綜合染整廢水的“雙膜法”處理工藝及尾水回用工程設計

秦 冰，李 勇，李 方，楊林明

(1. 上海市環(huán)境科學研究院，上海 200233;2. 東華大學環(huán)境科學與工程學院，上海 201620;3. 國家環(huán)境保護紡織工業(yè)污染防治工程技術中心，上海 201620)

隨著工業(yè)的發(fā)展和人民需求的不斷升高，印染行業(yè)在我國乃至全世界已占據重要地位。據國家統(tǒng)計局發(fā)布的資源和環(huán)境統(tǒng)計數據顯示，2010 年我國印染廢水排放量約為每天6.0 ×106m3［1，2］。印染廢水具有成分復雜、水量大、有機污染物含量高、色度大、堿性強等特點，屬于難處理的工業(yè)廢水［3］。

大量的試驗和實踐表明，生物處理法在去除有機污染物方面有很好的處理效果且處理費用低，但是對色度的去除卻不夠理想;物理和化學處理法可以快速高效地解決色度問題，但對有機污染物的處理效果較差且處理費用高。對于有機物的含量和色度都比較高的印染廢水，要使處理后的出水能夠達到規(guī)定的排放標準，用單一處理工藝難以徹底解決問題。因此，工程上普遍采用的是物化+生物的組合式工藝處理方法［4，5］。

1 概述

山東某大型紡織集團是一家集棉花種植、紡紗、織布和印染加工于一體的集團化生產企業(yè)，于2011 年新建成以兩億米蠟染面料為核心，紡紗、坯布和印染為重點的“綠色紡織產業(yè)園”，本工程方案是專為處理該工業(yè)園印染廢水而設計，設計規(guī)模為10 000 m3/d。

2 工程方案

2.1 水質水量的確定

本項目設計水量為10 000 m3/d 印染廢水處理項目，系統(tǒng)最終設計中水回用能力為7 000 m3/d，其中包括5 000 m3/d 超濾膜中水和2 000 m3/d 反滲透純凈水，3 000 m3/d 達到化工園區(qū)納管標準后排放至園區(qū)綜合污水處理廠。該污水廠運行方式為24 h 連續(xù)運行，接納的廢水包括前處理廢水和生產廢水，前處理廢水主要包括退漿、煮練、絲光和漂白廢水，生產廢水主要由機械洗蠟廢水、皂化脫蠟廢水，染色、漂洗和水洗廢水所組成。廢水水質參考該集團公司的老廠水質標準以及相關行業(yè)標準。

2.2 設計出水水質

結合園區(qū)污水廠的納管要求和本項目的工藝路線，MBR 超濾膜出水水質要求如表1 所示。

表1 設計進出水水質Tab.1 Influent and Effluent Quality of Design

本工程反滲透(RO)回用水水質標準參照《紡織染整工業(yè)廢水治理工程技術規(guī)范》(HJ 471—2009)，如表2 所示。

表2 回用水水質標準Tab.2 Quality Standard of Reuse Water

2.3 處理工藝研究與選擇

結合廢水水質分析情況，擬采用穩(wěn)妥的工藝流程。廢水分道后對蠟染廢水進行松香回收，擬采用的工藝流程如下。

(1)機械洗蠟廢水主要含松香蠟和少量未固色染料，濃度高但組分相對單一，主要污染物疏水性強，分流后采用部分回流加壓溶氣雙級氣浮工藝處理，可分離出絕大部分松香蠟，氣浮后出水流入回用水池可回用于洗蠟車間，實現了封閉循環(huán)。該部分廢水單獨處理后，可基本實現無廢水排放，減少了污水處理廠集中處理的負荷。

(2)皂化脫蠟廢水分流后經酸化破乳可使大量松香皂轉變?yōu)槭杷运上悖涍^酸析池后，析出松香送到松香蒸餾區(qū)域。廢水進入水質凈化廠集水井內。

(3)其他印染廢水經車間收集以后，一并排入水質凈化廠廢水集水井，經水泵一次提升進入調節(jié)池進行水質水量調節(jié)，在調節(jié)池前端有一個pH粗調，使廢水的pH 接近混凝反應的要求，廢水經過勻質勻量調節(jié)后經水泵二次提升進入物化沉淀池的混凝反應區(qū)，經過pH 微調、投加PAC 和PAM，再經快速混合和慢速反應程序后，進入沉淀池進行固液分離，物化沉淀污泥由污泥斗經過排泥井重力排進污泥脫水機房污泥池。沉淀池出水自流進入水解酸化池，大分子的有機物經過微生物的厭氧水解酸化分解為小分子有機物，提高了廢水的可生化性。水解酸化池出水依靠重力自流進入MBR 生化池，在低溶解氧，高污泥濃度，循環(huán)回流的條件下進行充分生化反應，吸附、氧化、降解廢水中的有機物［6-8］。MBR 生化池分為生化好氧區(qū)和膜區(qū)。經過膜區(qū)超濾膜的過濾分離，5 000 m3出水供給生產區(qū)域的對生產用水水質要求較低的生產段回用，2 000 m3作為RO 進水，3 000 m3達標排放。

MBR 池出水進入RO 反滲透系統(tǒng)進行回用處理，RO 反滲透系統(tǒng)主要由保安過濾器、高壓水泵、反滲透裝置、RO 水箱及控制系統(tǒng)組成。經RO 反滲透系統(tǒng)處理后，產水水質達到或優(yōu)于回用水水質標準，可進行染色、印花等對生產用水水質要求較高的生產工藝段回用，RO 工藝濃水進行混凝脫色處理后匯同部分MBR 出水達標排放。

2.4 工藝流程

工藝流程如圖1 所示。

2.5 主要設施及設備參數

本項目中所有建筑物為磚混結構、構筑物均為鋼砼結構。

(1)集水井泵房

集水井泵房包括粗格柵、集水井和泵房。粗格柵井寬1.5 m，井長3 m;集水井尺寸為17.5 m ×6 m×3.2 m，有效水深為2 m，停留時間為0.5 h;泵房尺寸為17.5 m×6 m×5.3 m。

(2)調節(jié)池

調節(jié)池尺寸為25 m ×25 m ×6 m，停留時間為8 h。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Flow Chart of Treatment Process

(3)物化沉淀池

物化沉淀池包括混凝反應區(qū)和沉淀分離區(qū)兩個部分。混凝反應部分尺寸為6 m ×6 m ×4 m，停留時間為0.5 h;混凝沉淀池部分尺寸為24 m×6 m×6.5 m，停留時間為1.5 h。

(4)水解酸化池

厭氧池部分尺寸為54 m×32 m×6m，停留時間為18 h;沉淀部分尺寸為24 m×16 m×6 m，停留時間為1.5 h。

(5)MBR 生化池

MBR 生化池尺寸為47 m ×24 m ×6 m，停留時間為27 h。

(6)鼓風機房

本項目鼓風機房尺寸為41 m×10 m×5.7 m。

(7)RO 車間

RO 系統(tǒng)車間包括MBR 回用水池、RO 回用水池、RO 濃水池、排放水池等。MBR 回用水池尺寸為27 m×10 m×6 m，停留時間為4 h;RO 回用水池尺寸為17.8 m×6 m×6 m，停留時間為5.5 h;RO 濃水池尺寸為11.3 m×3 m×6 m，停留時間為3.8 h;排放水池尺寸為8.1 m×7.6 m×6 m，停留時間為1.2 h。

(8)污泥脫水間及堆場

污泥脫水機房含污泥池和脫水間及堆場。污泥池尺寸為5 m×5 m ×5 m，停留時間為4.8 h;污泥脫水間及堆場尺寸為24 m×20 m×8.5 m。

3 經濟技術評價

3.1 基建投資

土建費用為1 133 萬元，設備及安裝等費用為2 875萬元。以上合計總費用為4 008 萬元。

3.2 運營情況

本工程目前已進入運營調試階段，MBR 出水水質如表3 所示。RO 系統(tǒng)還未進入正式運行階段。

表3 MBR 反應池出水水質Tab.3 Effluent Quality of MBR Reaction Tank

運行費用如下:

(1)動力費

污水處理及回用系統(tǒng)總裝機容量為1 797.99 kW，總使用軸功率為921. 03 kW，每日用電總量為22 104.72 kW·h。動力費為645 萬元/年。

(2)工資福利費

定員18 人，共計費用為75.6 萬元/年，每天費用2 071 元。管理費用、辦公費用30 萬元/年，每天費用822 元，合計每天費用2 893 元。工資福利費為105.6 萬元/年。

(3)設備折舊費用

設備和膜折舊按照5 年計算。設備折舊費用為2 246/5=449.2 萬元/年(折算到每天為12 480 元)。

(4)維修費用

各種機械設備以及管路維修，按照每年30 萬計算(折算到每天為830 元)。

(5)藥劑費

藥劑費用合計為5 290 元/d。

以上合計=動力費+工資福利費+設備折舊費用+ 維修費用+ 藥劑費用= 17 684 + 2 893 +5 290 +12 480 +830 =39 177 元/d

本工程廢水至MBR 出水的費用為3.92 元/t，RO 膜回用水的處理費用預計為6.00 元/t。

4 結論和建議

本工程采用先進、成熟、可靠的“調節(jié)池+物化沉淀+水解酸化+MBR 膜生物反應器+反滲透過濾”處理工藝流程是可行的，處理規(guī)模為10 000m3/d，估算總投資為4 008 萬元。本工程污水處理工藝每噸水至MBR 處理成本為3.92 元，RO 膜回用水的處理費用預計為6.00 元/t，其中不包括污泥處置費用。

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