摘要：針對工業園區印染企業產生的印染廢水和生活污水，采用獨特的“常規組合工藝與‘植物穩定塘-人工濕地系統’聯合工藝”對其進行集中統一處理，并考察了運行效果。數據結果表明，系統出水COD、BOD5、SS、色度、NH3-N和TP平均分別為63.2 mg/L、13.8 mg/L、5.0 mg/L、49倍、0.2 mg/L和0.4 mg/L，出水水質達到國家污水綜合排放一級標準(GB8978-1996)。該工藝運行穩定，可有效去除廢水中的COD、SS和色度，去除率均在90%以上。按日均處理量4×104m3計算，此工藝每年將削減COD排放近30萬t。

關鍵詞：物化 常規組合工藝 穩定塘 人工濕地 印染廢水

紡織印染行業是用水和排污大戶，2007年我國印染廢水年排放量已達23～30億t，COD排放居工業領域第四［1］。印染廢水水量大、成分復雜、有機物濃度高、堿性大、色度高，且印染所采用的染料和染整助劑分子結構十分復雜，廢水可生化性差，脫色難度大，是工業廢水處理中的難題之一［1-4］。探索經濟有效的印染廢水處理方法成為近年來水處理領域的熱點。

20世紀70年代以來，國內處理印染廢水主要以生物處理為主，尤以好氧生物處理占絕大多數［3］。但因印染行業中PVC、CWC和新型助劑等大量使用，染料也向抗氧化、抗生物降解方向發展，導致印染廢水處理難度大增［5，6］，單純用生物工藝難以達標，物化法與生化法結合起來成為趨勢［4，7-9］。

本工藝就采用了常規“物化和生化組合”工藝，生化組合是由厭氧水解酸化池和好氧活性污泥池組成。除此之外，工藝還創新性地將高效、低成本的“植物穩定塘+人工濕地系統”工藝大規模地應用于印染工業廢水的深度處理實踐中，具有重要的參考借鑒意義。

1·工程概況和分析方法

1.1原水水質和排放標準

廣東某印染污水處理廠位于工業園區紡織染整基地內，集中統一處理基地內數十家紡織印染企業的工業廢水和生活污水。日均處理印染廢水約4×104m3，主要包括漿料濃水、漂染廢水和印染助劑等印染廢水及部分生活污水。原水進水水質和國家《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級標準見表1。

1.2工藝流程

根據綜合印染廢水污染物水量大、成分復雜、色度深和可生化性差等特點，采用生化-植物穩定塘-人工濕地系統工藝進行處理，其工藝流程如圖1所示。

1.3主要構筑物

主要構筑物和設備如表2所示。

1.3.1調節池

綜合印染廢水污染物種類多，成分復雜、性質不穩定，進水量大且不穩定。調節池的作用就是通過預曝氣均化水量水質并加酸中和調節pH。為使污水水質均勻混合，其有效容積宜稍大，達到24 000m3。調節池出口處加入硫酸亞鐵、石灰乳，進入小型混合池后，加PAM絮凝劑混凝沉淀，然后直接流進初沉池。

1.3.2厭氧水解池

采用厭氧水解酸化，廢水在厭氧水解酸化池內厭氧菌和產酸菌的共同作用下，將廢水中結構復雜的大分子印染有機物降解為小分子有機物或中間產物，可降低廢水毒性、提高廢水可生化性，為后續的好氧活性污泥處理創造了條件。因廢水處理量大，應安裝攪拌器，使池內的微生物與廢水均勻接觸，以更好地分解染料。

1.3.3好氧活性污泥池

活性污泥池在曝氣條件下，通過各種好氧細菌、原生生物和后生生物的同化、異化作用，將印染廢水中的有機物最終分解為水、二氧化碳和無機鹽。廢水經過活性污泥的絮凝、吸附和降解，再進入二沉池沉淀，排出上清液。二沉池的部分污泥回流到活性污泥池。

1.3.4植物穩定塘-人工濕地

植物穩定塘-人工濕地生態系統是將污水處理廠7 km外的城郊荒地和魚塘改建，改后系統由植物穩定塘(2×4 000 m3)、三級串聯強化生物濾床(3 500 m3+2 600 m3+4 900 m3)、表面溢流濕地(5 400 m3)、強化生物濾床組成(6×5 000 m3)，總占地面積約為5.5×104 m3。植物穩定塘中栽有蓮藕、水草，并放養鯉魚、草魚等，人工濕地的三級強化生物濾床和表面溢流濕地交叉種植菖蒲、蘆葦、風車草、美人蕉等對氮、磷、營養鹽類等具有良好吸附降解作用的濕地植物，深度去除廢水中SS、COD、氮磷和色度等主要污染物及其他微量特征污染物，最后流入6個5 000 m3強化生物濾床進一步深度處理降低污染指標，經監測達標后排入河涌。植物穩定塘-人工濕地生態系統通過基質過濾、吸附、離子交換、植物吸收和微生物分解轉化等過程來實現對污水的高效凈化具有顯著的環境效益、良好的經濟效益［10］。

1.4分析方法

COD:重鉻酸鉀法測定;BOD5:稀釋與接種法測定;SS:重量法測定;pH值:pH S-2型酸度計測定;色度:稀釋倍數法測定;NH3-N:納氏試劑分光光度法測定;TP:過硫酸鉀消解-鉬銻抗壞血酸分光光度法［11］。

2·運行結果與討論

2.1總體運行效果

該系統的生化工藝部分增加了水解酸化池后，對整個工程包括穩定塘、人工濕地系統(生化工藝改良之前已正常穩定運行1年左右)在內進行了為期半年以上的調試運行，工藝運行穩定、出水效果良好。如表3所示，6—12月調試期間系統出水COD平均約63.2 mg/L，BOD513.8 mg/L，SS 5.0 mg/L，色度49倍，NH3-N 0.2 mg/L，TP 0.4 mg/L，完全符合GB8978-1996要求。盡管運行調試的半年期間有相當長時間處于氣溫較低的秋冬季，但出水指標良好，基本沒有超標現象。因廣東地處亞熱帶季風氣候區，全年平均氣溫22.2℃，氣溫的日較差年較差小，系統工藝受氣候影響較小，因此為詳細研究工藝每日的運行情況，2.2～2.5節中選取了處于調試運行穩定階段且氣候上具有一定代表意義的10月和11月對各個水質指標進行了較為詳細的分析。

2.2對COD的去除效果

如圖2所示，穩定運行后系統進水量在3.0×104～4.3×104m3/d浮動，平均3.6×104 m3/d。進水COD 1 670～2 230 mg/L，平均2 024 mg/L，常規物化+生化組合段工藝出水COD 89.6～125.4mg/L，平均108.2 mg/L，平均去除率94.6%。經植物穩定塘-人工濕地系統處理后，出水COD 56.4～73.7 mg/L，平均64.6 mg/L，完全符合GB8978-1996一級標準，平均去除率為41.2%。可見植物穩定塘-人工濕地系統對工業廢水有較強的去除效果。同時，圖中進水COD曲線浮動范圍較大，但出水COD曲線始終維持在100 mg/L左右，說明常規物化+生化組合段工藝去除效果穩定，耐沖擊負荷大;再經植物穩定塘-人工濕地系統處理后的出水COD曲線接近直線，COD總去除率達96%以上。

2.3對SS的去除效果

系統穩定運行后的進水SS和去除效果如圖3所示，進水SS波動曲線上下浮動顯著。其中，前40天進水SS主要在617～1 140 mg/L波動，極差513mg/L，平均830 mg/L;后40天進水SS波動更為明顯，浮動在727～1 300 mg/L，極差達573 mg/L，平均1 120 mg/L;前后兩階段平均值極差已達290 mg/L。這主要跟紡織企業的運行情況相關，因為工藝運行階段紡織出口受國際經濟形勢影響，訂單來源不穩定，導致污水排放的水質水量變化顯著。盡管如此，經過常規物化+生化組合工藝處理后，出水SS保持穩定，10 mg/L左右，遠低于GB8978-1996一級標準70 mg/L，平均去除率達到98.6%。經植物穩定塘-人工濕地系統進一步過濾、吸附處理后，出水SS小于5 mg/L。

2.4對色度的去除效果

常規物化+生化組合和植物穩定塘-人工濕地系統區段進出水色度及色度去除效果如圖4所示，系統總進水色度為650～1 200倍，平均877倍。跟SS一樣，前40天色度波動較小，在650～900倍之間，平均807倍;第40天后，進水色度范圍為800～1200倍，波動較大，極差達400倍，是最低值的1/2，進水平均值1 033倍。經物化+生化組合前40天出水色度平均120倍，后20天平均130倍，出水色度平均為123倍，平均去除率約86.0%;經植物穩定塘-人工濕地系統深度處理后，出水波動較少，出水平均值為50倍左右，去除率為55.6%;整個系統工藝平均總去除率達93.8%。植物穩定塘-人工濕地系統對色度深度去除效果明顯，色度值降低了一半以上。由于印染廢水中含有難生化降解的PVC、化學助劑等，常規物化+生化組合不能將其中復雜分子結構的顯色集團徹底破壞，導致出水色度值較高。增加了植物穩定塘-人工濕地系統后，易被吸附降解的色度得到去除，但殘余物質的顯色使得出水色度時有略超過50倍，只達到基本排放標準，故此工藝仍有改進的空間。

2.5對氮磷等的去除效果

系統工藝對COD、SS和色度等主要指標的去除作用明顯外，對容易引起水體富營養化的氮磷等具有很強的降解去除效果。系統進水NH3-N為1～7mg/L，平均4 mg/L;而平均出水僅0.1～1 mg/L，平均0.2 mg/L以下，去除率達95.0%以上。進水TP9～30 mg/L，平均10 mg/L;而出水TP 0.1～0.8mg/L，平均約0.4 mg/L，去除率達95.5%以上。對其他指標如pH、水溫等，本系統工藝也具有較強的調節能力。系統進水pH達11～13，呈強堿性，但經處理后出水pH 7.3～8.2，跟自然水體pH基本一致，表明本系統對pH的處理有很強的適應和調節能力。盡管常規物化+生化階段出水水溫較高，達30～40℃，但通入7 km外的植物穩定塘-人工濕地系統自然冷卻后，出水基本與周圍河涌水溫一致，不會產生熱污染。系統工藝每日產生的污泥量在200t左右，部分污泥被送至制磚廠綜合利用，剩余部分被運至發電廠焚燒處理。

2.6經濟指標分析

該工程日處理量4×104m3，總投資為15 000萬元人民幣，包括建設用地、植物穩定塘、人工濕地建造費用、土建設備、設計安裝調試運行以及生活辦公區的基礎建設等。其中植物穩定塘-人工濕地系統總投資約4 000萬人民幣。

運行費用主要包括電費:運行功率1 700 kW，電價以0.6元/(kW·h)計，處理廢水運行電費0.61元/m3;藥劑費:硫酸、硫酸亞鐵、石灰乳、PAM絮凝劑等，共約0.5元/m3;人工費:0.05元/m3;植物穩定塘-人工濕地(農村郊區):54 400 m2，約82畝，如日處理量為4×104m3/d，每月管理運行費用需4 000元，年僅48 000元。

3·結論

(1)本系統工藝適合處理進水量大、COD負荷高、成分復雜等特點的綜合印染廢水，可有效去除COD、SS和色度等污染物。按日處理量4×104 m3、COD去除率96%估算，此系統工藝一年可削減COD排放約28.6萬t，對周邊河道水質環境改善有明顯的改善作用。對BOD5、SS和色度去除率可分別達98.4%、98.6%和92.8%以上，出水水質指標穩定達到GB8978-1996一級標準。

(2)印染污水處理廠不僅完成了工業園區要求的污水統一處理目標，還創新性地將人工濕地大規模引入印染廢水的深度處理。該植物穩定塘-人工濕地系統深度處理效果良好，驗證了植物穩定塘-人工濕地系統處理印染工業廢水的可行性。

(3)本工藝仍有繼續改進的空間。植物穩定塘-人工濕地系統深度降解印染廢水效果明顯、成本低廉，但對難生化降解的印染污染物色度降解效果微弱。可考慮進入植物穩定塘-人工濕地前，增加一個二氧化氯或臭氧等高級氧化脫色工藝，再經植物穩定塘-人工濕地處理后出水水質會有更大的提升。