江蘇某印染公司廢水處理及回用工程設計*

李連生，劉華兵，艾奇峰

(深圳市超純環保股份有限公司，廣東　深圳　518055)

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江蘇某印染公司廢水處理及回用工程設計*

李連生，劉華兵，艾奇峰

(深圳市超純環保股份有限公司，廣東深圳518055)

采用水解酸化+接觸氧化+MBR+RO廢水處理及回用工藝處理某印染廠的廢水,并介紹了各處理構筑物的工藝參數、設計參數、設備參數等，同時對廢水處理及回用工藝中的電費、藥劑費、人工費、污泥處理費用、膜損耗成本等進行了詳細分析。本文設計回用水量為1200 m3/d，回用率為66.7%。回用水質滿足生產的需求，外排水量滿足《紡織染整工業水污染物排放標準》中表2標準。本工藝的處理費用約為每噸4.05元，年回收效益為117萬元。

印染廢水；廢水處理；中水回用

我國是紡織印染第一大國，而紡織印染行業又是工業廢水排放大戶，約占整個工業廢水排放量的35%，印染廢水一直以排放量大、處理難度高而成為廢水治理工藝研究的重點和難點[1]。印染廢水是指以加工棉、麻、化學纖維及其混紡產品為主的印染廠排出的廢水，其特點主要為：水量大、有機污染物濃度高、色度深、堿性和pH值變化大、水質變化劇烈。由于染料、助劑、織物染整要求的不同，印染廢水的pH 值、CODCr、BOD5濃度、顏色等也各不相同，但其共同的特點是可生化性差、色度高等[2]。目前用于印染廢水二級處理的工藝主要以物理化學法和生物法為主。當前，印染廢水二級處理出水水質仍不能達到排放及回用標準的要求，主要問題是二級處理出水中殘留的CODCr都是難生化降解有機物；而一般的混凝沉淀、吸附、氣浮等方法也難以將色度完全去除，所以深度處理的對象就是難生化降解有機物和色度。目前，用于印染廢水深度處理的主要技術工藝有物理法、高級氧化法、生物法、膜技術等。

膜技術主要是通過對廢水中污染物的分離而達到廢水處理的目的，此方法的工藝過程簡單，處理過程無二次污染，并且出水水質優良，可以回收再利用[3]。曾杭成等[4]研究了超濾-反滲透雙膜技術深度處理印染廢水的情況。超濾對濁度的去除率達90%，但對CODCr和UV254的去除率較低，對鹽分幾乎沒有去除效果，超濾出水經過反滲透處理后，出水各項指標均接近或優于自來水水質指標，完全達到城市污水再生利用工業用水水質標準，能回用于大部分印染過程的高級工序，該工藝運行費用約為1.88元/m3。鐘毓[5]在工程實踐上驗證了膜技術在印染廢水深度處理回用中應用的可行性。本文以江蘇某印染公司廢水為處理對象，詳細介紹其廢水處理及回用工藝的設計參數和工程運行經濟分析等。

1　工程概況

江蘇某印染有限公司是一個年生產15000 t各類筒子紗及3000 t針織布染色布的大型染整企業，在生產過程中產生一定量的印染廢水。公司本著“節能減排”的原則，擬將達標廢水進行處理和深度回用，實現節能減排廢水回用率大于50%。本文根據廠方提供的數據和對整廠水平衡規劃后得出一期工程的中水回用量為1200 m3/d。

車間各生產工藝段排放水匯集到污水處理場進行處理，污水分為煮煉等工藝排放的高濃度污水和漂洗等工藝排放的低濃度污水兩個處理系統，車間各段排放水水質見表1。低濃度廢水處理系統的生化出水經浸沒式超濾(MBR)和反滲透(RO)雙膜法回收后產水回用于生產過程，濃水達到市政污水接管標準后外排到如污水處理廠處理，中水回用水質要求見表2。經處理后的外排水質要達到《紡織染整工業水污染物排放標準》(GB4287-2012)中表2標準和污水處理廠接管標準后排入開發區污水管網，外排水的水質要求見表3。

表1　車間各段排放水水質

表2　中水回用水質

表3　《紡織染整工業水污染物排放標準》(GB4287-2012)中表2標準

2　工藝流程及設計參數

2.1工藝流程

本工程為將1800 m3/d的低濃度印染廢水深度處理后達到筒子紗染色工藝水標準的項目。低濃度印染廢水的處理回用工藝流程如圖1，廢水處理工程采用水解+接觸氧化為核心的組合工藝，中水回用工程采用浸沒式超濾系統和反滲透系統；其中超濾系統為反滲透系統的預處理系統，采用浸沒式超濾取代傳統的機械過濾系統+超濾的工藝。印染廢水經物化+生化處理系統處理后，二沉池出水還會含有一定量的懸浮物、膠體、COD等；設置浸沒式超濾系統作反滲透的預處理系統，不僅可以去除水中的微小顆粒(SS)和膠體物質，在確保顆粒物和膠體去除率的同時可以進一步降低原水的COD指標；確保后續膜回收系統免于經常堵塞，提高后段膜回收系統的處理效率。反滲透膜系統為脫鹽系統，去除污水中含有的鹽分和有機污染物等，是該項目的核心。反滲透系統確保脫鹽率在95%以上，確保回用水的水質達到設計要求。

圖1　低濃度印染廢水的處理回用工藝流程

2.2主要系統設計

2.2.1廢水處理系統設計

(1)水解酸化池

印染廢水中所含的染料和助劑，大多數是高分子化合物，不易生物降解或難于降解的有機化合物，可生化性差，直接好氧生物處理對色度和難生物降解的有機物去除率不高。采用厭氧水解酸化工藝流程，是利用厭氧工藝流程容易進行的前兩段，即水解和酸化作用，使難降解的有機物及其發色基團解體，被取代或裂解，從而降低廢水的色度，改善廢水可生化性。即使不能直接降低廢水的色度，由于分子結構或發色基團已發生變化，也可使其在后續處理的好氧條件下容易被降解、脫色，降低生物處理的負荷，提高后續生化處理的穩定性和效果。同時，水解產生的有機酸可以有效地中和部分堿度，將pH值降至9.5以下，減少了加酸調pH值的用量，節約了運行費用。

構筑物設計參數：水解酸化池，地上式、鋼砼、1座、31.7 m×15.7 m×7 m(分8格，預留2期4格)、有效水深6.5 m、一期有效容積1586 m3、水力停留時間15.8 h、容積負荷0.76 kgCODCr/(m3·d)。

主要設備參數：原水提升泵，型號G-310-100、2臺(1用1備)、功率7.5 kW、Q=108 m3/h，H=18 m；潛水攪拌機，4套、功率2.2 kW、單位池容攪拌功率7.5 W/m3污水；彈性填料，規格Φ160 mm×3500 mm、數量1600 m3。

(2) 接觸氧化池

在接觸氧化池中，利用附在生物填料上的生物膜及鼓風機送來的氧來培養水中的微生物，通過這些微生物來降解水中的有機物。接觸氧化池具有容積負荷高、停留時間短、占地面積小、有機物去除效果好、運行管理方便、出水水質易控制等特點。在有氧條件下，有機物通過微生物的代謝活動，得以轉化及穩定，達到無害化。好氧菌生長待老化后從填料表面剝離進入水中。生物膜填料采用新型生物填料，該填料除具有比表面積大，使用壽命長優點外，且掛膜容易，耐腐蝕，不結團堵塞。安裝方便，支架固定簡易。

構筑物設計參數：接觸氧化池、地上式、鋼砼、兩組、單組尺寸(凈空)28.4 m × 7.7 m × 7 m(兩格)、有效水深6.5 m、總有效容積2842 m3、水力停留時間14 h、設計污泥濃度 4 gMLSS/L、設計污泥負荷0.056 kgBOD5/(kgMLSS·d)。

主要設備參數：管式微孔曝氣器，規格DN65×1000、服務面積1～2 m2、空氣通量4.85 m3/(h·只)、氧轉移效率12.5%、數量240只；彈性填料，規格Φ160 mm×3500 mm、數量840 m3；羅茨鼓風機，型號FSR200BMG、流量Q=32.6 m3/min、風壓73.5 kPa、功率73.5 kW、數量3臺。

(3)沉淀池

接觸氧化池出水自流至沉淀池，實行泥水分離，上清液排至綜合排放池，污泥回流至曝氣池，剩余污泥排至水解酸化池。二沉池采用平流式沉淀池，配備平流式行車刮吸泥機。

構筑物設計參數：二沉池，地上式、鋼砼、1座、17.7 m×5.85 m×7 m、有效水池6.5 m、沉淀區面積95 m2、表面負荷0.62 m3/m2·h。

主要設備參數：行車式刮吸泥機，1套、9 kW、水下部件不銹鋼、代表性參數W=6.0 m，L=17 m，H=7 m；污泥回流泵，ISWH65-125、2臺(一用一備)、3 kW、過流部件不銹鋼、代表性參數Q=25 m3/h，H=20 m。

(4)污泥濃縮脫水系統

各生化沉淀池和物化沉淀池排出的污泥含水率很高，一般在98%以上，流動性好，運輸極不方便，需送至污泥濃縮池進行濃縮，去除一部分污泥顆粒間隙水(游離水)，從而降低了后續脫水處理過程中污泥的體積。濃縮后含固率的提高會使污泥的體積大幅度地減少，從而可以大大降低脫水過程的投資和運行費用。

構筑物設計參數：污泥濃縮池，地上式、鋼砼、1座、4.0 m×4.0 m×5 m、有效水池4.0 m、有效容積64 m3。

主要設備參數：中心傳動污泥濃縮機，Φ 4 m、1套、1.5 kW、防腐水下部件不銹鋼；污泥進料泵，VA-50、2臺、代表性參數氣動；廂式壓濾機，150 m2、2套、3 kW、代表性參數自動保壓。

(5)廢水處理系統處理效果預測

廢水進水總量為1800 m3/d，廢水經過水解酸化和接觸氧化處理后，預測出水水質如表4。

表4　各階段處理效果預測

2.2.2中水回用系統設計

(1) MBR系統設計

主要工藝參數：流量2400 m3/d、日運行時間22 h、設計膜產水能力109 m3/h、膜通量取值17 L/(m2·h)、膜總過濾面積6412 m2、裝置膜面積800 m2、所需膜裝置總數8套、單套膜裝置所需曝氣量2.5 m3/min、一期工程膜裝置總需氣量20 m3/min、膜運行最大壓差≤0.06 MPa、膜反洗最大壓力≤0.10 MPa。

構筑物設計參數：MBR池、地上式、鋼砼、1座、8.0 m×8.0 m×7 m、有效水池6.4 m、有效容積410 m3、水力停留時間4 h；MBR產水池，地上式、鋼砼、1座、8.0 m×5.5 m×7 m、有效水池6.0 m、有效容積264 m3、水力停留時間2.6 h；膜清洗池，地上式、鋼砼、2座、4.0 m×2 m×7 m、有效水池4.5 m。

主要設備參數：膜裝置，8套、不銹鋼、單組規格W 1.42×L 2.1×H 2.4 m、代表性參數膜面積800 m2；抽吸泵，ISWH65-125、2臺、5.5 kW、不銹鋼、代表性參數Q=60 m3/h，H=17 m；反洗泵，ISWH65-125A、2臺(一用一備)、2.2 kW、不銹鋼、代表性參數Q=22.3 m3/h，H=16 m；污泥回流泵，ISWH80-100、1臺、3 kW、不銹鋼、代表性參數Q=50 m3/h，H=12.5 m；鼓風機，FSR150、3臺(二期配置，二用一備，變頻控制)、37 kW、代表性參數Q=21.18 m3/min，P=53.9 kPa；膜反洗加藥計量泵，AHA41、2臺(一用一備)、0.2 W、代表性參數Q=2.3L/min，P=5 kg/cm2；管式微孔曝氣器，DN65×1000、服務面積1～2 m2、空氣通量4.85 m3/(h·只)、氧轉移效率12.5%、數量72只。

(2) RO系統設計

主要工藝參數：設計進水流量1200 m3/d、日運行時間22 h、設計膜產水能力55 m3/h、單只8040RO膜產水能力0.585 m3/h、所需RO膜芯數96只、RO膜芯布置方式4列、6層、4芯裝布設(HAPRO-2-96/4)、RO設計運行壓力1.35 MPa、錯流過濾、單膜殼設計進水總量12 m3/h。

構筑物設計參數：RO產水池、地上式、磚混結構、1座、L 8.0 m×W 5.0 m×H 7.0 m、有效水深6.0 m、有效容積240 m3、水力停留時間4.3 h。

主要設備參數：RO膜組件，1套、不銹鋼、代表性參數產水能力55 m3/h；原水泵，ISWH100-200B、1臺、15 kW、不銹鋼、代表性參數Q=87 m3/h，H=38 m；高壓泵、DLF120-70、1臺、75 kW、不銹鋼、變頻控制、代表性參數Q=90 m3/h，H=155 m；循環泵、IHG150-400A、1臺、37 kW、不銹鋼、變頻控制、代表性參數Q=187 m3/h，H=44 m；藥洗泵，IHF100-80-160(A)、1臺、18.5 kW、不銹鋼、代表性參數 Q=100 m3/h，H=32 m；加藥計量泵，BX10、1臺、40 W、代表性參數Q=13 L/h，F=10 kg/cm2；加藥計量泵，NFH10、1臺、30 W、代表性參數Q=6 L/h，F=7 kg/cm2。

2.2.3水廠輔助系統

污水處理站輔助設施主要有風機房、污泥壓濾間、反滲透脫水車間及河水軟化過濾車間等工藝必須的配套設施，而倉庫房、值班室和化驗室等附屬設施由工廠統一規劃。

構筑物清單：風機房，1座、7.5 m×8.0 m×5.0 m；配電及中控間，1座、8.0 m×8.0 m×3.5 m；反滲透設備間、1座、29.0 m×8.0 m×5.0 m；污泥脫水房，污泥堆放間、1座、12.0 m×8.0 m×5.5 m；過濾軟化間，1座、13.0 m×7.0 m×5.5 m。

3　工程運行經濟分析

3.1電費

表5　廢水處理系統電費分析

續表5

污泥輸送泵15151520300溶藥攪拌器0.551.651.651219.8板框壓濾機488216.0皮帶輸送機1.12.22.224.4計量泵0.20.80.82419.2污水處理段合計 320.25185.75-3975.6鼓風機3712159.2241420.8變頻控制MBR抽吸泵5.5118.820176變頻控制MBR反洗泵2.24.42.224.4計量泵0.20.40.4124.8膜池排泥泵3634.012RO原水泵15151222264RO高壓泵757560221320變頻控制RO循環泵37373122651變頻控制RO藥洗泵18.518.518.50.59.5計量泵0.20.80.82217.6中水回收段合計 289.1195.9-3880.1

注：對采用變頻控制的電機以節省用電20%計。

其中廢水處理系統每天耗電量約為3975.6度，每度電按0.60元計，以整個污水處理量1800噸計則每m3污水處理耗電成本：3975.6×0.60/1800=1.33元/噸；

中水處理系統每天耗電量約為3880.1度，每度電按0.60元計，以整個中水回用量1200噸計，則每m3中水處理耗電成本：(3880.1×0.60/1200)×0.8=1.55元/噸。

3.2藥劑費

表6　廢水處理系統藥劑費分析

3.3人工費

廢水處理站的勞動組織與勞動定員應以精干、高效、有利生產、提高經濟效益為原則，做到分工合理、職責分明、工作效率高。定編工作必須按照質量管理的原則，實行崗位責任制，責任到人，責任到崗，以提高工作質量，發揮勞動潛力。

表7　廢水處理系統人員分配

根據建設部《污水處理工程項目建設標準》(修訂)的有關規定，結合本工程高自控的具體情況，制訂人員編制見表7。

月工資預估為2000元/人·月。

則其中廢水處理段人工費為：2.5人×2000元/人·月÷30天÷1800噸=0.09元/噸水；則中水處理段人工費為：2.5人×2000元/人·月÷30天÷1200噸=0.14元/噸水。

3.4污泥處理費用

廂式壓濾機每天約產生1噸含水率不大于75%的污泥。

污泥處置費：1.0T×150元/T=150元

以整個污水處理量1800噸計則噸水污泥處理成本為0.08元。

3.5膜損耗成本

中水回收系統需浸沒式超濾膜640片，需反滲透膜96支，超濾膜以1500元/片的單價，使用壽命以4年來計算，反滲透膜以5000元/支的單價，使用壽命以4年來計算。

浸沒式超濾成本：

640片×1500元/片÷360天/年÷4年÷1800噸=0.37元/噸

反滲透膜成本：

96支×5000元/支÷360天/年÷4年÷1200噸=0.27元/噸

則回收系統膜組件損耗成本：

0.37元/天+0.27元/天=0.64元/天

3.6單位運行費用

單位運行費用分兩部分：其一廢水處理處理系統，第二是中水回收處理系統。運行成本結果如表8。

表8　廢水處理運行成本分析

3.7工程效益分析

本工程的工程效益主要由通過利用中水回用節省了自來水，以及中水回用節省了污水處理費等。以自來水2.8元/噸和污水處理費為3.0元/噸計算,見表9。

表9　廢水處理系統效益分析

4　結　語

本設計采用水解酸化+接觸氧化+MBR+RO的廢水處理及回用工藝處理漂洗等低濃度印染廢水，回用水量為1200m3/d，回

用率為66.7%。回用水質滿足生產的需求，外排水量滿足《紡織染整工業水污染物排放標準》(GB4287-2012)中表2標準。本工程的處理費用約為每噸4.05元，年回收效益為117萬元。

[1]阮慧敏,褚紅,阮水晶,等.膜集成技術在印染廢水回用中的應用研究[J].現代化工,2009,29(10):73-75.

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[3]馬玉萍.印染廢水深度處理工藝現狀及發展方向[J].工業用水與廢水,2013,44(4)：1-5.

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[5]鐘毓.膜技術在印染廢水深度處理回用中的應用[J].工業用水與廢水,2011,42(3):76-77.

Design for Wastewater Treatment and Reuse Project in the Dyeing Wastewater of Jiangsu*

LI Lian-sheng,LIU Hua-bing,AI Qi-feng

(Shenzhen Ultrapure Environmental Technology Co.,Ltd.,Guangdong Shenzhen 5188055,China)

Hydrolysis acidification+contact oxidation+MBR+RO wastewater treatment and reuse process were used to treat the dyeing wastewater of Jiangsu company.Processing structure of process parameters,design parameters and device parameters were described.At the same time,electricity cost,pharmaceutical costs,labor costs,sludge treatment cost and membrane loss cost were analyzed in detail.Recycle water flow of this design was 1200 m3/d,with 66.7% return rate.Reuse water quality met the needs of production,external displacement met Table 2 standard of the Discharge Standard of Water Pollutants for Dyeing and Finishing of Textile Industry.The cost of treatment process was about 4.05 yuan/t,the benefit of annual recovery was 1.17 million yuan.

dyeing wastewater;wastewater treatment;reclaimed water reuse

深圳市科技創新委員會技術創新計劃項目(No：CYZZ20130514152329160)。

李連生(1965-)，男，高級工程師，主要從事環境污染控制技術研究。

X703

C

1001-9677(2016)04-0097-05