余杭区开发区废水处理厂建于2008年, 位于余杭经济开发区园区内, 占地约60亩 (1亩=667m²) , 一期设计规模为2万m³/d, 2组并联运行, 每组1万m³/d。该厂为预处理废水处理厂, 主要收集处理园区内7家纺织印染企业排放的印染废水, 于2010年正式投入运行。废水处理厂原有处理工艺为活性污泥法处理工艺, 经前处理系统-生化处理系统-物化处理系统后, 尾水南排至杭州七格污水处理厂集中处理, 排放标准执行《污水排入城镇下水道水质标准》 (CJ 343-2010) B级标准。

　　 2012年国家环保部针对纺织印染行业废水制定了《纺织染整工业水污染物排放标准》 (GB 4287-2012) , 对纺织印染排水水质提出了更高的要求。对照该排放标准, 现有废水处理厂处理后排放出水水质, 在“五水共治”的背景下, 难以满足后续标准趋严的要求。因此, 废水处理厂要在现有处理工艺基础上, 选择合适的深度处理工艺, 使出水水质在未来10年内满足排放标准要求。

　　 根据对7家纺织印染企业生产工艺、水量、水质的最新调查, 废水处理厂最高进水量约为8 500m³/d, 平均进水量约为6 500m³/d, 现有2万m³/d的处理设施仅1组运行。废水处理厂进水由棉纺、化纤、毛纺、丝绸等染印纺织废水组成, 污染物种类多而复杂, 主要染料有活性、分散、酸性、阴离子和丝绸印花涂料, 主要助剂有烧碱、纯碱、醋酸、精碱剂、柔软剂等。此外, 在织物染色前处理工序的精炼废水含有腊质、果胶质、丝胶和浆料。

　　 混合废水的特点:SS高 (180~350mg/L) 、COD高 (600~1 000mg/L) 、色度高 (400~450倍) , 废水可生化性较差 (B/C为0.25~0.3) , 进水pH波动较大 (8~10) , 且偏碱性。此外, 混合废水水质随各企业的生产加工品种、季节和生产班次变化而变化。

　　 废水处理厂现状一期采用生化+物化联合处理工艺, 根据废水处理厂一期设计及实际运行情况, 确定技改后本工程设计进水量为1万m³/d, 设计进出水水质如表1所示。

　　 针对印染废水, 单纯使用传统活性污泥法已经难以处理, 目前较为成熟的氧化工艺有Fenton氧化^[1]、臭氧氧化^[2]、微电解^[3]等。磁分离技术是通过在化学絮凝反应的过程中投加高效可循环利用的改性磁种, 提高混凝絮体的密度, 并使絮体具有磁性, 达到快速沉降和高效过滤的目的, 提高单位占地面积的处理能力和出水水质, 该技术近年来已在国内河道治理、工业废水和生活污水处理中得到了广泛的应用^[4]。本工程在充分利用废水处理厂原有构筑物的基础上, 新增1套磁分离系统处理设备, 工艺流程见图1。其中, 新增的磁分离工艺见图2。

　　 废水处理厂进水经原有前处理系统+生化处理系统+物化处理后, 进入pH调节池, 然后进入混合池, 通过池内搅拌机搅拌, 初步凝聚成微细絮体。出水进入加载池充分混合, 磁粉投加后, 絮体密度进一步增大, 沉降性能提高。加载池出水进入助凝池, 形成稳定的矾花, 便于在澄清池中实现高效的泥水分离。澄清池上清液上部达标排放, 污泥提升至磁粉回收装置。在回收装置内, 污泥首先进入高剪机, 混凝絮体被打碎, 然后磁粉被筛选出来, 污泥从底部的排污阀流出, 被送至污泥处理系统。回收的磁粉再次被配置成一定浓度的溶液, 再通过计量泵投加到混凝系统中。

　　 废水处理厂采用连续流运行方式, 进水经过水解酸化控制pH为7.0~7.5, 溶解氧<0.5 mg/L;曝气池前端控制DO为2.0mg/L, 后端控制DO为4.0~4.5mg/L, 污泥回流比控制在75%左右。当碳源不足时通过投加50kg袋装面粉, 增加可生化有机碳含量, 以满足微生物生长需要。絮凝反应池PAC的最佳加药量为80~100mg/L, 经物化沉淀后, 主控指标COD基本在200mg/L以下, SS基本在80mg/L, 总磷在1.5mg/L以下。

　　 磁分离系统配置3台13.5kW的进水泵 (2用1备) , 每台泵额定流量Q为210 m³/h, 2台水泵同时开启时实际输水量为467 m³/h。结合废水处理厂运行实际, 药剂和磁粉的投加量进行优化:当处理水量较小时, 开启1台进水泵, PAC投加50mg/L、PAM投加2mg/L、磁粉投加50mg/L, 处理效果明显, 矾花大而密实, 出水清澈, 该磁分离系统平均COD去除率为39.2%, SS去除率为53.7%;当处理水量较大时, 开启2台进水泵, 处理水量达到460m³/h, 继续PAC投加50 mg/L、PAM投加2 mg/L、磁粉投加50mg/L, 磁分离系统处理效果略有所下降, COD去除率为34.8%, SS去除率为49.1%。

　　 磁分离系统正式投入运行后, 24h连续运行, 对印染废水的处理效果进行分析 (见表3) , 水质监测月平均值及去除效果如图3、图4所示。印染废水水质季节性变化较大, 进水SS在180~350mg/L, 工艺参数进一步微调后, SS去除率>80%, 出水SS<60mg/L, 达标排放。进水COD在600~1 000mg/L, 组合工艺运行稳定, COD去除率>80%, 出水COD基本<150mg/L, 稳定达标排放。

　　 磁分离工艺工程固定总投资310万元, 装机功率为36.8kW, 运行功率为20.2kW。工程运行电耗为0.075kW·h/m³, 电价按照0.69元/ (kW·h) 计算, 功率因素取0.90, 则电费为0.046元/m³;生产实际PAC平均投加量为61.8mg/L、PAM平均投加量为1.3 mg/L、磁粉损耗量为2 mg/L, PAC价格按1 500元/t, PAM按1 800元/t, 磁粉按1 500元/t, 合计药剂费为0.098元/m³;磁分离系统日产生干污泥量0.7t, 排放至废水处理厂污泥系统, 干污泥处置费按200元/t计算, 则污泥处置费为0.021元, 工艺点未增设员工, 故合计运行费用约为0.17元/m³。

　　 运行实践表明, 针对印染区块生产废水的特点及纳管排放标准趋严的趋势, 在废水处理厂用地有限的情况下, 增设占地小、易于管理、处理效率高的磁分离系统, 新增运行成本低、系统运行稳定, 出水水质稳定达到《纺织染整工业水污染物排放标准》 (GB 4287-2012) 间接排放标准, 磁分离技术在余杭开发区废水处理厂技改中达到了预期处理效果。