝沉淀出水经水解酸化池和好氧池处理后，COD浓度降至130~145 mg/L（均值为137 mg/L），色度降至85~105倍（均值为92倍），生化段对COD和色度的平均去除率分别高达82.39%和71.16%，表明生化工艺段的运行效果较好。水解酸化池的进水pH值在8.2左右，出水pH值基本在7.2左右，经好氧池处理后出水pH值的范围为8.0～8.3。

3.3 系统的整体运行效果

系统对印染废水中COD的去除效果见图2(去除率是相对于原水而计算得到的)。可知，对COD的去除主要发生在混凝沉淀段与生化段，吸附滤柱对COD的去除率较低。对于COD在1500mg/L左右的印染废水，经混凝沉淀处理后，COD可降至900 mg/L以下，再经生化段和吸附滤柱处理后，系统最终出水COD均在100 mg/L以下。

图2 中试系统对COD的去除效果

4 不同混凝剂的处理效果对比

4.1 不同混凝剂对HRT的影响

分别使用市场上工业级的固体PAC(Al2O3含量≥28%)及从净水污泥中回收的混凝剂，在保持原水水质条件基本相同、二沉池出水COD为80～100mg/L、混凝剂投加量为20mg/L的条件下，采用两种混凝剂分别运行10d，结果表明，采用固体PAC为混凝剂时HRT为68h，而采用回收混凝剂时HRT仅为56h，比采用PAC时缩短了12h。

4.2 不同混凝剂对二沉池出水水质的影响

在保持原水水质条件基本相同、HRT为56h、混凝剂投加量为20mg/L的条件下，分别采用PAC和回收混凝剂连续运行1周，检测二沉池出水COD浓度与色度。结果表明，采用PAC作为混凝剂时，二沉池出水COD平均值为132mg/L，色度为90倍；采用回收混凝剂时，二沉池出水COD平均值为95mg/L，色度为66倍。相比之下，回收混凝剂对印染废水的处理效果更好，出水COD和色度可以达到排放要求。

5 结论

当回收混凝剂的投加量为20mg/L时，混凝沉淀段对印染废水的COD、色度和SS的平均去除率分别可达到37.46%、72.97%和86.10%，且混凝沉淀出水的可生化性得到明显改善，B/C值由印染废水的0.27升至0.37，减轻了后续生化段的有机负荷；回收混凝剂呈酸性，因此无需在调节池加酸，即可对印染废水的碱性起到中和作用；与PAC商品相比，采用回收混凝剂可以使整个工艺的HRT缩短12h，并且在相同的运行条件下，采用回收混凝剂时二沉池出水COD和色度值更低，满足排放要求。

本文荣获《中国给水排水》2013年度“得利满”优秀论文二等奖

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